İçeriğe atla

Ayırma işlemi

Bu başlık kimya mühendisliğine ait serinin bir parçasıdır.
Kimya mühendisliği
Harima kimyasal tesisi
Temel ilkeler
Ünite prosesleri
Bakış açıları

Ayırma işlemi (veya ayırma prosesi), bir kimyasal madde karışımını en az iki veya daha fazla ürüne dönüştürmek için kullanılan yönteme verilen addır.[1] Ayırma işlemi sonucunda oluşan ürünlerden en az biri, kaynaktaki bileşenlerden en az biri ya da birden fazlası bakımından zenginleşir. Bazı durumlarda karışımlar bir ayırma işlemiyle neredeyse tamamen saf iki bileşene ayırabilir. Karışımın bileşenleri arasındaki fiziksel (örneğin boyut, şekil, kütle, yoğunluk, kimyasal ilgi) veya kimyasal farklarından yararlanılarak ayırma gerçekleştirilir.

İşlemler genellikle ayırmayı gerçekleştirmek için kullanılan belirli farklara göre sınıflandırılır. Yapılmak istenilen ayırma işlemini gerçekleştirmek için elde bulunan farkların hiçbiri kullanılamıyorsa, birden fazla operasyon gerçekleştirilerek son ürün elde edilebilir.

Birkaç istisna dışında, elementler ve bileşikler doğada hâlde bulunmazlar. Bu ham maddelerin verimli bir şekilde kullanılabilmesi için önce ayırma işlemine tabi tutulması gerekir, bu da ayırma yöntemlerini modern endüstriyel ekonomi için elzem kılar.

Ayırma işlemleri, laboratuvarlarda numune hazırlamak veya analitik amaçlar için küçük ölçeklerde ya da ürün hazırlama amaçlı olarak endüstride büyük ve orta ölçeklerde gerçekleştirilebilir.

Tam ve kısmî ayırma

Bazı ayırma işlemlerinde alüminyum eldesi için boksit cevherinin elektroliz ile rafinasyonunda olduğu gibi tam saflaştırma gerekir. Petrolün saflaştırılması ise kısmi ayırmaya örnektir. Ham petrol, çeşitli hidrokarbonlar ve safsızlıkların karışımından meydana gelir ve doğal yollarla oluşur. Rafine etme işlemiyle ham petrol karışımı hiçbiri tamamen saf olmayan ancak her birinin ham petrolden belirli oranlarda ayrılması gereken doğal gaz, benzin, dizel, nafta gibi diğer daha değerli karışımlara ayrılır.

Her iki durum için de istenen son ürünleri elde etmek için bir dizi ayırma işlemi gerekmektedir. Petrol saflaştırılmasında ham petrol birçok özel distilasyon aşamasından geçer ve bu aşamaların her birinden farklı bir ürün ya da ara ürün elde edilir.

Sıvıları ayırma

Ayırıcılar (separatörler) sıvıları ayrıştırmak için kullanılır. Dikey olarak desteklenen santrifüjler asılı yataklara montelenmiştir. Ayırıcı, sürekli bir sedimantasyon santrifüjüdür. Her iki çıkış akımı da bir pompa kullanılarak basınçlı bir şekilde ya da basınca gerek olmadan sürekli olarak boşaltılır. Katı malzeme ise kesikli (hazneli tambur, disk tambur), yarı kesikli (kendi kendini temizleyen disk tambur) veya sürekli (nozül tambur) olarak boşaltılabilir. Tambur, ayırma işleminin gerçekleştiği ayırıcının merkezidir. Hazneli tambur (hazneli ayırıcı olarak bilinir) ve disk tambur (disk yığını ayırıcı olarak bilinir) olarak iki çeşit tambur bulunur. Mil ve dolayısıyla tambur üzerindeki güç aktarımı, sarmal dişliler, kayışlı sürücü, doğrudan sürücü veya özel bir motor yoluyla gerçekleşebilir. Ayırıcıların sızdırmazlığı açık, yarı kapalı, su geçirmez veya hava geçirmez olarak dört çeşide ayrılır.

Ayırma yöntemleri listesi

  • Adsorpsiyon (yüzerme): Bu işlemde bir gaz veya sıvı akıntının bir bileşeni, katı bir adsorbant (yüzergen) ile tutulur ve uzaklaştırılır.
  • Santrifüj ve siklonik ayırma, karışımı yoğunluk farklılıklarına göre ayırır.
  • Şelasyon.

Kromatografi

Kromatografi karışımların içinde bulunan bileşenleri ayırmakta kullanılan bir yöntemdir. Kromatografide ayırma işlemini gerçekleştiren iki faz bulunur. Hareketli faz karışımdan ayrılması istenen bileşeni taşırken, durgun faz sabit kalarak öteki bileşenlerin akışını yavaşlatır.[2] Çeşitleri:

  • Yüksek performans sıvı kromatografisi (HPLC)
  • İnce tabaka kromatografi (TLC)
  • Karşı akım kromatografisi (CCC)
  • Damlacık karşı akım kromatografisi (DCC)
  • Kağıt kromatografisi
  • İyon kromatografisi
  • Boyut eleme kromatografisi
  • Afinite kromatografisi
  • Santrifüjlü ayırma kromatografisi
  • Gaz kromatografisi ve Ters gaz kromatografisi
  • Kristallendirme, tuz vb. tipte çözünenlerin, bir çözeltiden çöktürülerek uzaklaştırışmasıyla ilgilenir.
  • Aktarma (dekantasyon)
  • Buğu çözücü (buhar), sıvı damlacıklarını gaz akışlarından uzaklaştırır.
  • Damıtma, farklı kaynama noktalarına sahip sıvı karışımları için kullanılır.
  • Kurutma, sıvıyı bir katıdan buharlaşma yoluyla uzaklaştırır.

Elektroforez

Elektroforez, organik moleküllerin bir elektrik potansiyeli altında bir jel ile farklı etkileşimlerine dayanarak ayırır.

Ekstraksiyon (özütleme)

  • Ekstraksiyon
    • Özütme (liçing)
    • Sıvı-sıvı ekstraksiyon: Bu işlemde bir sıvı çözelti içindeki çözünen bileşen, bu sıvı çözelti ile karışmayan başka bir sıvı çözücü ile temas ettirilerek uzaklaştırılır.
    • Katı faz ekstraksiyonu
    • Süperkritik akışkan ekstraksiyonu
  • Alan akış fraksiyonlanması

Flotasyon (yüzdürme)

  • Flotasyon
    • Çözünmüş hava flotasyonu yönteminde çözeltiden açığa çıkan hava ile oluşan kabarcıklar ile sulu çözeltideki katı parçacıkları uzaklaştırılır.
    • Köpük flotasyonunda değerli hidrofobik katı partiküller bir hava-sulu çözelti karışımının mekanik olarak çalkalanması ile oluşturulan hava kabarcıklarına bağlanarak yüzdürülür ve ayrılır.
    • Mürekkepten arındırma işlemi, kağıt geri dönüşümünde hidrofobik mürekkep partiküllerinin hidrofilik kağıt hamurundan ayrılmasında kullanılır.
  • Topaklanma (flokülasyon), bir topaklaştırıcı ile bir kolloid karışımdaki katının, topaklar halinde kümelenerek sıvıdan ayrılmasında kullanılır.
  • Filtrasyon - Örgü, torba ve kağıt filtreler, sıvılarda asılı büyük partiküllerin (örn. uçucu kül) uzaklaştırılması için kullanılırken, sentetik membranlar ile gerçekleştirilen mikrofiltrasyon, ultrafiltrasyon, nanofiltrasyon, ters osmoz, diyaliz (biyokimya) gibi membran prosesleri mikrometre boyutlarında ayırma işlemi yapar.
  • Ayrımsal damıtma (fraksiyonel distilasyon)
  • Ayrımsal donma
  • Petrol-su ayırma işlemi, petrol rafinerilerinde, petrokimya ve kimyasal tesislerinde, doğal gaz işleme tesislerinde vb. endüstrilerde asılı petrol damlacıklarını atık sudan ayırmak için kullanılır.
  • Manyetik ayırma
  • Çökelme
  • Yeniden kristalleşme (rekristalizasyon)
  • Yıkama işleminde bir gaz akışından istenmeyen katı veya gaz partiküller bir sıvı yardımıyla uzaklaştırılır.
  • Sedimantasyon (çöktürme), sıvı fazda asılı duran katı parçacıkların, kendi ağırlıklarının etkisi ile çökelmesidir.
    • Yerçekimsel ayırma
  • Eleme
  • Sıyırma
  • Süblimleşme
  • Buhar-sıvı ayırma işlemi, Souder-Brown denklemine göre yer çekimi ile ayırır.
  • Savurma
  • Bölgesel arıtma

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Wilson, Ian D.; Adlard, Edward R.; Cooke, Michael; et al., eds. (2000). Encyclopedia of separation science. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-226770-3
  2. ^ "Chromatography". Encyclopædia Britannica. 17 Haziran 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Mart 2020. 

İlgili Araştırma Makaleleri

Kromatografi, bir karışımın bileşenlerini, bunlara seçimsel ilgi gösteren iki ya da daha çok evreden sistemler arasında farklı göçlerine bakarak tanımak, gerektiğinde niceliklerini belirlemek amacıyla yapılan ve ayırma işlemine dayanan analitik yöntemdir.

<span class="mw-page-title-main">Gaz</span> maddenin dört temel halinden biri

Gaz, maddenin 4 temel hâlinden biridir. Bu haldeyken maddenin yoğunluğu çok az, akışkanlığı son derece fazladır. Gaz halindeki maddelerin belirli bir şekli ve hacmi yoktur. Katı bir madde ısıtıldığı zaman, katı halden sıvı, sıvı halden de gaz haline geçer. Bu duruma faz (safha) değişikliği denir. Sıvıyı meydana getiren tanecikler birbirlerini çeker. Sıvı ısıtıldığı zaman, tanecikler arasındaki çekim kuvveti yenilir ve tanecikler sıvı fazdan (ortamdan) ayrılarak gaz haline dönüşürler. Gazı meydana getiren tanecikler her yönde hareket edebilir ve bulundukları kabın hacmini alabilirler.

<span class="mw-page-title-main">Benzin</span> Petrolden imâl edilen bir tür yakıt.

Benzin, petrolden imal edilen bir tür yakıttır.

<span class="mw-page-title-main">Damıtma</span> Karışımları ayırma yöntemi

Damıtma ya da destilasyon, iki veya daha fazla bileşen içeren bir karışımın ısıtılıp, buhar ve sıvı faz oluşturmak suretiyle daha uçucu bileşence zengin karışımların elde edilmesini sağlayan ayırma işlemidir. Ayırma işlemi sırasında, buhar faz daha uçucu olan A bileşeni tarafından zenginleşirken, sıvı faz ise kaynama sıcaklığı daha yüksek olan B bileşenince zenginleşir. Fakat yüzde 100 A içeren bir buhar faz elde edilemez.

<span class="mw-page-title-main">Petrol rafinerisi</span>

Petrol rafinerisi (kısaca rafineri olarak da adlandırılır), petrol endüstrisi'nde ham petrolün arıtılarak ve çeşitli işlemlerden geçirilerek nafta, benzin, dizel yakıtı, sıvılaştırılmış petrol gazı, asfalt, kerosen, bitüm, gudron, mazut, petrol koku ve fuel oil gibi kullanışlı ürünlere dönüştürüldüğü bir endüstriyel işlem tesisidir.

<span class="mw-page-title-main">Ekstraksiyon</span> Karışımları ayırma yöntemi

Ekstraksiyon, bir çözelti ya da süspansiyon içindeki inorganik veya organik bir maddeyi bir başka çözücü yardımıyla ayırma işlemidir. Kimyada bilinenin aksine bir saflaştırma değil ayırma yöntemi olarak kullanılır.

Karışım, birden fazla maddenin kimyasal özellikleri değişmeyecek şekilde bir araya gelmesiyle oluşan madde topluluğudur. Saf maddeler element ve bileşiklerden oluşur. Fakat maddelerin çoğu ne tek bir elementtir ne de tek bir bileşiktir. Maddelerin çoğu saf madde olmayan karışımlardır. Karışımlar homojen, kolloid ve heterojen olmak üzere üçe ayrılır.

<span class="mw-page-title-main">Yakıt</span> Daha sonra çıkacak enerjiyi depolayabilen materyal

Yakıt, fiziksel ve kimyasal yapısında bir değişim meydana geldiğinde ısı enerjisi açığa çıkaran her türlü maddenin genel adı.

<span class="mw-page-title-main">Ayrımsal damıtma</span> Karışımları ayırma yöntemi

Ayrımsal damıtma, kaynama noktaları birbirinden farklı sıvıların karışımlarına uygulanan damıtma işlemidir. Sıvı+sıvı çözeltiler için kullanır. Çözelti damıtma kabında ısıtılınca, kaynama noktası düşük olan sıvı kaynayarak karışımdan ayrılır. Tekrar sıvılaştırılarak başka bir kap içinde biriktirilir ve böylece ayrım işlemi tamamlanmış olur. Erken kaynayarak ayrışan sıvının soğutularak yeniden yoğuşturulması için genellikle su kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Gaz kromatografisi</span>

Gaz kromatografisi, ayrışmadan buharlaşabilen bileşiklerin ayrımı ve analizi için analitik kimyada kullanılan kromatografinin yaygın bir türüdür. Buhar-fazı kromatografisi ve gaz-sıvı ayırma kromatografisi olarak da bilinir. Yaygın olarak, belirli bir maddenin saflığını test etmek veya farklı bileşenlerden oluşan bir karışımı ayırmak için kullanılır. Bazı durumlarda, bir bileşiğin belirlenmesinde de yardımcı olabilir. Preparatif kromatografide bir karışımdan saf bileşikler elde etmek için kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Yoğunlaşma</span>

Yoğunlaşma veya yoğuşma, maddenin fiziksel halinin gaz fazından sıvı faza değişimi ve buharlaşmanın tersidir. En sık su döngüsü anlamında kullanılır. Atmosfer içinde bir sıvı veya katı bir yüzey veya Yoğunlaşma bulutu ile temas ettiğinde, su buharının sıvı suya değişmesi olarak da tanımlanabilir. Doğrudan gaz fazdan katı faza geçiş gerçekleştiğinde, değişime kırağılaşma denir.

<span class="mw-page-title-main">Faz (madde)</span> Fiziksel bilimlerde, bir faz bir malzemenin fiziksel özelliklerini esas olarak eşit bir şekilde madde boyunca dağılan bir sistemdir. Fiziksel özelliklerinin örneklerinden üç tanesi, yoğunluk içermesi , mıknatıslanma ve kimyasal bileşimi inde

Fiziksel bilimlerde faz; bir malzemenin fiziksel özelliklerinin her noktasında aynı olduğu bölgedir/alandır. Fiziksel özelliklerinin örneklerinden üç tanesi, yoğunluk içermesi, mıknatıslanma ve kimyasal bileşimi indeksi. Basit bir açıklama ile bir faz fiziksel olarak ayrı, kimyasal olarak yeknesak ve (genellikle) mekanik ayrılabilir malzemeli bir bölge olmasıdır. Bir cam kavanoz buz ve sudan oluşan bir sistemde, buz küpleri birinci faz, su ikinci faz ve suyun üstünde bulunan nem ise üçüncü fazdır. Cam kavanoz ise başka bir ayrı aşamasıdır. Faz terimi bazen maddenin hali olarak eş anlamlı bir şekilde kullanılabilir. Ancak bir maddenin aynı halde çok sayıda karışmayan fazı olabilir. Ayrıca, faz terimi bazen bir faz diyagramı için üzerinde sınır ile basınç ve sıcaklık gibi durum değişkenler açısından sınırı çizilmiş denge durumunda bir dizi oluşturmak için kullanılır. Faz sınırları gibi katı veya başka bir kristal yapısından daha ince değişikliğine sıvıdan bir değişiklik olarak maddenin organizasyon değişiklikleriyle ilgili olduğundan bu son kullanım durumuna eş anlamlısı olarak "faz" kullanımına benzer. Ancak, madde ve faz diyagramı kullanımların hali yukarıda verilen ve amaçlanan anlam terim kullanıldığı bağlamdan kısmen tespit edilmelidir resmi tanımı ile orantılı değildir. Fazın çeşitleri Farklı fazlar, gaz, sıvı, katı, plazma veya Bose-Einstein yoğuşma ürünü olarak maddenin farklı durumlar olarak tarif edilebilir. Maddenin katı ve sıvı formda diğer haller arasındaki faydalı mezofazlar.

<span class="mw-page-title-main">Kum filtresi</span>

Kum filtreleri, en yaygın su filtreleri türünden biridir ve su arıtma işleminde bir basamak olarak kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Kütle aktarımı</span> kütlenin bir yerden başka bir yere net hareketidir.

Kütle aktarımı, genellikle buhar, faz, fraksiyon ya da bir bileşen olarak tanımlanan kütlenin bir yerden başka bir yere net hareketidir. Kütle aktarımı absorpsiyon, buharlaşma, kurutma, çökeltme, membran filtrasyonu ve damıtma gibi birçok işlemde gerçekleşmektedir. Kütle aktarımı farklı bilim dalları tarafından farklı işlem ve mekanizmalar için kullanılmaktadır. Kütle aktarımı ifadesi mühendislikte genellikle kimyasal türlerin fiziksel sistemler içinde difüz ve konvektif taşınımını kapsayan fiziksel işlemler için kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Yüksek performanslı sıvı kromatografisi</span>

Yüksek performanslı sıvı kromatografisi bir analitik kimya yöntemidir. Karışımlardaki bileşenlerin, ayrıştırılmasında, nitelik ve niceliklerinin belirlenmesinde kullanılan bir analiz tekniğidir. Bu teknikte pompalar ile pompalanan yüksek basincli sıvı faz aracılığıyla taşınan analitler, kromatografik kolona ulaşır. Kolona ulaşan analitler, kolon ile farklı şekillerde etkileşip, farklı zamanlarda detektöre ulaşırlar. Burada, kolon katı bir adsorbent maddeyle doludur ki bu maddenin özellikleri sayesinde kromatografik ayrışma gerçekleşir.

Katı hâl kimyası, bazen malzeme kimyası olarak da adlandırılır, katı faz malzemelerinin, özellikle, ancak sadece moleküler olmayan katıların sentezi, yapısı ve özelliklerinin incelenmesidir. Bu nedenle, katı hal fiziği, mineraloji, kristalografi, seramik, metalurji, termodinamik, malzeme bilimi ve elektronik ile yeni malzemelerin sentezine ve karakterizasyonuna odaklanan güçlü bir örtüşmeye sahiptir. Katılar, ana partiküllerinin düzenlenmesinde mevcut olan düzenin doğasına göre kristal veya amorf olarak sınıflandırmak mümkündür.

Ayrıştırma kromatografisi teorisi ve pratiği, 1940'larda Archer Martin ve Richard Laurence Millington Synge'nin çalışmaları ve yayınları aracılığıyla tanıtıldı. Kimyasal bileşiklerin karışımlarının, hareketli bir faz ile taşınan katı bir sabit faz içeren bir kolondan geçirilerek ayrılması işlemi o zamanlar iyi biliniyordu. Kromatografik ayırmanın, bileşiklerin katı bir ortama yapıştığı ve kolondan bir çözücü, çözücüler karışımı veya çözücü gradyanı ile yıkandığı bir adsorpsiyon işlemiyle meydana geldiği kabul edildi. Bunun aksine, Martin ve Synge, bileşiklerin ayırma hunisi sıvı-sıvı ayırma dinamiğine benzer iki sıvı faz arasında bölündüğü bir kromatografik ayırma işlemi geliştirdi ve açıkladı. Bu, hem teoride hem de pratikte adsorpsiyon kromatografisinden önemli bir sapmaydı.

<span class="mw-page-title-main">Koku çıkarma</span>

Koku çıkarma, damıtma, eleme gibi yöntemler kullanılarak hammaddelerden aromatik bileşiklerin ayırma işlemidir. Özütlerin sonuçları, özü çıkarılan üründeki mum miktarına bağlı olarak ya uçucu yağlar, konsantre ve kokulu uçucu yağlar ,yarı katı kütleler ya da bitkisel yağ'lardır. Bir dereceye kadar tüm bu teknikler hammaddelerin aromasından farklı aromalı öz üretme eğilimindedir. Özüt çıkarma işleminde ısı, kimyasal çözücüler veya oksijene maruz kalma, bazı aromatik bileşiklerin koku karakterini değiştirerek veya onları kokusuz hale getirerek yapay hale getirebilir ve özü alınan her aromatik bileşenin oranı farklı olabilir.

<span class="mw-page-title-main">Karıştırma (proses mühendisliği)</span>

Endüstriyel proses mühendisliğinde karıştırma, heterojen bir fiziksel sistemin daha fazla homojen hale getirilmesi karıştırılmasını içeren birim işlemdir.

<span class="mw-page-title-main">Eksenel kompresör</span>

Eksenel kompresör, gazları sürekli olarak basınçlandırabilen bir gaz kompresörüdür. Gazın veya çalışma sıvısının esas olarak dönme eksenine paralel veya eksenel olarak aktığı, dönen, kanat profili bazlı bir kompresördür. Bu, sıvı akışının kompresör boyunca bir "radyal bileşen" içereceği santrifüj kompresör, eksenel santrifüj kompresörler ve karışık akışlı kompresörler gibi diğer döner kompresörlerden farklıdır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.