2014安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》講義:第九章四節(jié)

　　第四節(jié)　典型化工過程安全技術(shù)

　　非均相分離：

　　化工生產(chǎn)中的原料、半成品、排放的廢物等大多為混合物，為了進行加工，得到純度較高的產(chǎn)品以及環(huán)保的需要等，常常要對混合物進行分離。混合物可分為均相(混合)物系和非均相(混合)物系。非均相物系中，有一相處于分散狀態(tài)，稱為分散相，如霧中的小水滴、煙塵中的塵粒、懸浮液中的固體顆粒、乳濁液中分散成小液滴的液相;另一相處于連續(xù)狀態(tài)，稱為連續(xù)相(或分散介質(zhì))，如霧和煙塵中的氣相、懸浮液中的液相、乳濁液中處于連續(xù)狀態(tài)的液相。從有毒有害物質(zhì)處理的角度,非均相分離過程就是這些物質(zhì)的凈化過程、吸收過程或濃縮分離過程。工業(yè)生產(chǎn)中多采用機械方法對兩相進行分離，常見的有沉降分離、過濾分離、靜電分離和濕洗分離等，此外，還有音波除塵和熱除塵等方法。

　　加熱及傳熱：

　　傳熱在化工生產(chǎn)過程中的應用主要有創(chuàng)造并維持化學反應需要的溫度條件、創(chuàng)造并維持單元操作過程需要的溫度條件、熱能綜合和回收、隔熱與限熱。

　　熱量傳遞有熱傳導、熱對流和熱輻射3種基本方式。實際上，傳熱過程往往不是以某種傳熱方式單獨出現(xiàn)，而是以2種或3種傳熱方式的組合?；どa(chǎn)中的換熱通常在兩流體之間進行，換熱的目的是將工藝流體加熱(汽化)，或是將工藝流體冷卻(冷凝)。

　　蒸餾及精餾：

　　化工生產(chǎn)中常常要將混合物進行分離，以實現(xiàn)產(chǎn)品的提純和回收或原料的精制。對于均相液體混合物，最常用的分離方法是蒸餾。要實現(xiàn)混合液的高純度分離，需采用精餾操作。

　　蒸餾過程危險性分析：

　　在常壓蒸餾中應注意易燃液體的蒸餾熱源不能采用明火，而采用水蒸氣或過熱水蒸氣加熱較安全。蒸餾腐蝕性液體，應防止塔壁、塔盤腐蝕，造成易燃液體或蒸氣逸出，遇明火或灼熱的爐壁而產(chǎn)生燃燒。蒸餾自燃點很低的液體，應注意蒸餾系統(tǒng)的密閉，防止因高溫泄漏遇空氣自燃。對于高溫的蒸餾系統(tǒng)，應防止冷卻水突然漏人塔內(nèi)，這將會使水迅速汽化，塔內(nèi)壓力突然增高而將物料沖出或發(fā)生爆炸。啟動前應將塔內(nèi)和蒸汽管道內(nèi)的冷凝水放空，然后使用。在常壓蒸餾過程中，還應注意防止管道、閥門被凝固點較高的物質(zhì)凝結(jié)堵塞，導致塔內(nèi)壓力升高而引起爆炸。在用直接火加熱蒸餾高沸點物料時(如苯二甲酸酐)，應防止產(chǎn)生自燃點很低的樹脂油狀物遇空氣而自燃。同時，應防止蒸干，使殘渣焦化結(jié)垢，引起局部過熱而著火爆炸。油焦和殘渣應經(jīng)常清除。冷凝系統(tǒng)的冷卻水或冷凍鹽水不能中斷，否則未冷凝的易燃蒸氣逸出使局部吸收系統(tǒng)溫度增高，或竄出遇明火而引燃。

　　真空蒸餾(減壓蒸餾)是一種比較安全的蒸餾方法。對于沸點較高、在高溫下蒸餾時能引起分解、爆炸和聚合的物質(zhì)，采用真空蒸餾較為合適。、如硝基甲苯在高溫下分解爆炸、苯乙烯在高溫下易聚合，類似這類物質(zhì)的蒸餾必須采用真空蒸餾的方法以降低流體的沸點，借以降低蒸餾的溫度，確保其安全。

　　氣體吸收與解吸：

　　氣體吸收按溶質(zhì)與溶劑是否發(fā)生顯著的化學反應可分為物理吸收和化學吸收;按被吸收組分的不同，可分為單組分吸收和多組分吸收;按吸收體系(主要是液相)的溫度是否顯著變化，可分為等溫吸收和非等溫吸收。在選擇吸收劑時，應注意溶解度、選擇性、揮發(fā)度、黏度。工業(yè)生產(chǎn)中使用的吸收塔的主要類型有板式塔、填料塔、湍球塔、噴灑塔和噴射式吸收器等。

　　解吸又稱脫吸，是脫除吸收劑中已被吸收的溶質(zhì)，而使溶質(zhì)從液相逸出到氣相的過程。在生產(chǎn)中解吸過程用來獲得所需較純的氣體溶質(zhì)，使溶劑得以再生，返回吸收塔循環(huán)使用。工業(yè)上常采用的解吸方法有加熱解吸、減壓解吸、在惰性氣體中解吸、精餾方法。

　　干燥：

　　干燥按其熱量供給濕物料的方式，可分為傳導干燥、對流干燥、輻射干燥和介電加熱干燥。干燥按操作壓強可分為常壓干燥和減壓干燥;按操作方式可分為間歇式干燥與連續(xù)式干燥。常用的干燥設備有廂式干燥器、轉(zhuǎn)筒干燥器、氣流干燥器、沸騰床干燥器、噴霧干燥器。為防止火災、爆炸、中毒事故的發(fā)生，干燥過程要采取以下安全措施：

　　1.當干燥物料中含有自燃點很低或含有其他有害雜質(zhì)時必須在烘干前徹底清除掉，干燥室內(nèi)也不得放置容易自燃的物質(zhì)。

　　2.干燥室與生產(chǎn)車間應用防火墻隔絕，并安裝良好的通風設備，電氣設備應防爆或?qū)㈤_關(guān)安裝在室外。在干燥室或干燥箱內(nèi)操作時，應防止可燃的干燥物直接接觸熱源，以免引起燃燒。

　　3.干燥易燃易爆物質(zhì)，應采用蒸汽加熱的真空干燥箱，當烘干結(jié)束后，去除真空時，一定要等到溫度降低后才能放進空氣;對易燃易爆物質(zhì)采用流速較大的熱空氣干燥時，排氣用的設備和電動機應采用防爆的;在用電烘箱烘烤能夠蒸發(fā)易燃蒸氣的物質(zhì)時，電爐絲應完全封閉，箱上應加防爆門;利用煙道氣直接加熱可燃物時，在滾筒或干燥器上應安裝防爆片，以防煙道氣混人一氧化碳而引起爆炸。

　　4.間歇式干燥，物料大部分靠人力輸送，熱源采用熱空氣自然循環(huán)或鼓風機強制循環(huán)，溫度較難控制，易造成局部過熱，引起物料分解造成火災或爆炸。因此，在干燥過程中，應嚴格控制溫度。

　　5.在采用洞道式、滾筒式干燥器干燥時，主要是防止機械傷害。在氣流干燥、噴霧干燥、沸騰床干燥以及滾筒式干燥中，多以煙道氣、熱空氣為干燥熱源。

　　6.干燥過程中所產(chǎn)生的易燃氣體和粉塵同空氣混合易達到爆炸極限。在氣流干燥中，

　　物料由于迅速運動相互激烈碰撞、摩擦易產(chǎn)生靜電;滾筒干燥過程中，刮刀有時和滾筒壁摩擦產(chǎn)生火花，因此，應該嚴格控制干燥氣流風速，并將設備接地;對于滾筒干燥，應適當調(diào)整刮刀與筒壁間隙，并將刮刀牢牢固定，或采用有色金屬材料制造刮刀，以防產(chǎn)生火花。用煙道氣加熱的滾筒式干燥器，應注意加熱均勻，不可斷料，滾筒不可中途停止運轉(zhuǎn)。斗口有斷料或停轉(zhuǎn)應切斷煙道氣并通氮。干燥設備上應安裝爆破片。

　　蒸發(fā)：

　　蒸發(fā)按其采用的壓力可以為常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)(真空蒸發(fā))。按其蒸發(fā)所需熱量的利用次數(shù)可分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)。蒸發(fā)過程要注意如下問題：

　　1.蒸發(fā)器的選擇應考慮蒸發(fā)溶液的性質(zhì)，如溶液的黏度、發(fā)泡性、腐蝕性、熱敏性，以及是否容易結(jié)垢、結(jié)晶等情況。

　　2.在蒸發(fā)操作中，管內(nèi)壁出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象是不可避免的，尤其當處理易結(jié)晶和腐蝕性物料時，使傳熱量下降。在這些蒸發(fā)操作中，一方面應定期停車清洗、除垢;另一方面改進蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)，如把蒸發(fā)器的加熱管加工光滑些，使污垢不易生成，即使生成也易清洗，提高溶液循環(huán)的速度，從而可降低污垢生成的速度。

　　七、結(jié)晶

　　結(jié)晶是固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸氣、溶液或熔融物中析出的過程。結(jié)晶是一個重要的化工單元操作，主要用于制備產(chǎn)品與中間產(chǎn)品、獲得高純度的純凈固體物料。

　　結(jié)晶過程常采用攪拌裝置。攪動液體使之發(fā)生某種方式的循環(huán)流動，從而使物料混合均勻或促使物理、化學過程加速操作。

　　結(jié)晶過程的攪拌器要注意如下安全問題：

　　1.當結(jié)晶設備內(nèi)存在易燃液體蒸氣和空氣的爆炸性混合物時，要防止產(chǎn)生靜電，避免火災和爆炸事故的發(fā)生。

　　2.避免攪拌軸的填料函漏油，因為填料函中的油漏人反應器會發(fā)生危險。例如硝化反應時，反應器內(nèi)有濃硝酸，如有潤滑油漏人，則油在濃硝酸的作用下氧化發(fā)熱，使反應物料溫度升高，可能發(fā)生沖料和燃燒爆炸。當反應器內(nèi)有強氧化劑存在時，也有類似危險。

　　3.對于危險易燃物料不得中途停止攪拌，因為攪拌停止時，物料不能充分混勻，反應不良，且大量積聚;而當攪拌恢復時，則大量未反應的物料迅速混合，反應劇烈，往往造成沖料，有燃燒、爆炸危險。如因故障而導致攪拌停止時，應立即停止加料，迅速冷卻;恢復攪拌時，必須待溫度平穩(wěn)、反應正常后方可繼續(xù)加料，恢復正常操作。

　　4.攪拌器應定期維修，嚴防攪拌器斷落造成物料混合不勻，最后突然反應而發(fā)生猛烈沖料，甚至爆炸起火，攪拌器應靈活，防止卡死引起電動機溫升過高而起火。攪拌器應有足夠的機械強度，以防止因變形而與反應器器壁摩擦造成事故。

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