化工單元操作原理與安全技術(shù)

—化工單元操作原理與安全技術(shù)1化工單元操作的危險(xiǎn)性2化工單元操作的安全3化工單元裝備的安全1化工單元操作的根本特點(diǎn)單元操作的危險(xiǎn)性是由所處理物料的危險(xiǎn)性所確定的，主要是處理易燃物料或含有不穩(wěn)定物質(zhì)物料的單元操作。a.防止易燃?xì)怏w物料形成爆炸性混合體系。b.防止易燃固體或可燃固體物料形成爆炸性粉塵混合體系。c.防止不穩(wěn)定物質(zhì)的積聚或濃縮。防止不穩(wěn)定物質(zhì)的積聚或濃縮（a）不穩(wěn)定物質(zhì)減壓蒸餾時(shí)，若溫度超過(guò)某一極限值，有可能發(fā)生分解爆炸。（b）粉末過(guò)篩時(shí)簡(jiǎn)單產(chǎn)生靜電，而枯燥的不穩(wěn)定物質(zhì)過(guò)篩時(shí)，微細(xì)粉末飛揚(yáng)，可能在某些地區(qū)積聚而發(fā)生危險(xiǎn)。（c）反應(yīng)物料循環(huán)運(yùn)用時(shí)，可能造成不穩(wěn)定物質(zhì)的積聚而使危險(xiǎn)性增大。（d）反應(yīng)液靜置中，以不穩(wěn)定物質(zhì)為主的相，可能別離而形成分層積聚。（e）在大型裝備里進(jìn)行反應(yīng)，假如含有回流操作時(shí)，危險(xiǎn)物在回流操作中有可能被濃縮。（f）在不穩(wěn)定物質(zhì)的合成反應(yīng)中，攪拌是個(gè)重要因素。（g）在對(duì)含不穩(wěn)定物質(zhì)的物料升溫時(shí)，掌握不當(dāng)有可能引起突發(fā)性反應(yīng)或熱爆炸。2典型化工單元操作的安全技術(shù)2.1加熱操作的安全2.2冷卻、冷凝、冷凍操作的安全2.3篩分、過(guò)濾操作的安全2.4粉碎、混合操作的安全2.5物料輸送操作的安全2.6枯燥與蒸發(fā)操作的安全2.7蒸餾、萃取與結(jié)晶操作的安全2.8汲取與吸附操作的安全2.1加熱操作的安全危險(xiǎn)：溫度過(guò)高會(huì)使反應(yīng)速度加快，若是放熱反應(yīng)，則放熱量增加，一旦散熱不按時(shí)，溫度失控，就會(huì)發(fā)生沖料，甚至?xí)鹑紵捅?；升溫過(guò)快不僅簡(jiǎn)單使反應(yīng)超溫，而且還會(huì)損壞裝備。加熱方式：有直接火加熱、蒸汽或熱水加熱、有機(jī)熱載體（或無(wú)機(jī)載體）加熱以及電加熱等。加熱溫度在XXX℃以下的，常用熱水或蒸汽加熱；XXX℃～140℃用蒸汽加熱；超過(guò)140℃則用加熱爐直接加熱或用熱載體加熱；超過(guò)250℃時(shí)，一般用電加熱。安全技術(shù)：用高壓蒸汽加熱時(shí)，對(duì)裝備耐壓要求高，須嚴(yán)防泄漏或與物料混合，防止造成事故。運(yùn)用熱載體加熱時(shí)，要防止熱載體循環(huán)系統(tǒng)堵塞，熱油噴出，釀成事故。運(yùn)用電加熱時(shí)，電氣裝備要符合防爆要求。直接火加熱危險(xiǎn)性最大，溫度不易掌握，可能造成局部過(guò)熱燒壞裝備，引起易燃物質(zhì)的分解爆炸。當(dāng)加熱溫度接近或超過(guò)物料的自燃點(diǎn)時(shí)，應(yīng)采納惰性氣體愛(ài)護(hù)。若加熱溫度接近物料分解溫度，此生產(chǎn)工藝稱為危險(xiǎn)工藝，必需設(shè)法改進(jìn)工藝條件，如負(fù)壓或加壓操2.2冷卻、冷凝、冷凍操作的安全區(qū)分：冷卻是使熱物體溫度降低而不發(fā)生相變的過(guò)程，發(fā)生相變（如氣相變?yōu)橐合啵┓Q為冷凝。正確選用冷卻裝備和冷卻劑選用耐腐蝕材料的冷卻裝備嚴(yán)格留意冷卻裝備的密閉性冷卻水不能中斷開(kāi)車前先去除冷凝器中的積液，再開(kāi)冷卻水、后通入高溫物料。充氮愛(ài)護(hù)檢修冷凝、冷卻器，應(yīng)徹底清洗、置換，切勿帶料焊接。冷卻劑：水、空氣、鹽水溶液、有機(jī)溶液。安全技術(shù)：①正確選用冷卻裝備和冷卻劑②選用耐腐蝕材料的冷卻裝備③嚴(yán)格留意冷卻裝備的密閉性④冷卻水不能中斷⑤開(kāi)車前先去除冷凝器中的積液，再開(kāi)冷卻水、后通入高溫物料。⑥充氮愛(ài)護(hù)⑦檢修冷凝、冷卻器，應(yīng)徹底清洗、置換，切勿帶料焊接。冷凍定義：將物料降到比水或四周空氣更低的溫度，如蒸汽、氣體的液化等冷凍方法：冰溶化法、冰鹽水法、干冰法、液體汽化法、氣體絕熱膨脹法冷凍劑：氨、二氧化碳、氟利昂、碳?xì)浠衔镙d冷體：水、鹽水溶液（氯化鈉、氯化鈣或氯化鎂溶于水中形成的溶液）有機(jī)溶液（如乙二醇、丙三醇溶液等）安全技術(shù)：①盡可能選用不燃、不爆、無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)腐蝕的冷凍劑或載冷體；采納不發(fā)生火花的電氣裝備；②在壓縮機(jī)出口方向，應(yīng)于氣缸與排氣閥間設(shè)一個(gè)能使氨通到吸入管的安全裝置，以防壓力超高。為防止管路爆裂，在旁通管路上不裝任何阻氣設(shè)備；③易于污染空氣的油別離器應(yīng)設(shè)于室外。壓縮機(jī)要采納低溫不凍結(jié)、且不與氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的潤(rùn)滑油；④制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及管路系統(tǒng)，應(yīng)留意其耐壓程度和氣密性，防止裝備、管路裂紋、泄漏。同時(shí)要強(qiáng)化安全閥、壓力表等安全裝置的檢查、維護(hù)；⑤制冷系統(tǒng)因發(fā)惹事故或停電而緊急停車，應(yīng)留意其被冷物料的排空處理；⑥裝有冷料的裝備及容器，應(yīng)留意其低溫材質(zhì)的選擇，防止低溫脆裂。2.3篩分、過(guò)濾操作的安全篩分定義：在生產(chǎn)中為滿意生產(chǎn)工藝要求，常將固體原材料、產(chǎn)品進(jìn)行顆粒分級(jí)。而這種分級(jí)一般是通過(guò)篩選方法完成的。通常篩選將其固體顆粒度（塊度）分級(jí)，選取符合工藝要求的粒度，這一操作過(guò)程稱為篩分。危險(xiǎn)：篩分分為人工篩分和機(jī)械篩分。人工篩分勞動(dòng)強(qiáng)度大，操直接接觸粉塵，對(duì)呼吸器官及皮膚有很大危害。而機(jī)械篩分，大大減輕體力勞動(dòng)、削減與粉塵接觸時(shí)機(jī)，如能很好密閉，完成自動(dòng)掌握，操將掙脫粉塵危害。安全技術(shù)：①在篩分操作過(guò)程中，粉塵如具有可燃性，應(yīng)留意因碰撞和靜電而引起粉塵燃燒、爆炸。如粉塵具有毒性、吸水性或腐蝕性，要留意呼吸器官及皮膚的愛(ài)護(hù)，以防引起中毒或皮膚損害；②篩分操作是大量揚(yáng)塵過(guò)程，在不阻礙操作、檢查的前提下，應(yīng)將其篩分裝備最大限度地進(jìn)行密閉；③要強(qiáng)化檢查，留意篩網(wǎng)的磨損和篩孔堵塞、卡料，以防篩網(wǎng)損壞和混料；④篩分裝備的運(yùn)轉(zhuǎn)部分要加防護(hù)罩以防絞傷人體；⑤振動(dòng)篩會(huì)產(chǎn)生大量噪聲，應(yīng)采納隔離等消聲措施。過(guò)濾定義：在生產(chǎn)中欲將懸浮液中的液體與懸浮固體微粒有效的別離，一般實(shí)行過(guò)濾的方法。過(guò)濾操作是使懸浮液中的液體在重力、真空、加壓及離心力的作用下，通過(guò)多細(xì)孔物體，而將固體懸浮微粒截留進(jìn)行別離的操作。方法：重力過(guò)濾：重力過(guò)濾是依靠懸浮液本身的液柱壓差進(jìn)行過(guò)濾；加壓過(guò)濾：加壓過(guò)濾是在懸浮液上面施加壓力進(jìn)行過(guò)濾。真空過(guò)濾：真空過(guò)濾是在過(guò)濾介質(zhì)下面抽真空進(jìn)行過(guò)濾。離心過(guò)濾：離心過(guò)濾是借懸浮液高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生之離心力進(jìn)行過(guò)濾。安全技術(shù)：①盡可能采納連續(xù)自動(dòng)操作，使操作人員脫離與有毒物料接觸；②加壓過(guò)濾能散發(fā)有害或爆炸性氣體時(shí)，應(yīng)采納密閉式過(guò)濾機(jī)，并以壓縮空氣或惰性氣體保持壓力；③裝備選材和焊接質(zhì)量要牢靠；④裝備不能超時(shí)間、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以免轉(zhuǎn)鼓磨損或腐蝕、啟動(dòng)速度過(guò)高導(dǎo)致事故發(fā)生；⑤離心機(jī)盡可能裝蓋，設(shè)置牢靠的防護(hù)裝置；⑥清理器壁要停車，并停穩(wěn)，開(kāi)停離心機(jī)時(shí)，不要用手幫忙以防發(fā)惹事故；⑦操作過(guò)程加料不均，也會(huì)導(dǎo)致猛烈振動(dòng)，引起事故。2.4粉碎、混合操作的安全定義：在生產(chǎn)中為滿意其工藝要求，經(jīng)常需要將固體物料粉碎或研磨成粉末以增加其接觸面積，進(jìn)而縮短化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。將大塊物料變成小塊物料的操作稱粉碎；而將小塊變成粉末的操作則稱研磨。安全技術(shù)：①加料、出料最好是連續(xù)化、自動(dòng)化；②具有防止破裂機(jī)損壞的安全裝置；③產(chǎn)生粉末應(yīng)盡可能少；④發(fā)惹事故能快速停車；⑤球磨必需具有一個(gè)帶抽風(fēng)管的嚴(yán)密外殼；⑥各類粉碎、研磨裝備要密閉，操作室要有良好通風(fēng)，以削減空氣中粉塵含量。必要時(shí)，室內(nèi)可裝設(shè)噴淋裝備；⑦發(fā)現(xiàn)粉碎系統(tǒng)中粉末陰燃或燃燒時(shí)，須立刻停止送料，并實(shí)行措施斷絕空氣來(lái)源，必要時(shí)充入氮?dú)狻⒍趸家约八羝榷栊詺怏w。混合定義：凡使兩種以上物料互相分散，而到達(dá)溫度、濃度以及組成全都的操作，均稱為混合。裝備：液體混合裝備：液體混合裝備分機(jī)械攪拌（槳式攪拌器、螺旋槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、特種攪拌器）與氣流攪拌（是用壓縮空氣或蒸汽以及氮?dú)馔ㄈ胍后w介質(zhì)中進(jìn)行鼓泡，以到達(dá)混合目的的一種裝置）。固體、糊狀物混合裝備：固體介質(zhì)的混合包括固體粉末和與糊狀物的捏和。安全技術(shù)：①依據(jù)物料性質(zhì)（如腐蝕性、易燃易爆性、粒度、粘度等）正確選用裝備；②槳葉制造要符合強(qiáng)度要求，安裝要堅(jiān)固，不答應(yīng)產(chǎn)生搖擺；③攪拌器不行任意提高轉(zhuǎn)速，尤其對(duì)于攪拌非常粘稠的物質(zhì)，在這種情況下也可造成電機(jī)超負(fù)荷、槳葉斷裂以及物料飛濺等；④安裝超負(fù)荷停車裝置。對(duì)于混合操作的加、出料應(yīng)完成機(jī)械化、自動(dòng)化。對(duì)于混合能產(chǎn)生易燃、易爆或有毒物質(zhì)，混合裝備應(yīng)很好密閉，并充入惰性氣體加以愛(ài)護(hù)；⑤在安裝機(jī)械攪拌的同時(shí)，還要輔以氣流攪拌，或增設(shè)冷卻裝置；⑥液－液混合裝料時(shí)就應(yīng)開(kāi)啟攪拌。2.5物料輸送操作的安全定義：在生產(chǎn)過(guò)程中，常常需要將各種原料、中間體、產(chǎn)品以及副產(chǎn)品和廢棄物從一個(gè)地方輸送到另一個(gè)地方。裝備：①固體塊狀和粉狀物料的輸送一般多采納皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送器、刮板輸送機(jī)、鏈斗輸送機(jī)、斗式提升機(jī)以及氣流輸送等多種方式。②液體物料一般采納泵輸送，也有用壓縮空氣輸送的；③氣體物料和粉狀氣流輸送一般采納壓縮機(jī)。安全技術(shù)：①依據(jù)物料性質(zhì)正確選用裝備；②固體輸送裝備部位如齒輪、皮帶、鏈條等應(yīng)實(shí)行防護(hù)措施；③粉狀氣流輸送系統(tǒng)應(yīng)保持良好的嚴(yán)密性，管道材料應(yīng)選擇導(dǎo)電性材料并有良好的接地，如采納絕緣材料管道，則管外應(yīng)實(shí)行接地措施。輸送速度不應(yīng)超過(guò)該物料答應(yīng)的流速，粉料不要積累管內(nèi)，要按時(shí)清理管壁；④可燃?xì)怏w的輸送管道應(yīng)常常保持正壓，并依據(jù)實(shí)際需要安裝逆止閥、水封和阻火器等安全裝置；⑤可燃液體管內(nèi)流速不應(yīng)超過(guò)安全速度，在輸送有爆炸性或燃燒性物料時(shí)，要采納氮、二氧化碳等惰性氣體代替空氣，以防造成燃燒或爆炸2.6枯燥與蒸發(fā)操作的安全枯燥定義：在生產(chǎn)中將固體和液體別離的操作方法是過(guò)濾，要進(jìn)一步除去固體中液體的方法是枯燥安全技術(shù)：枯燥過(guò)程中要嚴(yán)格掌握溫度，防止局部過(guò)熱，以免造成物料分解爆炸。在過(guò)程中散發(fā)出來(lái)的易燃易爆氣體或粉塵，不應(yīng)與明火和高溫外表接觸，防止燃爆。在氣流枯燥中應(yīng)有防靜電措施，在滾筒枯燥中應(yīng)恰當(dāng)調(diào)正刮刀與筒壁的間隙，以防止火花。蒸發(fā)定義：借加熱作用使溶液中所含溶劑不斷氣化，以提高溶液中溶質(zhì)的濃度，或使溶質(zhì)析出的物理過(guò)程。安全技術(shù)：①掌握蒸發(fā)溫度，防止產(chǎn)生局部過(guò)熱而使物料分解、燃燒和爆炸；②對(duì)于熱敏性物質(zhì)，可采納真空蒸發(fā)的方法，降低蒸發(fā)溫度，或采納高效蒸發(fā)器，增加蒸發(fā)面積，削減停留時(shí)間；③對(duì)具有腐蝕性的溶液，要合理選擇蒸發(fā)器的材質(zhì)。2.7蒸餾、萃取與結(jié)晶操作的安全蒸餾定義：化工生產(chǎn)中經(jīng)常要將混合物進(jìn)行別離，以完成產(chǎn)品的提純和回收或原料的精制。蒸餾是借液體混合物各組分揮發(fā)度的不同，使其別離為純組分操作。安全技術(shù)：①依據(jù)物料性質(zhì)、工藝要求正確選擇蒸餾方法和蒸餾裝備；②對(duì)難于揮發(fā)的物料時(shí)（常壓下沸點(diǎn)在150℃以上）應(yīng)采納真空蒸餾，這樣可以降低蒸餾溫度，防止物料在高溫下分解、變質(zhì)或聚合。在處理中等揮發(fā)性物料（沸點(diǎn)為XXX℃左右）時(shí)，采納常壓蒸餾。對(duì)于沸點(diǎn)低于30℃的物料，則應(yīng)采納加壓蒸餾；③易燃液體的蒸餾熱源不能采納明火，而采納水蒸氣或過(guò)熱水蒸氣加熱較為安全。腐蝕性液體的蒸餾應(yīng)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(diǎn)很低的液體，應(yīng)防止冷卻水突然漏入塔內(nèi)，使水快速汽化，塔內(nèi)壓力突然增高而將物料沖出或發(fā)生爆炸。蒸餾萃取結(jié)晶萃取：指在欲別離的液體混合物中參加一種適合的溶劑，使其形成兩液相系統(tǒng)，利用液體混合物中各組分在兩相中分配差異的性質(zhì)，易溶組分較多地進(jìn)入溶劑相從而完成混合液的別離。結(jié)晶：溶質(zhì)和溶劑的回收一般還要采納蒸餾或蒸發(fā)操作結(jié)晶是固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸汽、溶液或熔融物中析出的過(guò)程。通過(guò)結(jié)晶可以制備產(chǎn)品與中間產(chǎn)品，