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石化产品生产加工中的蒸发与蒸馏技术

发布时间:2021/12/22
  石化产品生产加工中的蒸发与蒸馏技术
  1.蒸发的危险性分析及安全要求
  蒸发是借加热作用使溶液中的溶剂不断气化,以提高溶液中溶质的浓度或使溶质析出的物理过程。如氯碱工业中的碱液提浓等。蒸发过程的实质就是一个传热过程。
  (1)蒸发的概述
  蒸发设备即蒸发器,它主要由加热室和蒸发室两部分组成。常见的蒸发器的种类有循环型和单程型两种。循环型蒸发器由于其结构差异使循环的速度不同,有很多种形式,其共同的特点是使溶液在其中做循环运动,物料在加热室内的滞料量大,高温下型塑停留的时间较长,不宜处理热敏性物料。单程型蒸发器又称膜式蒸发器,按溶液在其中的流动方向和成膜原因不同分为不同的形式,其共同的特点是溶液只通过加热室一次即可达到所需的蒸发浓度,特别适合处理热敏性物料。
  
  图19 强制循环蒸发器工作原理
  强制循环蒸发器工作原理如图19所示。工作特点:溶液在设备内的循环主要依靠外加动力所产生的强制流动,循环速度一般可达1.5~3.5m/s,传热效率和生产能力较大。原料液由循环泵自下而上打入,沿加热室的管内向上流动。蒸汽和液沫混合物进入蒸发室后分开,蒸气由上部排出,流体受阻落下,经圆锥形底部被循环泵吸入,再进入加热管,继续循环。
  (2)蒸发的危险性分析与安全要点
  蒸发操作主要要求控制好蒸发的温度,防止物料产生局部过热及分解导致的事故。根据蒸发物料的特性选择适宜的蒸发压力、蒸发器形式和蒸发流程是十分关键的。
  ①被蒸发的溶液,皆具有一定的特性。如溶质在浓缩过程中可能有结晶、沉淀和污垢生成。这些将导致传热效率的降低,并产生局部过热,促使物料分解、燃烧和爆炸。因此,对加热部分需经常清洗。
  ②对热敏性物料的蒸发,需考虑温度控制问题。为防止热敏性物料的分解,可采用真空蒸发,以降低蒸发温度。或者尽量缩短溶液在蒸发器内的停留时间和与加热面的接触时间,可采用单程型蒸发器。
  ③由于溶液的蒸发产生结晶和沉淀,而这些物质又是不稳定的,则更应注意严格控制蒸发温度。
  2.蒸馏的危险性分析与安全要求
  化工生产中常常要将混合物进行分离,以实现产品的提纯和回收或原料的精制。对于均相液体混合物,最常用的分离方法是蒸馏。
  (1)蒸馏过程的概述
  蒸馏过程按操作压力可分为3种。
  ①常压蒸馏。处理中等挥发性(沸点为100℃左右)物料。
  ②减压蒸馏。处理高沸点(沸点高于150℃)物料、易发生分解、聚合及热敏性物料,也叫真空蒸馏。
  ③加压蒸馏。处理低沸点(沸点低于30℃)物料。
  蒸馏过程是利用液体混合物各组分挥发度的不同,使其分离为纯组分的操作。对于大多数混合液,各组分的沸点相差越大,其挥发能力相差越大,则用蒸馏方法分离越容易。反之,两组分的挥发能力越接近,则越难用蒸馏方法进行分离。板式塔蒸馏器结构如图3—20所示,填料塔蒸馏器结构如图21所示。
  (2)蒸馏的危险性分析与安全要求
  蒸馏过程中既有加热载体和加热方式的安全问题,又有液相汽化分离及冷凝等的相变安全问题,能量的转换与相态的变化同时存在于系统中,蒸馏过程又是物质被急剧升温浓缩甚至变稠、结焦、固化的过程,安全运行就显得十分重要。
  ①常压蒸馏
  1)易燃液体的蒸馏不能采用明火作热源,采用水蒸气或过热水蒸气加热较安全。
  2)蒸馏腐蚀性液体,应防止塔壁、塔盘腐蚀致使易燃液体或蒸气逸出,遇明火或灼热炉壁产生燃烧。
  
  图20板式塔蒸馏器结构 板式塔

  3)蒸馏自燃点很低的液体,应注意蒸馏系统的密闭,防止因高温泄漏遇空气产生自燃。
  4)对于高温的蒸馏系统,应防止冷却水突然漏入塔内。否则水迅速气化致使塔内压力突然增高,而将物料冲出或发生爆炸。开车前应将塔内和蒸气管道内的冷凝水放尽,然后使用。
  5)防止管道被凝固点较高的物质凝结堵塞,使塔内压力增加而引起爆炸。
  6)用直接火加热蒸馏高沸点物料时,应防止产生自燃点很低的树脂油状物遇到空气会自燃。还应防止因蒸干、残渣脂化结垢引起局部过热产生的着火、爆炸事故。油焦和残渣应经常清除。
  7)塔顶冷凝器中的冷却水或冷冻盐水不能中断。否则未冷凝的易燃蒸气逸出后使系统温度增高,窜出的易燃蒸气遇明火还会引起燃烧。
  ②减压蒸馏(真空蒸馏)
  1)蒸馏设备的密闭性是很重要的。蒸馏设备中温度很高,一旦吸入空气,对于某些易爆物质(如硝基化合物)有引起爆炸或着火的危险。因此,蒸馏所用的真空泵应安装单向阀,防止突然停泵造成空气进入设备。
  
  图21 填料塔蒸馏器结构
  2)当易燃易爆物质蒸馏完毕,待其蒸馏锅冷却,充入氮气后,再停止真空泵运转,以防空气进入热的蒸馏锅引起燃烧爆炸。
  3)注意其操作顺序,先打开真空活门,然后打开冷却器活门,最后打开蒸汽阀门。否则,物料会被吸入真空泵,并引起冲料,使设备受压甚至产生爆炸。
  4)易燃物质进行真空蒸馏的排气管,应通至厂房外,管道上应安装阻火器。阻火器及内部结构如图22所示。
  ③加压蒸馏
  1)蒸馏设备的气密性和耐压性十分重要,应安装安全阀和温度、压力调节控制装置,严格控制蒸馏温度与压力。
  2)在蒸馏易燃液体时,应注意系统的静电消除。特别是苯、丙酮、汽油等不易导电液体的蒸馏,更应将蒸馏设备、管道良好接地。室外蒸馏塔应安装可靠的避雷装置。
  3)蒸馏设备应经常检查、维修。