(一)加熱
加熱是化工生產(chǎn)中最常見(jiàn)溫度控制方法之一。溫度是控制的重要條件,操作的要點(diǎn)是按規(guī)定嚴(yán)格控制溫度升溫速度和溫度波動(dòng)范圍。
溫度過(guò)高會(huì)使化學(xué)反應(yīng)速度加快,若是放熱反應(yīng),則放熱量增加,一旦散熱不及時(shí),溫度失控,發(fā)生沖料,甚至?xí)鹑紵捅ā?BR>
升溫速度過(guò)快不僅容易使反應(yīng)超溫,而且還會(huì)損壞設(shè)備,例如,升溫過(guò)快會(huì)使帶有襯里的設(shè)備及各種加熱爐、反應(yīng)爐等設(shè)備損壞。
化工生產(chǎn)中的加熱方式有直接火加熱(包括煙道氣加熱)、蒸汽或熱水加熱、載體加熱以及電加熱。加熱溫度在100℃以下的,常用熱水或蒸汽加熱;100~140℃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。
現(xiàn)代的裂解爐是使用燃料直接燃燒,利用燃料的燃燒熱和輻射熱,使?fàn)t膛內(nèi)溫度達(dá)到1000℃以上。裂解爐的防火要求很高,首先要保證爐管在高溫下不會(huì)變形、破裂,物料不能漏出。爐體的絕熱性能要好,煙道氣熱量要合理利用,這樣,一方面是節(jié)能;另一方面防止高溫下造成周?chē)h(huán)境中易燃易爆氣體的火災(zāi)爆炸。為了防止裂解爐這一高溫和明火點(diǎn)發(fā)生事故,殃及周?chē)h(huán)境,在設(shè)計(jì)上采用水幕和蒸汽幕,在發(fā)生事故時(shí),與周?chē)h(huán)境進(jìn)行有效隔離。
用高壓蒸汽加熱時(shí),對(duì)設(shè)備耐壓要求高,須嚴(yán)防泄漏或與物料混合,避免造成事故。
使用熱載體加熱時(shí),要防止熱載體循環(huán)系統(tǒng)堵塞、破損,造成熱油噴出,釀成事故。
使用電加熱時(shí),電氣設(shè)備要符合防爆要求。
直接火加熱危險(xiǎn)性最大,溫度不易控制,可能造成局部過(guò)熱,燒壞設(shè)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)物料的白燃點(diǎn)時(shí),應(yīng)采用惰性氣體保護(hù);若加熱溫度接近物料分解溫度,此生產(chǎn)工藝稱(chēng)為危險(xiǎn)工藝,必須設(shè)法改進(jìn)工藝條件,如負(fù)壓環(huán)境或加壓操作,以降低系統(tǒng)危險(xiǎn)性。
(二)冷卻
在化工生產(chǎn)中,把物料冷卻在大氣溫度以上時(shí),可以用空氣或循環(huán)水作為冷卻介質(zhì);冷卻溫度在15℃以上,可以用地下水;冷卻溫度在O~15℃之間,可以用冷凍鹽水。
還可以借某種沸點(diǎn)較低的介質(zhì)的蒸發(fā)從需冷卻的物料中取得熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻,常用的介質(zhì)有氟里昂、氨等。此時(shí),物料被冷卻的溫度可達(dá)-15℃左右。更低溫度的冷卻,屬于冷凍的范圍,如石油氣、裂解氣的分離采用深度冷凍,介質(zhì)需冷卻至-100℃以下。冷卻操作時(shí),冷卻介質(zhì)不能中斷,否則會(huì)造成積熱,系統(tǒng)溫度、壓力驟增,引起爆炸。開(kāi)車(chē)時(shí),應(yīng)先通冷卻介質(zhì);停車(chē)時(shí),應(yīng)先停物料,后停冷卻系統(tǒng)。
有些凝固點(diǎn)較高的物料,遇冷易變得黏稠或凝固,在冷卻時(shí)要注意控制溫度,防止物料卡住攪拌器或堵塞設(shè)備及管道。
(三)加壓操作
凡操作壓力超過(guò)大氣壓的都屬于加壓操作。加壓操作所使用的設(shè)備要符合壓力容器的要求,加壓系統(tǒng)不得泄漏,否則在壓力下物料以高速?lài)姵觯a(chǎn)生靜電,極易發(fā)生火災(zāi)爆炸。
所用的各種儀表及安全設(shè)施(如爆破泄壓片、緊急排放管等)都必須齊全好用且擺放符合要求。
(四)負(fù)壓操作
負(fù)壓操作即低于大氣壓下的操作。負(fù)壓系統(tǒng)的設(shè)備也和壓力設(shè)備一樣,必須符合強(qiáng)度要求,以防在負(fù)壓下把設(shè)備抽癟。
負(fù)壓系統(tǒng)必須有良好的密封,否則一旦空氣進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部,形成爆炸混合物,易引起爆炸。當(dāng)需要恢復(fù)常壓時(shí),應(yīng)待溫度降低后,緩緩放進(jìn)滿(mǎn)足安全要求的氣體,以防自燃或爆炸。
(五)冷凍
在某些化工生產(chǎn)過(guò)程中,如蒸發(fā)、氣體的液化、低溫分離,以及某些物品的輸送、儲(chǔ)藏等,常需將物料降到比0℃更低的溫度,這就需要進(jìn)行冷凍。
冷凍操作其實(shí)質(zhì)是利用冷凍劑不斷地由被冷凍物體取出熱量,并傳給高溫物質(zhì)(水或空氣),以使被冷凍物體溫度降低。制冷劑自身通過(guò)壓縮~冷卻一蒸發(fā)(或節(jié)流、膨脹)循環(huán)過(guò)程,反復(fù)使用。工業(yè)上常用的致冷劑有氨、氟里昂。在石油化工生產(chǎn)中,常用乙烯、丙烯為深冷分離裂解氣的冷凍劑。
對(duì)于制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及管路,應(yīng)注意耐壓等級(jí)和氣密性,防止泄漏。此外還應(yīng)注意低溫部分的材質(zhì)選擇。
(六)物料輸送
在化工生產(chǎn)過(guò)程中,經(jīng)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。由于所輸送物料的形態(tài)不同(塊狀、粉狀、液體、氣體),所采用的輸送方式和機(jī)械也各異,但不論采取何種形式的輸送,保證它們的安全運(yùn)行都是十分重要的。
固體塊狀和粉狀物料的輸送一般多采用皮帶輸送機(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。
這類(lèi)輸送設(shè)備除了其本身會(huì)發(fā)生故障外,還會(huì)造成人身傷害。因此除要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的常規(guī)維護(hù)外,還應(yīng)對(duì)齒輪、皮帶、鏈條等部位采取防護(hù)措施。
氣流輸送分為吸送式和壓送式。氣流輸送系統(tǒng)除設(shè)備本身會(huì)產(chǎn)生故障之外,最大的問(wèn)題是系統(tǒng)的堵塞和由靜電引起的粉塵爆炸。
粉料氣流輸送系統(tǒng)應(yīng)保持良好的嚴(yán)密性。其管道材料應(yīng)選擇導(dǎo)電性材料并進(jìn)行良好的接地,如采用絕緣材料管道,則管外應(yīng)采取接地措施。輸送速度不應(yīng)超過(guò)該物料允許的流速,粉料不要堆積管內(nèi),要及時(shí)清理管壁。
用各種泵類(lèi)輸送可燃液體時(shí),其管內(nèi)流速不應(yīng)超過(guò)安全速度。
在化工生產(chǎn)中,也有用壓縮空氣為動(dòng)力來(lái)輸送一些酸堿等有腐蝕性液體的,俗稱(chēng)酸蛋。這些設(shè)備也屬于壓力容器,要有足夠的強(qiáng)度。在輸送有爆炸性或燃燒性物料時(shí),要采用氮、二氧化碳等惰性氣體代替空氣,以防造成燃燒或爆炸。
氣體物料的輸送采用壓縮機(jī)。輸送可燃?xì)怏w要求壓力不太高時(shí),采用液環(huán)泵比較安全。可燃?xì)怏w的管道應(yīng)經(jīng)常保持正壓,并根據(jù)實(shí)際需要安裝逆止閥、水封和阻火器等安全裝置。
(七)熔融 在化工生產(chǎn)中常常需將某些固體物料(如苛性鈉、苛性鉀、萘、磺酸等)熔融之后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。堿熔過(guò)程中的堿屑或堿濃飛濺到皮膚上或眼睛里會(huì)造成灼傷。
堿融物和磺酸鹽中若含有無(wú)機(jī)鹽等雜質(zhì),應(yīng)盡量除掉,否則這些無(wú)機(jī)鹽因不熔融會(huì)造成局部過(guò)熱、燒焦,致使熔融物噴出,容易造成燒傷。
熔融過(guò)程一般在150~350℃下進(jìn)行,為防止局部過(guò)熱,必須不問(wèn)斷地?cái)嚢琛?BR>
(八)干燥
在化工生產(chǎn)中將固體和液體分離的操作方法是過(guò)濾,要進(jìn)一步除去固體中液體的方法是干燥。干燥操作有常壓和減壓,也有連續(xù)與間斷之分。用來(lái)干燥的介質(zhì)有空氣、煙道氣等,此外還有升華干燥(冷凍干燥)、高頻干燥和紅外干燥。
干燥過(guò)程中要嚴(yán)格控制溫度,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)與明火和高溫表面接觸,防止燃爆。在氣流干燥中應(yīng)有防靜電措施,在滾筒干燥中應(yīng)適當(dāng)調(diào)正刮刀與筒壁的問(wèn)隙,以防止火花。
(九)蒸發(fā)與蒸餾
蒸發(fā)是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。蒸發(fā)按其操作壓力不同可分為常壓、加壓和減壓蒸發(fā);按蒸發(fā)所需熱量的利用次數(shù)不同可分為單效和多效蒸發(fā)。
凡蒸發(fā)的溶液皆具有一定的特性。如溶質(zhì)在濃縮過(guò)程中可能有結(jié)晶、沉淀和污垢生成,這些都能導(dǎo)致傳熱效率的降低,并產(chǎn)生局部過(guò)熱,促使物料分解、燃燒和爆炸,因此要控制蒸發(fā)溫度。為防止熱敏性物質(zhì)的分解,可采用真空蒸發(fā)的方法,降低蒸發(fā)溫度,或采用高效蒸發(fā)器,增加蒸發(fā)面積,減少停留時(shí)間。
對(duì)具有腐蝕性的溶液,要合理選擇蒸發(fā)器的材質(zhì)。
蒸餾是借液體混合物各組分揮發(fā)度的不同,使其分離為純組分的操作。蒸餾操作可分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾;按壓力分為常壓、減壓和加壓(高壓)蒸餾。此外還有特殊蒸餾——蒸汽蒸餾、萃取蒸餾、恒沸蒸餾和分子蒸餾。
在安全技術(shù)上,對(duì)不同的物料應(yīng)選擇正確的蒸餾方法和設(shè)備。在處理難于揮發(fā)的物料時(shí)(常壓下沸點(diǎn)在150℃以上)應(yīng)采用真空蒸餾,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100℃左右)時(shí),采用常壓蒸餾。
對(duì)于沸點(diǎn)低于30℃的物料,則應(yīng)采用加壓蒸館。
蒸汽蒸餾通常用于在常壓下沸點(diǎn)較高,或在沸點(diǎn)時(shí)容易分解的物質(zhì)的蒸餾,也常用于高沸點(diǎn)物與不揮發(fā)雜質(zhì)的分離,但只限于所得到的產(chǎn)品完全不溶于水。
萃取蒸餾與恒沸蒸餾主要用于分離由沸點(diǎn)極接近或恒沸組成的各組分所組成的、難以用普通蒸餾方法分離的混合物。
分子蒸餾是一種相當(dāng)于絕對(duì)真空下進(jìn)行的一種真空蒸餾。在這種條件下,分子問(wèn)的相互吸引力減少,物質(zhì)的揮發(fā)度提高,使液體混合物中難以分離的組分容易分開(kāi)。由于分子蒸餾降低了蒸餾溫度,所以可以防止或減少有機(jī)物的分解。