蒸馏

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目录

什么是蒸馏[1]

  蒸馏是指利用液体混合物中各组分挥发性能的不同,通过部分气化或部分冷凝,来达到组分相对分离的一类化工单元操作。

蒸馏的分类[1]

  (1)按组分,可分为双组分和多组分蒸馏。

  (2)按操作压力,可分为常压蒸馏,减压蒸馏(用于常压下沸点较高、难挥发或高温下蒸馏能引起分解、爆炸、聚合等的热敏性物质的混合物,减压可以降低物料的沸点,借以降低蒸馏温度,增加安全性,如硝基甲苯在高温下分解爆炸、苯乙烯在高温下易聚合;还可用于剧毒物料蒸馏,防止泄漏到空气中),加压蒸馏(用于常压下为气体的物系)。

  (3)按生产连续性,可分为连续蒸馏和间歇蒸馏。

  (4)按操作方式,可分为无回流、有回流蒸馏;其中,无回流的又分为简单蒸馏平衡蒸馏,有回流的蒸馏称为精馏;精馏又可分为一般精馏和恒沸精馏萃取精馏水蒸气精馏等。

蒸馏的作用[2]

  蒸馏是分离和纯化液体有机混合物的重要方法之一。

  它主要用于以下几个方面:

  (1)分离沸点有显著区别(相差30℃以上)的液体混合物。

  (2)常量法测定沸点及判断液体的纯度。

  (3)除去液体中所含的不挥发性物质。

  (4)回收溶剂或因浓缩液体的需要而蒸出部分的溶剂

蒸馏的基本原理[2]

  纯的液态物质在一定的压力下具有确定的沸点,蒸馏操作就是基于能互溶又不形成共沸物的液态混合物之间沸点的显著差异而进行的分离纯化技术。当液体混合物受热时,由于低沸点物质易挥发,首先被蒸出,而高沸点物质因不易挥发或挥发的少量气体易被冷凝而滞留在蒸馏瓶中,从而使混合物得以分离。

蒸馏的危险性分析[1]

  蒸馏的物料,绝大多数易燃、易爆、有毒或有腐蚀性;蒸馏过程中,还涉及系统(设备)内压力的变化。因此,蒸馏系统的主要危险性有:火灾、爆炸、中毒、窒息、灼烫等。

  1.危险物料可能引发的事故

  (1)爆炸危险性杂质在塔内某一位置富集积聚可能引起爆炸,如硝基物中的多硝基物、液氧中的烃类、能引起环氧乙烷聚合的催化剂等。

  (2)蒸馏过程中,体系内始终呈现气液共存状态,若易燃、易爆的物料外泄或吸入空气,可形成爆炸性气体混合物。特别是高温下蒸馏自燃点低的物料时,一旦高温物料泄漏出来,遇空气即能发生自燃导致火灾事故。

  (3)蒸馏釜底的残留物,特别是间歇蒸馏过程的残留物,如果是高沸点、高粘度、高温下容易分解或发生聚合反应的成分复杂的混合物,极易在高温下发生热分解、自聚或积热自燃。当残留物中含有热敏性、燃烧爆炸性的物质时,则火灾爆炸危险性更大。

  (4)蒸馏易燃液体,特别是不易导电的液体时,物料在管道内高速流动,蒸馏釜内液体激烈搅拌、摩擦、喷溅,均可能产生静电且易积聚,存在静电放电引起火灾的可能性。

  (5)高温下操作的蒸馏设备内,如进入冷水或其他低沸点物质,瞬间会引起大量气化造成设备内压力骤升,导致容器爆炸事故。

  (6)蒸馏凝固点较高的物质,设备的出口管道被凝结、堵塞,会造成设备内压力升高,发生容器爆炸。

  (7)蒸馏有毒或腐蚀性物料时,发生设备泄漏则容易引发中毒或化学灼伤事故。

  (8)蒸馏过程中一旦存在高、低温物料,防护不当则造成烫伤或冻伤。

  2.违反操作规程可能引发的事故

  (1)连续蒸馏

  连续蒸馏一般操作比较复杂,辅助设备多,蒸馏过程某一控制指标或某一操作环节出现偏差,都会影响整个蒸馏系统的平衡,导致事故发生。如果蒸馏温度过高,有造成超压爆炸、泛液、冲料、过热分解及自燃的危险;若温度过低,则有淹塔的危险。若加料量超负荷,对于塔式蒸馏,则可使气化量增大,使未冷凝的蒸气进入受液槽,导致槽体超压爆炸。当回流量增大时,不但会降低体系内的操作温度,而且容易出现淹塔致使操作失控。

  (2)间歇蒸馏

  对于易燃易爆物料,因周期性的加料放料,易置换不彻底而混入氧气引发事故。一旦加热介质流量过大,会造成汽化过量,导致设备超压。若蒸馏釜液位过低,导致烧干蒸馏釜,引发事故。因加料量超负荷,可造成沸溢性火灾。如果馏出物放料阀关闭即开始加热,易造成系统超压。

  (3)减压蒸馏

  因各种原因造成压力上升,会导致物料沸点升高,可能造成超温而引发事故。生产中出现违章操作使大量空气吸入减压塔内,可能发生火灾,甚至减压塔发生爆炸事故。

  (4)平衡蒸馏

  如果进料温度过高,造成液体过热度太大,在闪蒸塔内急剧闪蒸而发生超压事故。

  3.设备、设施缺陷引发的事故

  (1)蒸馏大都在高温下进行,设备与管线等会出现金属疲劳,如选材不当,会引起高温蠕变破裂。

  (2)高温、高压设备及法兰密封不好,会造成危险物料泄漏。

  (3)含腐蚀性物料的蒸馏操作,易造成设备及管道的腐蚀穿孔、壁厚减薄、结焦速度加快,进而失去承载能力,可能发生泄漏酿成火灾。

  (4)直接火加热的蒸馏釜下部有明火或火花产生,遇可燃物料会引发火灾或爆炸事故。

  (5)减压操作时,设备、设施密封不严造成空气或其他氧化剂进入,形成爆炸性混合物。

  另外,还有公用工程[供水、供配电、供汽(气)、供冷、通风等]突然停供,导致蒸馏操作的工艺条件改变,可能引发超压泄漏事故等。

参考文献

  1. 1.0 1.1 1.2 蒸馏系统安全控制指导意见.山东省安监局
  2. 2.0 2.1 实验二 工业乙醇的蒸馏.有机化学实验.厦门大学精品课程
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