蒸餾

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目錄

什麼是蒸餾[1]

  蒸餾是指利用液體混合物中各組分揮發性能的不同,通過部分氣化或部分冷凝,來達到組分相對分離的一類化工單元操作。

蒸餾的分類[1]

  (1)按組分,可分為雙組分和多組分蒸餾。

  (2)按操作壓力,可分為常壓蒸餾,減壓蒸餾(用於常壓下沸點較高、難揮發或高溫下蒸餾能引起分解、爆炸、聚合等的熱敏性物質的混合物,減壓可以降低物料的沸點,藉以降低蒸餾溫度,增加安全性,如硝基甲苯在高溫下分解爆炸、苯乙烯在高溫下易聚合;還可用於劇毒物料蒸餾,防止泄漏到空氣中),加壓蒸餾(用於常壓下為氣體的物系)。

  (3)按生產連續性,可分為連續蒸餾和間歇蒸餾。

  (4)按操作方式,可分為無迴流、有迴流蒸餾;其中,無迴流的又分為簡單蒸餾平衡蒸餾,有迴流的蒸餾稱為精餾;精餾又可分為一般精餾和恆沸精餾萃取精餾水蒸氣精餾等。

蒸餾的作用[2]

  蒸餾是分離和純化液體有機混合物的重要方法之一。

  它主要用於以下幾個方面:

  (1)分離沸點有顯著區別(相差30℃以上)的液體混合物。

  (2)常量法測定沸點及判斷液體的純度。

  (3)除去液體中所含的不揮發性物質。

  (4)回收溶劑或因濃縮液體的需要而蒸出部分的溶劑

蒸餾的基本原理[2]

  純的液態物質在一定的壓力下具有確定的沸點,蒸餾操作就是基於能互溶又不形成共沸物的液態混合物之間沸點的顯著差異而進行的分離純化技術。當液體混合物受熱時,由於低沸點物質易揮發,首先被蒸出,而高沸點物質因不易揮發或揮發的少量氣體易被冷凝而滯留在蒸餾瓶中,從而使混合物得以分離。

蒸餾的危險性分析[1]

  蒸餾的物料,絕大多數易燃、易爆、有毒或有腐蝕性;蒸餾過程中,還涉及系統(設備)內壓力的變化。因此,蒸餾系統的主要危險性有:火災、爆炸、中毒、窒息、灼燙等。

  1.危險物料可能引發的事故

  (1)爆炸危險性雜質在塔內某一位置富集積聚可能引起爆炸,如硝基物中的多硝基物、液氧中的烴類、能引起環氧乙烷聚合的催化劑等。

  (2)蒸餾過程中,體系內始終呈現氣液共存狀態,若易燃、易爆的物料外泄或吸入空氣,可形成爆炸性氣體混合物。特別是高溫下蒸餾自燃點低的物料時,一旦高溫物料泄漏出來,遇空氣即能發生自燃導致火災事故。

  (3)蒸餾釜底的殘留物,特別是間歇蒸餾過程的殘留物,如果是高沸點、高粘度、高溫下容易分解或發生聚合反應的成分複雜的混合物,極易在高溫下發生熱分解、自聚或積熱自燃。當殘留物中含有熱敏性、燃燒爆炸性的物質時,則火災爆炸危險性更大。

  (4)蒸餾易燃液體,特別是不易導電的液體時,物料在管道內高速流動,蒸餾釜內液體激烈攪拌、摩擦、噴濺,均可能產生靜電且易積聚,存在靜電放電引起火災的可能性。

  (5)高溫下操作的蒸餾設備內,如進入冷水或其他低沸點物質,瞬間會引起大量氣化造成設備內壓力驟升,導致容器爆炸事故。

  (6)蒸餾凝固點較高的物質,設備的出口管道被凝結、堵塞,會造成設備內壓力升高,發生容器爆炸。

  (7)蒸餾有毒或腐蝕性物料時,發生設備泄漏則容易引發中毒或化學灼傷事故。

  (8)蒸餾過程中一旦存在高、低溫物料,防護不當則造成燙傷或凍傷。

  2.違反操作規程可能引發的事故

  (1)連續蒸餾

  連續蒸餾一般操作比較複雜,輔助設備多,蒸餾過程某一控制指標或某一操作環節出現偏差,都會影響整個蒸餾系統的平衡,導致事故發生。如果蒸餾溫度過高,有造成超壓爆炸、泛液、沖料、過熱分解及自燃的危險;若溫度過低,則有淹塔的危險。若加料量超負荷,對於塔式蒸餾,則可使氣化量增大,使未冷凝的蒸氣進入受液槽,導致槽體超壓爆炸。當迴流量增大時,不但會降低體系內的操作溫度,而且容易出現淹塔致使操作失控。

  (2)間歇蒸餾

  對於易燃易爆物料,因周期性的加料放料,易置換不徹底而混入氧氣引發事故。一旦加熱介質流量過大,會造成汽化過量,導致設備超壓。若蒸餾釜液位過低,導致燒乾蒸餾釜,引發事故。因加料量超負荷,可造成沸溢性火災。如果餾出物放料閥關閉即開始加熱,易造成系統超壓。

  (3)減壓蒸餾

  因各種原因造成壓力上升,會導致物料沸點升高,可能造成超溫而引發事故。生產中出現違章操作使大量空氣吸入減壓塔內,可能發生火災,甚至減壓塔發生爆炸事故。

  (4)平衡蒸餾

  如果進料溫度過高,造成液體過熱度太大,在閃蒸塔內急劇閃蒸而發生超壓事故。

  3.設備、設施缺陷引發的事故

  (1)蒸餾大都在高溫下進行,設備與管線等會出現金屬疲勞,如選材不當,會引起高溫蠕變破裂。

  (2)高溫、高壓設備及法蘭密封不好,會造成危險物料泄漏。

  (3)含腐蝕性物料的蒸餾操作,易造成設備及管道的腐蝕穿孔、壁厚減薄、結焦速度加快,進而失去承載能力,可能發生泄漏釀成火災。

  (4)直接火加熱的蒸餾釜下部有明火或火花產生,遇可燃物料會引發火災或爆炸事故。

  (5)減壓操作時,設備、設施密封不嚴造成空氣或其他氧化劑進入,形成爆炸性混合物。

  另外,還有公用工程[供水、供配電、供汽(氣)、供冷、通風等]突然停供,導致蒸餾操作的工藝條件改變,可能引發超壓泄漏事故等。

參考文獻

  1. 1.0 1.1 1.2 蒸餾系統安全控制指導意見.山東省安監局
  2. 2.0 2.1 實驗二 工業乙醇的蒸餾.有機化學實驗.廈門大學精品課程
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