① 如何做好化工單元操作過程的安全管理工作
、典型化工單元操作過程安全技術
(一)非均相分離
化工生產中的原料、半成品、排放的廢物等大多為混合物,為了進行加工。得到純度較高的產品以及環保的需要等,常常要對混合物進行分離。混合物可分為均相(混合)物系和非均相(混合)物系。非均相物系中,有一相處於分散狀態,稱為分散相,如霧中的小水滴、煙塵中的塵粒、懸浮液中的固體顆粒、乳濁液中分散成小液滴的液相;另一相處於連續狀態,稱為連續相(或分散介質),如霧和煙塵中的氣相、懸浮液中的液相、乳濁液中處於連續狀態的液相。從有毒有害物質處理的角度,非均相分離過程就是這些物質的凈化過程、吸收過程或濃縮分離過程。工業生產中多採用機械方法對兩相進行分離,常見的有沉降分離、過濾分離、靜電分離和濕洗分離等,此外,還有音波除塵和熱除塵等方法。
過濾過程安全措施:
1.若加壓過濾時能散發易燃、易爆、有害氣體,則應採用密閉過濾機。並應用壓縮空氣或惰性氣體保持壓力:取濾渣時,應先釋放壓力。
2.在存在火災、爆炸危險的工藝中,不宜採用離心過濾機,宜採用轉鼓式或帶式等真空過濾機。如必須採用離心過濾機時,應嚴格控制電機安裝質量,安裝限速裝置。注意不要選擇臨界速度操作。
3.離心過濾機應注意選材和焊接質量,轉鼓、外殼、蓋子及底座等應用韌性金屬製造。
(二)加熱及傳熱
傳熱在化工生產過程中的應用主要有創造並維持化學反應需要的溫度條件、創造並維持單元操作過程需要的溫度條件、熱能綜合和回收、隔熱與限熱。
熱量傳遞有熱傳導、熱對流和熱輻射三種基本方式。實際上,傳熱過程往往不是以某種傳熱方式單獨出現,而是以兩種或三種傳熱方式的組合。化工生產中的換熱通常在兩流體之間進行,換熱的目的是將工藝流體加熱(汽化),或是將工藝流體冷卻(冷凝)。
加熱過程安全分析:
加熱過程危險性較大。裝置加熱方法一般為蒸汽或熱水加熱、載熱體加熱以及電加熱等。
1.採用水蒸氣或熱水加熱時,應定期檢查蒸汽夾套和管道的耐壓強度,並應裝設壓力計和安全閥。與水會發生反應的物料,不宜採用水蒸氣或熱水加熱。
2.採用充油夾套加熱時,需將加熱爐門與反應設備用磚牆隔絕,或將加熱爐設於車間外面。油循環系統應嚴格密閉,不準熱油泄漏。
3.為了提高電感加熱設備的安全可靠程度,可採用較大截面的導線,以防過負荷;採用防潮、防腐蝕、耐高溫的絕緣,增加絕緣層厚度。添加絕緣保護層等措施。電感應線圈應密封起來,防止與可燃物接觸。
4.電加熱器的電爐絲與被加熱設備的器壁之間應有良好的絕緣,以防短路引起電火花,將器壁擊穿,使設備內的易燃物質或漏出的氣體和蒸氣發生燃燒或爆炸。在加熱或烘乾易燃物質,以及受熱能揮發可燃氣體或蒸氣的物質,應採用封閉式電加熱器。電加熱器不能安放在易燃物質附近。導線的負荷能力應能滿足加熱器的要求,應採用插頭向插座上連接方式,工業上用的電加熱器,在任何情況下都要設置單獨的電路,並要安裝適合的熔斷器。
5.在採用直接用火加熱工藝過程時,加熱爐門與加熱設備間應用磚牆完全隔離,不使廠房內存在明火。加熱鍋內殘渣應經常清除以免局部過熱引起鍋底破裂。以煤粉為燃料時,料斗應保持一定存量,不許倒空,避免空氣進入,防止煤粉爆炸;制粉系統應安裝爆破片。以氣體、液體為燃料時,點火前應吹掃爐膛,排除積存的爆炸性混合氣體,防止點火時發生爆炸。當加熱溫度接近或超過物料的自燃點時,應採用惰性氣體保護。
(三)蒸餾及精餾
化工生產中常常要將混合物進行分離,以實現產品的提純和回收或原料的精製。對於均相液體混合物,最常用的分離方法是蒸餾。要實現混合液的高純度分離,需採用精餾操作。
蒸餾過程危險性分析:
在常壓蒸餾中應注意易燃液體的蒸餾熱源不能採用明火,而採用水蒸氣或過熱水蒸氣加熱較安全。蒸餾腐蝕性液體,應防止塔壁、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生燃燒。蒸餾自燃點很低的液體,應注意蒸餾系統的密閉,防止因高溫泄漏遇空氣自燃。對於高溫的蒸餾系統,應防止冷卻水突然漏入塔內,這將會使水迅速汽化,塔內壓力突然增高而將物料沖出或發生爆炸。啟動前應將塔內和蒸汽管道內的冷凝水放空,然後使用。在常壓蒸餾過程中,還應注意防止管道、閥門被凝固點較高的物質凝結堵塞,導致塔內壓力升高而引起爆炸。在用直接火加熱燕餾高沸點物料時(如苯二甲酸酐),應防止產生自燃點很低的樹脂油狀物遇空氣而自燃。同時,應防止蒸干,使殘渣焦化結垢,引起局部過熱而著火爆炸。油焦和殘渣應經常清除。冷凝系統的冷卻水或冷凍鹽水不能中斷,否則未冷凝的易燃蒸氣逸出使局部吸收系統溫度增高,或竄出遇明火而引燃。
真空蒸餾(減壓蒸餾)是一種比較安全的蒸餾方法。對於沸點較高、在高溫下蒸餾時能引起分解、爆炸和聚合的物質,採用真空蒸餾較為合適。如硝基甲苯在高溫下分解爆炸、苯乙烯在高溫下易聚合,類似這類物質的蒸餾必須採用真空蒸餾的方法以降低流體的沸點。藉以降低蒸餾的溫度,確保其安全。
(四)氣體吸收與解吸
氣體吸收按溶質與溶劑是否發生顯著的化學反應可分為物理吸收和化學吸收;按被吸收組分的不同,可分為單組分吸收和多組分吸收;按吸收體系(主要是液相)的溫度是否顯著變化,可分為等溫吸收和非等溫吸收。在選擇吸收劑時,應注意溶解度、選擇性、揮發度、黏度。工業生產中使用的吸收塔的主要類型有板式塔、填料塔、湍球塔、噴灑塔和噴射式吸收器等。
解吸又稱脫吸,是脫除吸收劑中已被吸收的溶質,而使溶質從液相逸出到氣相的過程。在生產中解吸過程用來獲得所需較純的氣體溶質,使溶劑得以再生,返回吸收塔循環使用。工業上常採用的解吸方法有加熱解吸、減壓解吸、在惰性氣體中解吸、精餾方法。
(五)乾燥
乾燥按其熱量供給濕物料的方式,可分為傳導乾燥、對流乾燥、輻射乾燥和介電加熱乾燥。乾燥按操作壓強可分為常壓乾燥和減壓乾燥;按操作方式可分為間歇式乾燥與連續式乾燥。常用的乾燥設備有廂式乾燥器,轉筒乾燥器、氣流乾燥器、沸騰床乾燥器、噴霧乾燥器。為防止火災、爆炸、中毒事故的發生,乾燥過程要採取以下安全措施:
1當乾燥物料中含有自燃點很低或含有其他有害雜質時必須在烘乾前徹底清除掉,乾燥室內也不得放置容易自燃的物質。
2乾燥室與生產車間應用防火牆隔絕,並安裝良好的通風設備,電氣設備應防爆或將開關安裝在室外。在乾燥室或乾燥箱內操作時,應防止可燃的乾燥物直接接觸熱源,以免引起燃燒。
3乾燥易燃易爆物質,應採用蒸汽加熱的真空乾燥箱,當烘乾結束後,去除真空時,一定要等到溫度降低後才能放進空氣;對易燃易爆物質採用流速較大的熱空氣乾燥時,排氣用的設備和電動機應採用防爆的;在用電烘箱烘烤能夠蒸發易燃蒸氣的物質時,電爐絲應完全封閉,箱上應加防爆門;利用煙道氣直接加熱可燃物時,在滾筒或乾燥器上應安裝防爆片,以防煙道氣混入一氧化碳而引起爆炸。
4.間歇式乾燥,物料大部分靠人力輸送,熱源採用熱空氣自然循環或鼓風機強制循環,溫度較難控制,易造成局部過熱,引起物料分解造成火災或爆炸。因此,在乾燥過程中,應嚴格控制溫度。
5.在採用洞道式、滾筒式乾燥器乾燥時,主要是防止機械傷害。在氣流於燥,噴霧乾燥、沸騰床乾燥以及滾筒式乾燥中,多以煙道氣、熱空氣為乾燥熱源。
6.乾燥過程中所產生的易燃氣體和粉塵同空氣混合易達到爆炸極限。在氣流乾燥中,物料由於迅速運動相互激烈碰撞、摩擦易產生靜電;滾筒乾燥過程中,刮刀有時和滾筒壁摩擦產生火花,因此,應該嚴格控制乾燥氣流風速,並將設備接地;對於滾筒乾燥,應適當調整刮刀與筒壁間隙,並將刮刀牢牢固定,或採用有色金屬材料製造刮刀,以防產生火花。用煙道氣加熱的滾筒式乾燥器,應注意加熱均勻,不可斷料,滾筒不可中途停止運轉。鬥口有斷料或停轉應切斷煙道氣並通氮。乾燥設備上應安裝爆破片。(六)蒸發
蒸發按其採用的壓力可以為常壓蒸發、加壓蒸發和減壓燕發(真空蒸發)。按其蒸發所需熱量的利用次數可分為單效蒸發和多效蒸發。蒸發過程要注意如下問題:
1蒸發器的選擇應考慮燕發溶液的性質,如溶液的黏度、發泡性、腐蝕性、熱敏性,以及是否容易結垢、結晶等情況。
2在蒸發操作中,管內壁出現結垢現象是不可避免的,尤其當處理易結晶和腐蝕性物料時,使傳熱量下降。在這些蒸發操作中,一方面應定期停車清洗、除垢;另一方面改進蒸發器的結構,如把蒸發器的加熱管加工光滑些,使污垢不易生成,即使生成也易清洗,提高溶液循環的速度,從而可降低污垢生成的速度。
(七)結晶
結晶是固體物質以晶體狀態從蒸氣、溶液或熔融物中析出的過程。結晶是一個重要的化工單元操作,主要用於制備產品與中間產品、獲得高純度的純凈固體物料。
結晶過程常採用攪拌裝置。攪動液體使之發生某種方式的循環流動,從而使物料混合均勻或促使物理、化學過程加速操作。
結晶過程的攪拌器要注意如下安全問題:
1.當結晶設備內存在易燃液體蒸氣和空氣的爆炸性混合物時,要防止產生靜電,避免火災和爆炸事故的發生。
2,避免攪拌軸的填料函漏油,因為填料函中的油漏入反應器會發生危險。例如硝化反應時,反應器內有濃硝酸,如有潤滑油漏入,則油在濃硝酸的作用下氧化發熱,使反應物料溫度升高,可能發生沖料和燃燒爆炸。當反應器內有強氧化劑存在時,也有類似危險。
3對於危險易燃物料不得中途停止攪拌。因為攪拌停止時,物料不能充分混勻,反應不良,且大量積聚;而當攪拌恢復時,則大量未反應的物料迅速混合,反應劇烈,往往造成沖料,有燃燒、爆炸危險。如因故障而導致攪拌停止時,應立即停止加料,迅速冷卻;恢復攪拌時,必須待溫度平穩、反應正常後方可續加料,恢復正常操作。
4.攪拌器應定期維修,嚴防攪拌器斷落造成物料混合不勻,最後突然反應而發生猛烈沖料,甚至爆炸起火,攪拌器應靈活,防止卡死引起電動機溫升過高而起火。攪拌器應有足夠的機械強度,以防止因變形而與反應器器壁摩擦造成事故。
(八)萃取
萃取時溶劑的選擇是萃取操作的關鍵,萃取劑的性質決定了萃取過程的危險性大小和特點。萃取劑的選擇性、物理性質(密度、界面張力、黏度)、化學性質(穩定性、熱穩定性和抗氧化穩定性)、萃取劑回收的難易和萃取的安全問題(毒性、易燃性、易爆性)是選擇萃取劑時需要特別考慮的問題。工業生產中所採用的萃取流程有多種,主要有單級和多級之分。
萃取設備的主要性能是能為兩液相提供充分混合與充分分離的條件,使兩液相之間具有很大的接觸面積,這種界面通常是將一種液相分散在另一種液相中所形成,兩相流體在萃取設備內以逆流流動方式進行操作。萃取的設備有填料萃取塔、篩板萃取塔、轉盤萃取塔、往復振動篩板塔和脈沖萃取塔。
(九)製冷
冷卻與冷凝的主要區別在於被冷卻的物料是否發生相的改變,若發生相變則成為冷凝,否則,如無相變只是溫度降低則為冷卻。冷卻、冷凝操作在化工生產中十分重要,它不僅涉及到生產,而且也嚴重影響防火安全,反應設備和物料由於未能及時得到應有的冷卻或冷凝,常是導致火災、爆炸的原因。在工業生產過程中,蒸氣、氣體的液化,某些組分的低溫分離,以及某些物品的輸送、儲藏等,常需將物料降到比水或周圍空氣更低的溫度,這種操作稱為冷凍或製冷。
冷凍操作的實質是利用冷凍劑自身通過壓縮—冷卻—蒸發(或節流、膨脹)的循環過程,不斷地由被冷凍物體取出熱量(一般通過冷載體鹽水溶液傳遞熱量),並傳給高溫物質(水或空氣),以使被冷凍物體溫度降低。一般說來,冷凍程度與冷凍操作技術有關,凡冷凍范圍在—100℃以內的稱冷凍;而在— 100~—200℃或更低的,則稱為深度冷凍或簡稱深冷。
冷卻(凝)及冷凍過程的危險控制要點如下:
(1)應根據被冷卻物料的溫度、壓力、理化性質以及所要求冷卻的工藝條件,正確選用冷卻設備和冷卻劑。忌水物料的冷卻不宜採用水做冷卻劑,必需時應採取特別措施。
(2)應嚴格注意冷卻設備的密閉性,防止物料進入冷卻劑中或冷卻劑進入物料中。
(3)冷卻操作過程中,冷卻介質不能中斷,否則會造成積熱,使反應異常,系統溫度、壓力升高,引起火災或爆炸。因此,冷卻介質溫度控制最好採用自動調節裝置。
(4)開車前,首先應清除冷凝器中的積液;開車時,應先通入冷卻介質,然後通入高溫物料;停車時,應先停物料,後停冷卻系統。
(5)為保證不凝可燃氣體安全排空,可充氮進行保護。
(6)高凝固點物料,冷卻後易變得黏稠或凝固,在冷卻時要注意控制溫度,防止物料卡住攪拌器或堵塞設備及管道。
2.冷凍過程的安全措施
(1)對於製冷系統的壓縮機、冷凝器、蒸發器以及管路系統,應注意耐壓等級和氣密性,防止設備、管路產生裂紋、泄漏。此外,應加強壓力表、安全閥等的檢查和維護。
(2)對於低溫部分,應注意其低溫材質的選擇,防止低溫脆裂發生。
(3)當製冷系統發生事故或緊急停車時,應注意被冷凍物料的排空處置。
(4)對於氨壓縮機,應採用不發火花的電氣設備;壓縮機應選用低溫下不凍結且不與製冷劑發生化學反應的潤滑油,且油分離器應設於室外。
(5)注意冷載體鹽水系統的防腐蝕。
(十)篩分及過濾
1.篩分
在工業生產中,為滿足生產工藝的要求,常常需將固體原料、產品進行篩選,以選取符合工藝要求的粒度,這一操作過程稱為篩分。篩分分為人工篩分和機械篩分。篩分所用的設備稱為篩子,通過篩網孔眼控制物料的粒度。按篩網的形狀可分為轉動式和平板式兩類。
篩分過程的危險控制要點。在篩分可燃物時,應採取防碰撞打火和消除靜電措施,防止因碰撞和靜電引起粉塵爆炸和火災事故。
2.過濾
過濾是使懸浮液在重力、真空、加壓及離心的作用下,通過細孔物體,將固體懸浮微粒截留進行分離的操作。按操作方法,過濾分為間歇過濾和連續過濾兩種;按推動力分為重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾。過濾採用的設備為過濾機。
(十一)物料輸送
在工業生產過程中,經常需要將各種原材料、中間體、產品以及副產品和廢棄物從一個地方輸送到另一個地方,這些輸送過程就是物料輸送。在現代化工業企業中,物料輸送是藉助於各種輸送機械設備實現的。由於所輸進的物料形態不同(塊狀、粉態、液態、氣態等),所採取的輸送設備也各異。
l.液態物料輸送
液態物料可借其位能沿管道向低處輸送。而將其由低處輸往高處或由一地輸往另一地(水平輸送),或由低壓處輸往高壓處,以及為保證一定流量克服阻力所需要的壓頭,則需要依靠泵來完成。泵的種類較多,通常有往復泵、離心泵、旋轉泵、流體作用泵等四類。
液態物料輸送危險控制要點如下:
(1)輸送易燃液體宜採用蒸氣往復泵。如採用離心泵,則泵的葉輪應脯色金屬製造,以防撞擊產生火花。設備和管道均應有良好的接地,以防靜電引起火災。由於採用虹吸和自流的輸送方法較為安全,故應優先選擇。
(2)對於易燃液體,不可採用壓縮空氣壓送,因為空氣與易燃液體蒸氣混合,可形成爆炸性混合物,且有產生靜電的可能。對於閃點很低的可燃液體,應用氮氣或二氧化碳等惰性氣體壓送。閃點較高及沸點在130℃以上的可燃液體,如有良好的接地裝置,可用空氣壓送。
(3)臨時輸送可燃液體的泵和管道(膠管)連接處必須緊密、牢固,以免輸送過程中管道受壓脫落漏料而引起火災。
(4)用各種泵類輸送可燃液體時,其管道內流速不應超過安全速度,且管道應有可靠的接地措施,以防靜電聚集。同時要避免吸入口產生負壓,以防空氣進入系統導致爆炸或抽癟設備。
2.氣態物料輸送
氣體物料的輸送採用壓縮機。按氣體的運動方式,壓縮機可分為往復壓縮機和旋轉壓縮機兩類。
氣態物料輸送危險控制要點如下:
(1)輸送液化可燃氣體宜採用液環泵,因液環泵比較安全。但在抽送或壓送可燃氣體時,進氣入口應該保持一定余壓,以免造成負壓吸入空氣形成爆炸性混合物。
(2)為避免壓縮機氣缸、儲氣罐以及輸送管路因壓力增高而引起爆炸,要求這些部分要有足夠的強度。此外,要安裝經核驗准確可靠的壓力表和安全閥(或爆破片)。安全閥泄壓應將危險氣體導至安全的地點。還可安裝壓力超高報警器、自動調節裝置或壓力超高自動停車裝置。
(3)壓縮機在運行中不能中斷潤滑油和冷卻水,並注意冷卻水不能進入氣缸,以防發生水錘。
(4)氣體抽送、壓縮設備上的墊圈易損壞漏氣,應注意經常檢查及時換修。
(5)壓送特殊氣體的壓縮機,應根據所壓送氣體物料的化學性質,採取相應的防火措施。如乙炔壓縮機同乙炔接觸的部件不允許用銅來製造,以防產生具有爆炸危險的乙炔銅。
(6)可燃氣體的管道應經常保持正壓,並根據實際需要安裝逆止閥、水封和阻火器等安全裝置,管內流速不應過高。管道應有良好的接地裝置,以防靜電聚集放電引起火災。
(7)可燃氣體和易燃蒸氣的抽送、壓縮設備的電機部分,應為符合防爆等級要求的電氣設備,否則,應穿牆隔離設置。
(8)當輸送可燃氣體的管道著火時,應及時採取滅火措施。管徑在150 mm以下的管道。一般可直接關閉閘閥熄火;管徑在150 ram以上的管道著火時,不可直接關閉閘閥熄火,應採取逐漸降低氣壓。通入大量水蒸氣或氨氣滅火的措施。但氣體壓力不得低於50~100 Pa.嚴禁突然關閉閘閥或水封。以防回火爆炸。當著火管道被燒紅時,不得用水驟然冷卻。
② 減壓蒸餾是什麼為什麼要用毛細管防暴沸
當系統內的壓力減小後,進行的蒸餾為減壓蒸餾。防止溶液過熱而產生暴沸現象回,使沸騰保持平穩。
利用答外界壓強對物質沸點的影響,因為外界壓強越大,物質的沸點就越高,外界壓強越小,物質的沸點就越低,通過這種方法來達到減壓分餾的目的。所以兩種沸點相近的液體,只能通過減壓分餾分離開來,但不能分離這兩種物質(沸點相近)。
(2)常壓蒸餾的流速是多少擴展閱讀:
注意事項:
1、被蒸餾液體中若含有低沸點物質時,通常先進行普通蒸餾再進行水泵減壓蒸餾,而油泵減壓蒸餾應在水泵減壓蒸餾後進行。
2、在系統充分抽空後通冷凝水再加熱(一般用油浴)蒸餾,一旦減壓蒸餾開始就應密切注意蒸餾情況,調整體系內壓,記錄壓力和相應的沸點值,根據要求,收集不同餾分。
3、旋開螺旋夾和打開安全瓶均不能太快,否則水銀柱會很快上升,可能沖破測壓計。
4、必須待內外壓力平衡後才可關閉油泵,以免抽氣泵中的油倒吸入乾燥塔,最後按照與安裝相反的程序拆除儀器。
③ 化學試劑的化學試劑的蒸餾和精餾
在化學分析、儀器分析、無機制備、有機合成以及其他的科學實驗工作中經常會遇到所用的化學試劑純度不夠,或買不到所需純度 的化學試劑,這就需要我們在實驗室自己對現有的化學試劑進行純化,以便得到所需純度的化學試劑。下面阿波羅試劑小編將蒸餾和精餾的方法加以簡單介紹。
蒸餾和精餾
蒸餾和精餾是一種使用廣泛的純化方法,根據液體混合物中液體和蒸汽之間混合組分的分配差別進行純化,是純化揮發性和半揮發性化學試劑的第一選擇。
一、蒸餾原理
蒸餾的主要目的是從含有雜質的化學試劑中分離出揮發性和半揮發性的雜質或將易揮發和半揮發的主體蒸發出來,將不揮發和 難揮發的雜質留下。一種物質在不同溫度下的飽和蒸汽壓變化是蒸餾分離的基礎。大體說來,如果液體混合物中兩種組分的蒸汽壓具有較大差別,就可以富集蒸汽相 中更多的揮發性和半揮發性的組分。兩相-液相和蒸氣相-可以分別地被回收,揮發性和半揮發性的組分富集在氣相中而不揮發性組分被富集在液相中。
除了烴類混合物和少數其它例子之外,Raoult定律和Dalton定律可用於理想混合物體系,混合物溶液常常不遵循 理想的蒸汽相-液相行為。應用這兩個定律可以得到一個二元體系的兩種組分的比揮發性(aAB): aAB = (YA/YB)/ (XA/XB) = P0A/ P0B 其中,YA和YB分別是平衡時氣相中組分A和B的摩爾分數,XA和XB分別是平衡時液相中組分A和B的摩爾分數,P0A和 P0B分別是平衡時組分A和B的蒸汽壓,均服從Raouilt定律。隨著aAB增加,富集程度也增加。
二、簡單蒸餾
最簡單的蒸餾裝置,如圖-1所示。當一個液體樣品被加熱並轉變成蒸汽時,其中有一部分被冷凝而回到原來的蒸餾瓶中,而 其餘的被冷凝並轉入收集容器中,前者叫迴流液,後者叫流出液。由於蒸餾是連續進行,逸出的和保存在液體中的組成在慢慢地改變。作為一種純化化學試劑的方法,簡單蒸餾只能分離具有較大的沸點差別的雜質,諸如沸點與主體差別大於50℃的雜質。若要除去沸點與主體差別小於50℃的雜質,則要採用下面介紹的精餾 方法。
簡單的常壓蒸餾裝置主要由帶有側管的蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝器、收集器和加熱裝置等組成。安裝時,溫度計的水銀球應插 到較側管稍低的位置,蒸餾燒瓶的側管與冷凝器連接成卧式,冷凝器的下口與收集器連接(圖-1)。使用蒸餾裝置時,根據被蒸餾的化學試的沸點選擇加熱裝置: 被蒸餾液體的沸點在80℃以下時,用熱水浴加熱;液體沸點在 100℃以上時,在石棉網上用直火或者用油浴加熱;液體溫度在200℃以上時,用金屬浴加熱。
蒸餾沸點在150℃以上的液體時,可使用空氣冷凝器。為了使蒸餾順利進行,在液體裝入燒瓶後和加熱之前,必須在燒瓶內 加入沸石。因為燒瓶的內表面很光滑,容易發生過熱而突然沸騰,致使蒸餾不能順利進行。當添加新的沸石時,必須等燒瓶內的液體冷卻到室溫以後才可加入,否則 有發生急劇沸騰的危險。沸石只能使用一次,當液體冷卻之後,原來加入的沸石即失去效果,所以繼續蒸餾時,須加入新的沸石。在常壓蒸餾中,具有多孔、不易 碎、與蒸餾物質不發生化學反應的物質,均可用作沸石。常用的沸石是切成1~2毫米的素燒陶土或碎的瓷片。
蒸餾裝置安裝完畢,就可以開始加熱了。當蒸餾瓶中的物質開始沸騰時,溫度急劇上升。當溫度上升到被蒸餾物質沸點上下 1℃ 時,將加熱器的加熱強度調節到每秒鍾流出一滴的程度。此時,加熱浴的溫度應當保持在比蒸餾瓶中物質的沸點高20℃左右。蒸餾沸點較高的物質時,當蒸汽未達 到側管之前即被外氣冷卻而迴流,使其無法蒸餾出來。此時可使用微小火焰均勻加熱側管的下面,但要避免加熱過度,致使溫度計不表示正確的沸點,也可對蒸餾瓶 不加熱部分進行適當的保溫。在蒸餾操作中,應當注意以下幾點:
(1) 控制好加熱溫度。如果採用加熱浴,加熱浴的溫度應當比蒸餾液體的沸點高出若干度,否則難以將被蒸餾物蒸餾出來。加熱浴溫度比蒸餾液體沸點高出的越多,蒸餾 速度越快。但是,加熱浴的溫度也不能過高,否則會導致蒸餾瓶和冷凝器上部的蒸汽壓超過大氣壓,有可能產生事故,特別是在蒸餾低沸點物質時尤其越多注意。一 般地,加熱浴的溫度不能比蒸餾物質的沸點高出30℃。
(2) 蒸餾高沸點物質時,由於易被冷凝,往往蒸汽未到達蒸餾燒瓶的側管處即已經被冷凝而滴回蒸餾瓶中。因此,應選用短頸蒸餾瓶或者採取保溫措施,保證蒸餾順利進行。
(3) 蒸餾之前,必須了解被蒸餾的化學試劑及其雜質的沸點和飽和蒸汽壓,以決定何時(即在什麼溫度時)收集純化學試劑。
(4) 蒸餾燒瓶應當採用圓底燒瓶。
沸點在40-150℃的化學試劑可採用常壓的簡單蒸餾。對於沸點在150℃以上的化學試劑,或沸點雖在150℃以下,但熱不穩定、易熱分解的化學試劑,可以採用減壓蒸餾和水蒸汽蒸餾,下面分別加以簡單介紹。
1.減壓蒸餾的簡單裝置,整個系統由克氏(Claisen)蒸餾燒瓶、冷凝管、收集器、抽氣(真空泵)裝置、介面等部分組成。安裝減壓蒸餾裝置時,應當注意裝置是否密封,瓶塞必須選用品質良好的、比燒瓶的口徑稍大的塞子。瓶塞的材料選擇應當根據液體樣品蒸汽的性質來 決定。如果蒸汽對橡皮塞不會造成侵蝕時,使用橡皮塞容易保持密封。使用品質良好的磨砂器具時,也易於保持密封。裝置安裝完畢後,在開始蒸餾之前,必須對減 壓蒸餾裝置進行密封檢查。檢查方法是通過系統的壓力測量值的變化確認裝置的密封,如果壓力值沒有變化,說明裝置不漏氣,然後才能進行減壓蒸餾操作。 在減壓蒸餾時,可在蒸餾燒瓶內插入毛細管,以防止暴沸現象的發生。毛細管的上端是密封的,下端是開口的。檢查並確定蒸餾裝置密閉不漏氣後,將欲純化的 化學試 劑加入燒瓶中,加入量為燒瓶容量的一半,然後將體系抽成減壓狀態,並開始加熱。燒瓶浸入加熱浴的深度,務必使瓶內被蒸餾物質的液面低於加熱浴的液面。特別 是在蒸餾高沸點物質時,燒瓶應當盡量浸深一些。減壓蒸餾時,常常由於存在低沸點溶劑而產生泡沫,需要在開始蒸餾時在低真空度條件下將這些低沸點溶劑蒸餾除 去,然後再徐徐提高真空度。真空度的高低取決於裝置內液體樣品的蒸汽壓。餾出之前的冷卻效果必須良好,否則難以提高系統的真空度。
壓力與沸點的關系,可近似地由下式推導出:logP=A+(B/T)
式中P為蒸汽壓,T為絕對溫度,A、B為常數。在實際操作中,可參看有關的壓力沸點圖。 當蒸餾成分在希望的沸點被蒸餾完畢時,或者蒸餾過程需要中斷時,應當停止加熱,移開加熱浴,待冷卻後,緩緩解除系統真空,讓空氣進入裝置內以恢復常壓後關閉真空泵。
水蒸汽蒸餾是分離和純化樣品中有機物的常用方法,特別是在樣品中存在大量的樹脂狀雜質時。被處理的樣品組成應當具備以下條件:不溶或者幾乎不溶於水、在沸騰期間與水長時間共存不會發生化學變化、在100 ℃左右條件下必須具有大於10mmHg的蒸汽壓。
水蒸汽蒸餾也是另一種用於對熱靈敏的樣品制備和純化的技術。它也可以用於熱傳遞不好的液體樣品,局部過熱就會直接引起 加熱。完成蒸汽蒸餾可以通過連續地將蒸汽流過容器中樣品混合物。有時用戶加水直接進入燒瓶以進行同樣的目的。蒸汽攜帶著氣相中揮發性大的組分並且在蒸汽混 合物中這種揮發材料的濃縮與它們在蒸汽混合物中的蒸汽壓相關。
這種技術非常溫和,在蒸餾過程中被蒸餾的材料根本不會加熱到比蒸汽的溫度還高。在過程結束時,蒸汽和分離材料被冷凝。通常,它們是不混溶的並且可形成兩相而被分離。有時分析化學家必須使用附加的樣品制備技術,諸如液-液萃取以完全分離多水層和有機層。
2.水蒸汽蒸餾的簡單裝置,A是水蒸汽發生器,玻璃管B為液面計,可以看出發生內水面的高度。通常盛水量為容 器容積的75%為宜,如果太滿,沸騰時水將沖至燒瓶。安全玻管C幾乎插到發生器A的底部。當容器內氣壓太大時,水可以沿著玻管上升,以調節內壓。如果系統 發生堵塞,水便會從管的上口噴出,此時應當檢查園底燒瓶內的蒸汽導管下口是否已被堵塞。蒸餾部分通常使用500ml以上的長頸園底燒瓶。為了防止瓶中液體 因跳濺而沖入冷凝管內,故將燒瓶的位置向發生器的方向傾斜45度。瓶內液體樣品不宜超過其容積的1/3。蒸汽導入管E的末端應彎曲,使它垂直地正對瓶底中 央並且伸到接近瓶底。蒸汽導出管 F(彎角約30度)內徑最好比管E大一些,一端插入雙孔木塞,露出約5mm,另一端與冷凝管連接。餾液通過接液管進入接受器H。接受器外圍可用冷水浴冷卻。
在水蒸汽發生器與長頸園底燒瓶之間應裝上一個T形管,在T形管下端連一個彈簧夾G,以便及時除去冷凝下來堵塞水滴。
進行水蒸汽蒸餾時,先將樣品溶液置於D中。加熱水蒸汽發生器直至接近沸騰後才將G加緊,使水蒸汽均勻地進入園底燒瓶。 為了使蒸汽不致在D中冷凝而積聚過多,必要時可在D下置一石棉網,使用小火加熱。必須控制加熱速度使蒸汽能夠全部在冷凝管中冷凝下來。如果隨水蒸汽揮發的 物質具有較高的熔點,在冷凝後易於析出固體,應當調小冷凝水的流速,使它冷凝後仍保持液態。假如已有固體析出,並且接近堵塞時,可暫時停止冷卻水的流通, 甚至需要將冷卻水暫時放去,以使物質熔融後隨水流入接受器中。必須注意,當冷凝管夾套中要重新通入冷卻水時,需要小心並且緩慢地流進,以免冷凝管因驟冷而 破裂。萬一冷凝管已經被堵塞,應立即停止蒸餾,並且設法疏通。諸如使用玻棒將堵塞的物質捅出來或在冷凝管夾套中罐以熱水使之熔出。
在蒸餾需要中斷或者蒸餾完畢時,一定要先打開彈簧夾G使通大氣,然後停止加熱,否則D中的液體將會倒吸到A中。在蒸餾 過程中,如果發現安全管C中的水位迅速升高,則表示系統中發生了堵塞,此時應當立刻打開彈簧夾G,然後再移去熱源。待排除了堵塞後再繼續進行水蒸汽蒸餾。
三.精餾
精餾是用分餾柱進行的分餾,在精餾過程中,被精餾的化學試劑在蒸餾瓶中沸騰後,蒸汽從園底燒瓶蒸發進入分餾柱,在分餾 柱中部分冷凝成液體。此液體中由於低沸點成分的含量較多,因此其沸點也就比蒸餾瓶中的液體溫度低。當蒸餾瓶中的另一部分蒸汽上升至分餾柱中時,便和這些已 經冷凝的液體進行熱交換,使它重新沸騰,而上升的蒸汽本身則部分地被冷凝,因此,又產生了一次新的液體-蒸汽平衡,結果在蒸汽中的低沸點成分又有所增加。 這一新的蒸汽在分餾柱內上升時,又被冷凝成液體,然後再與另一部分上升的蒸汽進行熱交換而沸騰。由於上升的蒸汽不斷地在分餾柱內冷凝和蒸發,而每一次的冷 凝和蒸發都使蒸汽中低沸點的成分不斷提高。因此,蒸汽在分餾柱內的上升過程中,類似於經過反復多次的簡單蒸餾,使蒸汽中低沸點的成分逐步提高。由此可見, 在分餾過程中分餾柱是關鍵的裝置,如果選擇適當的分餾柱就可以在分餾柱的頂部出來的蒸汽經冷凝後所得到的液體可能是純的低沸點成分或者是低沸點佔主要成分 的流出物。
分餾柱的分餾能力和效率,分別用理論塔板值和理論塔板等效高度(HETP)來表示。一個理論塔板值相當於一次 簡單的蒸餾。具有同樣分餾能力的分餾柱,其長度不一定相等。例如:甲、乙兩個分餾柱,它們的理論塔板值都是20,甲的高度為60厘米,乙的高度為20厘 米。顯然,兩者的理論塔板等效高度是不同的。因為理論塔板等效高度為:
HETP=分餾柱高度/理論塔板數
所以,甲分餾柱的理論塔板等效高度為3厘米,而乙分餾柱的理論塔板等效高度為1厘米。通過這個例子可以看出,分餾柱的理論塔板等效高度越低,其單位長度的分餾效率越高。
在進行精餾操作時,主要根據被精餾的化學試劑中主體與雜質的沸點差別及其沸點的高低范圍選擇分餾柱。如果兩組分的沸點 差在100℃以上時,可以不使用分餾柱;如果沸點差在25℃左右時,可選擇普通的分餾柱;如果沸點差在10℃左右時,需要使用精細的分餾柱,諸如,微格羅 分餾柱等。精餾過程使用的加熱源必須穩定,以保證加熱溫度穩定。只有嚴格控制和恆定的加熱,才能保持所需要的迴流比值。如果加熱過快,會產生液泛現象,分 餾效率也太差。如果加熱太慢,分餾柱就只能起到迴流冷凝的作用,根本蒸餾不出來任何東西。此外,在精餾時,迴流物和餾出物需要一個適當的比例,即迴流比要 適當,其值大體上與分餾柱的理論塔板值相等,這樣,才能使精餾過程正常進行。
四.蒸餾和精餾的實際應用
蒸餾和精餾主要用於液體、或是加熱可成為液體的化學試劑,特別是用於有機化學試劑的純化。在蒸餾或精餾之前,有時可加入某些化學試劑,與欲純化的化學試劑中的雜質發生化學反應,生成沸點更高(或更低)的物質,在蒸餾或精餾是更容易除去。
在蒸餾或精餾時,往往是除去最初餾出的餾分和最後剩下的餾分,兩頭除去的越多,得到的化學試劑純度就越高,但產率越低。
④ 水的資料!
水的形成
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關於水的起源的認識仍存在很大的分歧,目前在約有32種關於水的形成的學說。這里簡述幾種主要學說。一種學說認為在地球形成之前的初始物質中存在一種H2O分子的原始星雲,類似於現在平均含水0.5%的隕石,地球形成後降到地球上,從而使地球上有了水。
另一種學說認為在地球形成後才有形成水的原始元素(氫和氧)。氫與氧在適宜的條件下化合。生成羥基(OH)。羥基再經過復雜的變化,形成水(H2O)。
荷蘭的天文學家奧特認為,地球上的主要來源是我們這顆行星的內部的岩石圈的上地幔。岩石圈的物質一半是由硅組成,其中硅酸鹽和水分。這些岩石在一定的溫度和適宜的條件下(如火山爆發)脫水,從而形成了地球的水。美國學者肯尼迪等認為岩石在熔化中完全混合時,含有硅酸鹽75%,含水25%。在地球形成初期,火山爆發頻繁,從而加快了地球水的形成。由於地球內部的高溫,地球的水還在增加。在研究中,有資料表明,大洋面近1000年內上升了1.3m。不過近幾十年海洋水面快速升高可能主要由於全球氣候變暖造成。
水的性質
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水同其它物質一樣,受熱時體積增大,密度減小。純水在攝氏零度時密度為999.87千克/立方米,在沸點時水的密度為958.38千克/立方米,密度減小4%。
在正常大氣壓下,水結冰時,體積突然增大11%左右。冰融化時體積又突然減小。據科學家觀測,在封閉空間中,水在凍結時,變水為冰,體積增加所產生的壓力可達2500個大氣壓力。這一特性對自然界和工業有重要意義。岩石裂隙在反復融凍時裂隙逐漸增大就是這個道理。地埋輸水塑料管為防凍壞,一般要求一定的埋深(大於凍土層深度)。
水的凍結溫度隨壓力的增大而降低。大約每升高130個大氣壓,水的凍結溫度降低1攝氏度。水的這種特性使大洋深的水不會凍結。
水的沸點與壓力成直線變化關系。沸點隨壓力的增加而升高。
水的熱容量除了比氫和鋁的熱容量小之外,比其它物質的熱容量都高。水的傳熱性則比其它液體小。由於這一特性,天然水體封凍時冰體會級慢地增厚,即使在水面長其封凍時,河流深處可能仍然中液體,水的這種特性對水下生命有重要意義。水的這一特性對指導灌溉也有意義,如進行冬灌能提高地溫,防止越冬作物受低溫凍害。
參考網站http://www.shuiwang.com/waterresourse.htm
⑤ 保證常減壓蒸餾裝置的安全措施有哪些
常減壓蒸餾裝置是石油加工中最基本的工藝設備,隨著減壓蒸餾技術的改造和發展、原油蒸餾裝置的平均能耗大幅下降、輕油拔出率和產品質量大大提高,危險、危害因素也隨之增加。
常減壓蒸餾裝置的重點設備包括加熱爐、蒸餾塔、機泵和高低壓瓦斯緩沖罐等幾部分。加熱爐的作用是為油品的汽化提供熱源,為蒸餾過程提供穩定的汽化量和熱量。加熱爐的平穩運行是常減壓裝置生產運行的必要保證,加熱爐發生事故不能運行,整個裝置都將被迫停工。而塔則是整個常減壓蒸餾裝置的核心,包括初餾塔、常壓塔、常壓汽提塔、減壓塔及附屬部分。原油在分餾塔中被分餾成不同組分的各測線油品,同時,塔內產生大量的易燃易爆氣體和液體,直接影響生產的正常進行和裝置的安全運行。機泵是常減壓蒸餾裝置的動力設備,它為輸送油品及其他介質提供動力和能源,機泵故障將威脅到裝置的平穩運行,特別是塔底泵的事故將導致裝置全面停產。高低壓瓦斯緩沖罐因其儲存的介質為危害極大的瓦斯,瓦斯一旦發生泄漏將可能導致燃燒爆炸等重大事故的發生。因此高低壓瓦斯緩沖罐在開工前要按照標准對其進行嚴格的試壓和驗收,檢查是否泄漏。運行中要時常對其檢查維護,如有泄漏等異常現象應立即停用並處理,同時還要定期排殘液。
常減壓蒸餾裝置存在的主要危險因素,根據不同的階段,存在不同的危險因素,避免或減輕這些危險因素的影響,可以採取相應的一些安全預防管理措施。
開工時危險因素及其安全預防管理措施
常減壓裝置的開工按照以下順序步驟進行:
開工前的設備檢查→設備、流程貫通試壓→減壓塔抽真空氣密性試驗→柴油沖洗→裝置開車。
裝置開車的順序是:原油冷循環→升溫脫水→250℃恆溫熱緊→常壓開側線→減壓抽真空開側線→調整操作。
在開工過程中,容易產生的危險因素主要是:機泵、換熱器泄漏著火、加熱爐升溫過快產生裂紋等,其危險因素為油品泄漏、蒸汽試壓給汽過大、機泵泄漏著火等,具體介紹如下:
油品泄漏
(1)事故原因:
①開工操作波動力大,檢修質量差,或墊片不符合質量要求。
②改流程、設備投用或切換錯誤造成換熱器憋壓。
(2)產生後果:換熱器憋壓漏油,特別是自燃點很低的重質油泄漏,易發生自燃引起火災。
(3)安全預防管理措施:
①平穩操作。
②加強檢修質量的檢查。
③選擇合適的墊片。
④改流程、設備投用或切換時,嚴格按操作規程執行。
⑤發生憋壓,迅速找出原因並進行處理。
蒸汽試壓給汽過大
(1)事故原因:開工吹掃試壓過程中,蒸汽試壓給汽過大。
(2)產生後果:吹翻塔盤,開工破壞塔的正常操作,影響產品質量。
(3)安全預防管理措施:調節給汽量。
機泵泄漏著火
(1)事故原因:
①端面密封泄漏嚴重。
②機泵預熱速度太快。
③法蘭墊片漏油。
④泵體砂眼或壓力表焊口開裂,熱油噴出。
⑤泵排空未關,熱油噴出著火。
(2)產生後果:機泵泄漏著火。
(3)安全預防管理措施:
①報火警滅火。
②立即停泵。若現場無法停泵,通過電工室內停電關閉泵出入口,啟動備用泵。
③若泵出入口無法關閉,應將泵抽出閥及進換熱器等關閉。
④若塔底泵著火,火勢太大,無法關閉泵入口時,應將加熱器熄火,切斷進料。滅火後,迅速關閥。
停工時危險因素及其安全預防管理措施
在停工過程中,容易產生的主要危險因素有:爐溫降低過快導致爐管裂紋,洗塔沖翻塔盤。停工主要危險因素有停工時爐管變脆斷裂、停工蒸洗塔時吹翻塔盤等。
停工時爐管變脆斷裂
(1)事故原因:停工過程中,爐溫降溫速度過快,可能會造成高鉻爐管延展性消失而硬度增加,爐管變脆,爐管受到撞擊而斷裂。
(2)產生後果:爐管出現裂紋或斷裂。
(3)安全預防管理措施:
①停工過程中,爐溫降溫不能過快,按停工方案執行。
②將原爐重新緩慢加到一個適當的溫度,然後緩慢降溫冷卻,可以使爐管脆性消失而恢復延展性,繼續使用。
③停工,將已損壞的爐管更換。
停工蒸洗塔時吹翻塔盤
(1)事故原因:停工蒸洗塔過程中,蒸汽量給的過大,又發生水擊,吹翻塔盤。
(2)產生後果:停工蒸洗塔時吹翻塔盤。
(3)安全預防管理措施:適當控制吹氣量。
正常生產中的危險因素及其安全預防管理
開工正常生產過程中的主要危險因素有原油進料中斷加熱爐爐管結焦、爐管破裂、瓦斯帶油、分餾塔沖塔真空度下降、汽油線憋壓、減壓塔水封破壞、常頂空冷器蝕穿漏洞轉油線蝕穿等。
原油進料中斷加熱爐爐管結焦
(1)事故原因:
①原油進料中斷。
②處理量過低,爐管內油品流速低。
③加熱爐進料流。
④加熱爐火焰撲爐管。
⑤原料性質變重。
(2)產生後果:
①塔底液位急劇下降,造成塔底泵抽空,加熱爐進料中斷,加熱爐出口溫度急劇上升。
②結焦嚴重時會引起爐管破裂。
(3)安全預防管理措施:
①加強與原油罐區的聯系,精心操作。
②若發生原油進料中斷,聯系原油罐區盡快恢復並減低塔底抽出量,加熱爐降溫滅火。
③爐管注汽以增加加熱爐爐管內油品流速,防止結焦。
④保持爐膛溫度均勻,防止爐管局部過熱而結焦,防止物料偏流。
爐管破裂
(1)事故原因:
①爐管局部過熱。
②爐管內油品流量少,偏流,造成結焦,傳熱不好,燒壞漏油。
③爐管質量有缺陷,爐管材料等級低,爐管內油品高溫沖蝕,爐管外高溫氧化爆皮及火焰沖蝕,造成砂眼及裂口。
④操作超溫超壓。
(2)產生後果:煙囪冒黑煙,爐膛溫度急劇上升。
(3)安全預防管理措施:
①多火嘴、齊水苗可防止爐管局部過熱造成破裂。
②選擇適合材質的爐管。
③平穩操作,減少操作波動。
瓦斯帶油
(1)事故原因:
①瓦斯罐排凝罐液位上升,未及時排入低壓瓦斯罐網。
②瓦斯罐排凝罐加熱盤管未投用。
(2)產生後果:煙囪冒黑煙,爐膛變正壓,帶油嚴重時,爐膛內發生閃爆,防爆門開,甚至損壞加熱爐。
(3)安全預防管理措施:
①控制好瓦斯罐排凝罐液面,及時排油入低壓瓦斯罐網。
②投用瓦斯罐排凝罐加熱盤管。
③瓦斯帶油嚴重時,要迅速滅火,帶油消除後正常操作。
分餾塔沖塔真空度下降
(1)事故原因:
①原油帶水。
②塔頂迴流帶水。
③過熱蒸汽帶水,塔底吹汽量過大。
④進料量偏大,進料溫度突然。
⑤塔底吹汽量過大(濕式、微濕式),或爐管注汽量過大(濕式),汽提塔吹汽量過大(潤滑油型),或爐出口溫度波動或塔底液面波動。
⑥抽真空蒸汽壓力不足或中斷,減頂冷卻器汽化,抽真空器排凝器氣線堵,設備泄漏倒吸空氣。
(2)產生後果:
①塔頂壓力升高。
②油品顏色變深,甚至變黑。
③破壞塔的正常操作,影響產品質量。
④倒吸空氣造成爆炸。
(3)安全預防管理措施:
①加強原油脫水。
②加強塔頂迴流罐切水。
③調整塔底吹汽量。
④穩定適當進料量和進料溫度。
⑤控制好塔底液位。
⑥保持適當的吹汽量,穩定的抽真空蒸汽,穩定的爐溫。
⑦調整好抽真空系統的冷卻器,保證其冷卻負荷。
⑧加強設備檢測維護。
汽油線憋壓
(1)事故原因:管線兩頭閥門關死,外溫高時容易憋壞管線。
(2)產生後果:管線爆裂,汽油流出,易起火爆炸。
(3)安全預防管理措施:夏季做好輕油的防憋壓工作。
減壓塔水封破壞
(1)事故原因:
①水封罐放大氣線中存油凝線或堵塞,造成水封罐內壓力升高,將水封水壓出,破壞水封。
②水封罐放大氣排出的瓦斯含對人有害的硫化氫,將其高點排空,排空高度與一級冷卻器平齊。若水封罐內的減頂污油排放不及時,污油憋入罐內,當污油積累至一定程度時,水封水被壓出,水封水變油封,影響末級真空泵工作。
(2)產生後果:易造成空氣倒吸入塔,發生爆炸事故。
(3)安全預防管理措施:
①加強水封罐檢查。
②水封破壞,迅速給上水封水,然後消除破壞水封的原因。
③若水封罐放大氣線堵或凝,迅速處理暢通。
④水封變油封,迅速拿凈罐內存油,並檢查放大氣線是否暢通。
常頂空冷器蝕穿漏洞轉油線蝕穿
(1)事故原因:
①油品腐敗,製造質量有問題或材質等級低。
②轉油線高速沖刷及高溫腐蝕穿孔,製造質量有問題或材質等級低。
(2)產生後果:
①漏油嚴重時,滴落在高溫管線上引起火災。
②高溫油口泄漏。
(3)安全預防管理措施:
①做好原油一脫四注工作,加大防腐力度。
②報火警消防滅火,汽油罐給水幕掩護(降溫)原油降量,常爐降溫,關小常底吹汽,降低常頂壓力,迅速切換漏油空冷器,滅火後檢修空冷器。
③做好防腐工作。
④選擇適當材質。
⑤將漏點處補板焊死或包盒子處理。
設備防腐
隨著老油田原油的繼續開采,原油的重質化、劣質化日益明顯,原油的含酸介質量不斷增加,加上對具有高含酸量的進口高硫原油的加工,都對設備的防腐提出更高的要求。原油中引起設備和管線腐蝕的主要物質是無機鹽類及各種硫化物和有機酸等。常減壓裝置設備腐蝕的主要部位:
(1)初餾塔頂、常壓塔頂以及塔頂油氣餾出線上的冷凝冷卻系統。
①腐蝕原因及結果:蒸餾過程中,原油中的鹽類受熱水解,生成具有強烈腐蝕性的HCl,HCl與H2S的蒸餾過程中隨原油的輕餾和水分一起揮發和冷凝,在塔頂部和冷凝系統易形成低溫HCl-H2S-H2O型腐蝕介質,使塔頂及塔頂油氣餾出線上的冷凝冷卻系統壁厚變薄,降低設備殼體的使用強度,威脅安全生產。原油中的硫化物(參與腐蝕的主要是H2S、元素硫和硫醇等活性硫及易分解為H2S的硫化物)在溫度小於120℃且有水存在時,也形成低溫HCl-H2S-H2O型腐蝕性介質。
②防腐預防管理措施:在電脫鹽罐注脫鹽劑、注水、注破乳劑,並加強電脫鹽罐脫水,盡可能降低原油含鹽量。在常壓塔頂、初餾塔頂、減壓塔頂揮發線注氨、注水、注緩蝕劑,這能有效抑制輕油低溫部位的HCl-H2S-H2O型腐蝕。
(2)常壓塔和減壓塔的進料及常壓爐出口、減壓爐轉油線等高溫部位的腐蝕。
①腐蝕原因及結果:充化物在無水的情況下,溫度大於240℃時開始分解,生成硫化氫,形成高溫S-H2S-RSH型腐蝕介質,隨著溫度升高,腐蝕加重。當溫度大於350℃時,H2S開始分解為H2和活性很高的硫,在設備表面與鐵反應生成FeS保護膜,但當HCl或環烷酸存在時,保護膜被破壞,又強化了硫化物的腐蝕,當溫度達到425℃時,高溫硫對設備腐蝕最快。
②防腐預防管理措施:為減少設備高溫部位的硫化物和環烷酸的腐蝕,要採用耐腐蝕合金材料。
(3)常壓柴油餾分側線和減壓塔潤滑油餾分側線以及側線彎頭處。常壓爐出口附近的爐管、轉油線,常壓塔的進料線。
①腐蝕原因及結果:220℃以上時,原油中的環烷酸的腐蝕性隨著溫度的升高而加強,到270℃~280℃時腐蝕性最強。溫度升高,環烷酸汽化,液相中環烷酸濃度降低,腐蝕性下降。溫度升至350℃時環烷酸汽化增加,汽相速度增加,腐蝕加劇。溫度升至425℃時,環烷酸完全汽化,不產生高溫腐蝕。
②防腐預防管理措施:為減少設備高溫部位的硫化物和環烷酸的腐蝕,要採用耐蝕合金材料。
機泵易發生的事故及處理
機泵是整個裝置中的動設備,相對裝置的其他靜設備如塔等更容易發生事故。機泵的故障現象有泵抽空或不上量;泵體振動大、有雜音和密封泄漏。
泵抽空或不上量
(1)產生原因:
①啟動泵時未灌滿液體。
②葉輪裝反或介質溫度低黏度大。
③泵反向旋轉。
④泵漏進冷卻水。
⑤入口管路堵塞。
⑥吸入容器的液位太低。
(2)處理措施:
①重新灌滿液體。
②停泵聯系鉗工處理或加強預熱。
③重新接電機導線改變轉向。
④停泵檢查或重新灌泵。
⑤停泵檢查排除故障。
⑥提高吸入容器內液面。
泵體振動大、有雜音
(1)產生原因:
①泵與電機軸不同心。
②地腳螺栓松動。
③發生氣蝕。
④軸承損壞或間隙大。
⑤電機或泵葉輪動靜不平衡。
⑥葉輪松動或有異物。
(2)處理措施:
①停泵或重新找正。
②將地腳螺栓擰緊。
③憋壓灌泵處理。
④停泵更換軸承。
⑤停泵檢修。
⑥停泵檢修,排除異物。
密封泄漏
(1)產生原因:
①使用時間長,動環磨損。
②輸送介質有雜質,磨損動環產生溝流。
③密封面或軸套結垢。
④長時間抽空。
⑤密封冷卻水少。
(2)處理措施:
①換泵檢查。
②停泵換泵處理。
③調節冷卻水太少。</p>
⑥ 水蒸汽的水蒸氣蒸餾
水蒸氣蒸餾操作是將水蒸氣通入不溶或難溶於水但有一定揮發性的有機物質(近100℃時其蒸氣壓至少為1333.9Pa)中,使該有機物質在低於100℃的溫度下,隨著水蒸氣一起蒸餾出來。
兩種互不相溶的液體混合物的蒸氣壓,等於兩液體單獨存在時的蒸氣壓之和。當組成混合物的兩液體的蒸氣壓之和等於大氣壓力時,混合物就開始沸騰。互不相溶的液化混合物的沸點,要比每一物質單獨存在時的沸點低。因此,在不溶於水的有機物質中,通入水蒸氣進行水蒸氣蒸餾時,在比該物質的沸點低得多的溫度,而且比100℃還要低的溫度就可使該物質蒸餾出來。
在餾出物中,隨水蒸氣一起蒸餾出的有機物質同水的質量之比,等於兩者的分壓(PA和PH2O)分別和兩者的相對分子質量(MA和18)的乘積之比,所以餾出液中有機物質同水的質量之比可按下式計算:
例如,苯胺和水的混合物用水蒸氣蒸餾時,苯胺的沸點是184.4℃,苯胺和水的混合物在98.4℃就沸騰。在這個溫度下,苯胺的蒸氣壓是5599.5Pa,水的蒸氣壓是95725.5Pa,兩者相加等於101325Pa。苯胺的相對分子質量為93,所以餾出液中苯胺與水的質量比等於:
由於苯胺略溶於水,這個計算所得的僅是近似值。
水蒸氣蒸餾是用以分離和提純有機化合物的重要方法之一,常用於下列各種情況:
(1)混合物中含有大量的固體,通常的蒸餾、過濾、萃取等方法都不適用;
(2)混合物中含有焦油狀物質,採用通常的蒸餾、萃取等方法非常困難;
(3)在常壓下蒸餾會發生分解的高沸點有機物質。 水蒸氣蒸餾裝置如圖2—17(a)所示,主要由水蒸氣發生器A、三口或二口圓底燒瓶D和長的直型水冷凝管F組成。若反應在圓底燒瓶內進行,可在圓底燒瓶上裝配蒸餾頭(或克氏蒸餾頭)代替三口燒瓶(圖2—17(b))。鐵質發生器A通常可用二口或三口燒瓶代替。器內盛水約占其容量的1/2,可從其側面的玻璃水位管察看器內的水平面。長玻璃管B為安全管。管的下端接近器底,根據管中水柱的高低,可以估計水蒸氣壓力的大小。圓底燒瓶D應當用鐵夾夾緊,其中口通過螺口接頭插入水蒸氣導管C,其側口插入餾出液導管E。導管C外徑一般不小於7mm,以保證
水蒸氣蒸餾裝置
A—水蒸氣發生器 B—安全管 C—水蒸氣導管 D—三口圓底燒瓶
E—餾出液導管 F—冷凝管
水蒸氣暢通,其末端應接近燒瓶底部,以便水蒸氣和蒸餾物質充分接觸並起攪動作用。導管E應略微粗一些,其外徑約為l0mm,以便蒸氣能暢通地進入冷凝管中。若管E的直徑太小,蒸氣的導出將會受到一定的阻礙,這會增加燒瓶D中的壓力。導管E在彎曲處前的一段應盡可能短一些;在彎曲處後一段則允許稍長一些,因它可起部分的冷凝作用。用長的直型水冷凝管F可以使餾出液充分冷卻。由於水的蒸發潛熱較大,所以冷卻水的流速也宜稍大一些。發生器A的支管和水蒸氣導管C之間用一個T形管連接。在T形管的支管上套一段短橡皮管,用螺旋夾旋緊,它可以用以除去水蒸氣中冷凝下來的水分。在操作中,如果發生不正常現象,應立刻打開夾子,使與大氣相通。
把要蒸餾的物質倒入燒瓶D中,其量約為燒瓶容量的1/3。操作前,水蒸氣蒸餾裝置應經過檢查,必須嚴密不漏氣。開始蒸餾時,先把T形管上的夾子打開,用直接火把發生器里的水加熱到沸騰。當有水蒸氣從T形管的支管沖出時,再旋緊夾子,讓水蒸氣通入燒瓶中,這時可以看到瓶中的混合物翻騰不息,不久在冷凝管中就出現有機物質和水的混合物。調節火焰,便瓶內的混合物不致飛濺得太厲害,並控制餾出液的速度約為每秒鍾2~3滴。為了使水蒸氣不致在燒瓶內過多地冷凝,在蒸餾時通常也可用小火將燒瓶加熱。在操作時,要隨時注意安全管中的水柱是否發生不正常的上升現象,應立刻打開夾子,移去火焰,找出發生故障的原因;必須把故障排除後,方可繼續蒸餾。
當餾出液澄清透明不再含有有機物質的油滴時,可停止蒸餾。這時應首先打開夾子,然後移去火焰。