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化工安全工程6化工单元操作安全技术2化工单元操作：整个化工生产中普遍采用的、遵循共同的操作原理，所用设备相近，具有相同作用的一些基本的物理性操作，称为“化工单元操作”。如：流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、萃取、吸附以及干燥等。3化工单元操作的理解：1、单元操作不仅在化工生产中占有重要地位2、任何一种化工产品的生产过程，都是由若干单元操作及化学反应过程组合而成的。3、每个单元操作，都是在一定的设备中进行的。例如：吸收操作是在吸收塔内进行的；干燥操作是在干燥器内进行的。4单元操作的分类：a按操作目的分：流体输送：气体和液体的输送、过滤、固体流态化；物料的混合：主要指通过搅拌达到物料混合或分散的目的；物料的加热或冷却：利用物料和环境之间的温度差输入或输出热量；均相混合物的分离：气体吸收、液体蒸馏、萃取等；非均相混合物的分离：过滤和沉降。5a单元操作的分类：流体输送：气体和液体的输送、过滤、固体流态化；物料的加热或冷却：换热、蒸发、冷凝、结晶均相物分离：气体吸收、液体蒸馏、萃取、吸附、干燥离子交换、膜分离热力过程：液化、冷冻等温压变化过程物料的机械混合或分离：粉碎、筛分、搅拌、沉降、6b按单元操作遵循的基本规律分：动量传递过程遵循流体力学基本规律的单元操作：流体输送、沉降、过滤和离心分离等；热量传递过程遵循热交换基本规律的单元操作：如传热、蒸发等；质量传递过程遵循通过扩散，从一相转移到另一相的过程：吸收、吸附、蒸馏、萃取、离子交换、膜分离等。7单元操作特点：a都是物理操作；b都是化工生产过程中共有的操作；c用于不同化工生产过程的同一单元操作，其原理相同，所用设备亦通用。各种单元操作依据不同的物理、化学原理，应用相应的设备，达到各自的工艺目的。如蒸馏根据液体混合物中各组分挥发能力的差异，可以实现液体混合物中各组分分离或某组分提纯的目的。石油加工工艺流程图石油加工工艺流程图油气输送油气输送146.1物料输送在工业生产过程中，经常需要将各种原材料、中间体、产品以及副产品和废弃物，由前一个工序输往后一个工序，由一个车间输往另一个车间，或输往储运地点，这些输送过程就是物料输送。带式输送机柔性链式输送机固体传力斗式提升机螺旋输送机刚性滚子输送机振动输送机真空吸料装置气体流体传力气力输送机15液体---流送槽一、固体物料的输送1固体物料输送机械与设备1617斗式提升机带式提升机螺旋提升机固体物料输送192固体物料输送安全注意事项1）防止人身伤害事故在输送设备的日常维护中，润滑、加油和清扫工作是操作者致伤的主要机会----停车维护特别关注设备对操作者严重危险的部位，如皮带同皮带轮接触的部位----防护装置注意链斗输送机下料器的摇把反转伤人；不得随意拆卸设备突起部位的防护罩，避免设备高速运转时突起部位将人刮到。20b）防止设备事故----超负荷防止皮带运行过程中，因高温物料烧坏皮带；严密注意齿轮负荷的均匀，物料的粒度以及混入其中的杂物，防止因为卡料，拉断链条，甚至拉毁整个输送设备的机架；防止链斗输送机下料器下料过多，料面过高造成链带拉断。213）气力输送系统的安全注意事项气力输送即风力输送：真空泵或风机，常用于粉状物料的输送。气力输送系统除设备本身因故障损坏外，最大的安全问题是系统的堵塞和自由静电引起的粉尘爆炸。（1）避免管道堵塞引起爆炸■具有黏性或湿度过高的物料较易在供料处及转弯处粘附在管壁上，最终造成堵塞。悬浮速度高的物料，比悬浮速度低的物料较易沉淀堵塞。■管道连接不同心、连接偏错或焊渣突起等易造成堵塞。■大管径长距离输送管比小管径短距离输送管更易发生堵塞。■输料管的管径突然扩大，物料在输送状态中突然停车易造成堵塞。■最易堵塞的是弯管和供料附近的加速段，水平向垂直过渡的弯管部位。223）气力输送系统的安全注意事项（2）防止静电引起燃烧粉料在气力输送系统中，因管壁摩擦而使系统产生静电，导致粉尘爆炸，因此，必须采取下列措施加以消除。■粉料输送选用导电性材料制造管道，并应良好接地。如采用绝缘材料管道且能防静电时，管外采取接地措施。■应对粉料的粒度、形状与管道直径大小，物料与管道材料进行匹配，优选产生静电小的配置。■输送管道直径要尽量大些，力求使管路的弯曲和管道的变径缓慢。管内应平滑，不要装设网格之类部件。■输送速度不应超过规定风速，输送量不应有急剧的变化。■粉料不要堆积管内，要定期使用空气或惰性气体进行管壁清扫。23液态物料在管道内的输送：泵流体输送机械根据工作原理的不同通常分为四类：离心式往复式旋转式流体动力作用式。二、液态物料输送流体的温度、压力等操作条件，流体的性质、流量以及所需要提供的能量等方面有很大的不同。24离心泵的吸液、排液原理气缚正常工作261离心泵的安全要点a避免物料泄漏引发事故b避免空气吸入导致爆炸c防止静电引起燃烧d避免轴承过热引起燃烧e防止绞伤27往复泵和旋转泵（齿轮泵、螺杆泵）用于流量不大、扬程较高或对扬程要求变化较大的场合，齿轮泵一般用于输送油类等黏性较大的液体。往复泵和旋转泵均属正位移泵，开车时必须把出口阀门打开，严禁采用关闭出口阀门的方法进行流量调节，否则造成泵内压力升高，引发爆炸事故。一般采用回路支流进行流量调节2往复泵、旋转泵的安全要点283流体作用泵的安全要点流体作用泵是依靠压缩气体的压力或运动着的流体本身来进行流体的输送，如空气升液器、喷射泵等。这类泵无活动部件且结构简单，在化工生产中有着特殊的用途，常用于输送腐蚀性流体。空气升液器等是以空气为动力的设备，必须有足够的耐压强度，必须有良好的接地装置。输送易燃液体时，不能采用压缩空气压送，要用氮气、二氧化碳等惰性气体代替空气，以防止空气与易燃液体的蒸气形成爆炸性混合物，遇点火源造成爆炸事故。30三气体物料输送1气体输送设备分类通风机鼓风机压缩机真空泵SWF系列混流式通风机回转式鼓风机311气体输送设备分类表6.1离心式风机，鼓风机与压缩机的工作原理和离心泵相似通风机都是单级，起输送气体之用，所产生的表压强＜14.7×103Pa；鼓风机，产生的表压强（14.7~300）×103Pa；压缩机，都是多级的，压缩机的表压强＞300×103Pa，对气体都有较显著的压缩作用。322气体物料输送安全要点气体具有可压缩性气体物料输送中，气体压强发生变化，体积和温度也相应发生变化。气体输送特别重视操作条件下气体的燃烧爆炸危险。33Ⅰ通风机和鼓风机a保持其防护罩完好，避免人身伤亡事故；b必要时安装消音装置。Ⅱ真空泵a严格密封；b输送易燃气体，尽可能采用液环式真空泵。34Ⅲ压缩机a保证散热良好；b严防泄漏；c严禁空气与易燃性气体在压缩机内形成爆炸性混合物；d防止静电；e预防禁忌物的接触；f避免操作失误。螺杆式压缩机37一熔融结晶物质由固相变为液相的过程。化工生产固定物料通过加热使其融化为液态的操作：氢氧化钠、氢氧化钾、萘、沥青、石蜡、松香。2熔融的安全要点：①避免物料熔融时对人体的伤害；②注意熔融物中杂质的危害；③降低物质的粘稠程度；④防止溢料事故；⑤选择适宜加热方式和加热温度；⑥熔融设备安全附件----压力表、安全阀；⑦熔融过程的搅拌均匀。6.2熔融和干燥38干燥是利用热能使固体物料中的水分(或溶剂)除去的单元操作。干燥的热源有热空气、过热蒸汽、烟道气和明火等。干燥所用的介质有空气、烟道气、氮气或其它惰性气体。聚氯乙烯的含水量须低于0.2%(否则气泡生成)；抗菌素的含水量太高则会影响其使用期限等等。农副产品的加工、造纸、纺织、制革、木材加工和食品工业二干燥391干燥过程的分类按操作的压力不同，干燥可分为常压干燥和真空干燥。真空干燥温度较低，适合对于热敏性、易氧化或要求产品含水量极低的物料干燥；按照热能传给湿物料的方式，可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介电加热干燥及联合干燥；按操作方式来分，干燥操作分为连续式和间歇式。连续式的优点是生产能力大，热效率高、劳动条件比间歇式好，又能得到较均匀的产品。间歇式的优点是基建费用较低，操作控制方便，能适应多品种物料，但干燥时间较长，生产能力较少。40DHBG系列盘式高速干燥机全自动硬盘式干燥箱JQG型强力搅拌气流干燥机412干燥的安全要点a易燃易爆物料干燥时，采用真空干燥比较安全；b易燃易爆及热敏性物料的干燥要严格控制温度及时间；c正压操作的干燥器应密闭良好；d干燥前必须彻底清除物料中含有的自燃点低的物质和其他杂质；e在操作洞道式、滚筒式干燥器时，须防止机械伤害；f在气流干燥中，应严格控制干燥气流风速。G滚筒干燥应适当调整刮刀与筒壁间隙，将刮刀固定牢固。436.3蒸发与蒸馏一蒸发蒸发是借加热作用使溶液中所含溶剂不断气化，以提高溶液中溶质的浓度，或使溶质析出的物理过程。例如，氯碱工业中的碱液提浓、海水的淡化等。蒸发过程的实质就是一个传热过程。蒸发按其操作压力不同可分为常压、加压和减压蒸发。常见蒸发设备有循环型和单程型两种。外循环式真空蒸发器44蒸发的安全要点a蒸发溶液浓缩过程中可能有结晶、沉淀和污垢生成，导致传热效率的降低，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；b对热敏性物料必须考虑温度控制。可采用真空蒸发的方法，降低蒸发温度，或采用高效蒸发器，增加蒸发面积，减少停留时间；c溶液蒸发产生结晶和沉淀，针对这些物质的稳定性，必须严格控制蒸发温度。45二蒸馏蒸馏是依据各组分在相同的压力、温度下，其挥发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。石油工业、酒精工业直至焦油分离，基础有机合成，常常采用蒸馏分离方法461蒸馏的分类蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式；按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏；按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏；按操作是否连续蒸馏和间歇蒸馏；工业中的蒸馏多为多组分精馏，但作为蒸馏问题的基础，本节着重讨论常压下的双组分精馏。47对不同的物料应选择正确的蒸馏方法和设备：在处理难于挥发的物料时(常压下沸点在150℃以上)应采用真空蒸馏，这样可以降低蒸馏温度，防止物料在高温下分解、变质或聚合。在处理中等挥发性物料(沸点为100℃左右)时，采用常压蒸馏。对沸点低于30℃的物料，则应采用加压蒸馏。482蒸馏的安全要点蒸馏过程的主要危险有：a易燃液体蒸汽与空气形成爆炸混合物；b塔釜复杂的残留物在高温下发生热分解、自聚及自燃；c不稳定杂质分解爆炸；d低沸点杂质瞬间产生大量蒸汽发生爆炸；e腐蚀泄漏发生火灾；f物料堵塞引起超压爆炸；g温度控制不当而引起液泛、冲料、超压、自燃及淹塔的危险；h加料量控制不当，有沸溢的危险；I回流量控制不当，使蒸馏温度发生异常。49在安全技术上，还应根据物料的性质和工艺要求等条件，注意以下安全要点：（1）常压蒸馏易燃液体蒸馏不可选择明火做热源；腐蚀性物料蒸馏设备的防腐蚀；自燃点低的物料要严防泄漏；高温蒸馏系统要防止冷却水突然漏入塔内；防止凝固点低的物料凝固堵塞管道；冷却介质不可中断。50（2）减压蒸馏真空蒸馏设备的密闭性很重要，蒸馏设备中温度很高，一旦吸入空气，对于某些易燃物质有引起爆炸和着火的可能；氮气置换后再关闭真空泵，以防止空气进入热的蒸馏锅引起燃烧或爆炸；注意操作顺序，先打开真空活门，然后开冷却器活门，最后打开蒸汽阀门；易燃物料真空蒸馏的排气管处理，应通至厂房外，管道上应安装阻火器。51（3）加压蒸馏设备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；蒸馏易燃液体时，应注意系统的静电消除；蒸馏设备应经常检查、维修。526.4冷却、冷凝与冷冻一、基本概念1冷却指使物料温度降低而不发生相变化的过程。把物料冷却在大气温度以上时，可以用空气或循环水作为冷却介质；冷却温度在15℃以上，可以用地下水；冷却温度在0～15℃之间，可以用冷冻盐水。借某种沸点较低的介质的蒸发实现冷却，常用的介质有氟里昂、氨等，可达－15℃左右----制冷