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第3章化工单元操作安全3.1化工单元操作简介3.2物料输送危险特性及安全措施3.3熔融和干燥危险特性及安全措施3.4蒸发和蒸馏危险特性及安全措施3.5冷却、冷凝和冷冻危险特性及安全措施3.6筛分和过滤危险特性及安全措施3.7粉碎和混合危险特性及安全措施2020/6/102☆属于物理过程，不改变物料的性质，只改变物料的状态（温度、压力等）☆是化工生产中所共有的操作☆设备可以通用化工单元操作的特点：3.1化工单元操作简介2020/6/103动量传递：流体输送、沉降、过滤、搅拌热量传递：加热、冷却、冷凝、蒸发质量传递：蒸馏、吸收、吸附、萃取同时遵循热质传递规律：结晶、干燥单元操作的分类：根据各单元操作所遵循的基本规律分类：2020/6/104常见单元操作基本原理单元操作目的物态原理传递过程流体输送输送液或气输入机械能动量传递搅拌混合或分离气-液输入机械能动量传递液-液,固-液过滤非均相混合物分离气-固,固-液尺度不同的截留动量传递沉降非均相混合物分离气-固,固-液密度差引起的动量传递沉降运动加热,升温,降温,改变气或液利用温差传入热量传递冷却相态或移出热量蒸发溶剂与不挥发性液供热汽化溶剂热量传递溶质的分离2020/6/1052020/6/106物料输送化工生产过程中，将各种原材料、中间体、产品以及副产品和废弃物，由前一工序输往后一工序，或由一个车间输往另一个车间，以及输往储运地点。依据输送机械设备；物料形态分类：固体物料输送液体物料输送气体物料输送2020/6/107分为固体直接输送和固体流化输送•固体直接输送主要设备皮带、刮板、链斗、螺旋、斗式提升机等固体物料的输送2020/6/108通用固定式带式输送机2020/6/109刮板输送机2020/6/1010螺旋输送机2020/6/1011链斗式提升机2020/6/1012特点：连续往返运转，可连续加料，连续卸载。(1)传动部分①皮带传动皮带适应输送物料的性质、负荷情况、运转速度及传动马力大小。•皮带要有足够的强度，胶接应平滑，并要根据负荷调整松紧度。•要防止因高温物料烧坏皮带，或因斜偏刮挡撕裂皮带的事故发生。•皮带同皮带轮接触部位可造成操作者断肢伤害甚至危及生命安全，应安装防护罩。2020/6/1014②齿轮传动要求齿轮同齿轮、以及齿轮同齿条、链条的很好啮合，以及具有足够的强度。此外，要严密注意负荷的均匀，物料的粒度以及混入其中的杂物。防止因卡料而拉断链条、链板，甚至拉毁整个输送设备机架。对于斗式提升机应有因链带拉断而坠落的防护装置。2020/6/1015对于链斗输送机还应注意下料器的操作：防止下料过多、料面过高造成链带拉断；同时注意下料器摇把反转伤人。对于螺旋输送器，要注意螺旋导叶与壳体间隙、物料粒度和混入杂物(如铁筋、铁块等)，防止挤坏螺旋导叶与壳体。同样，齿轮与齿轮、齿条、链带相啮合的部位，连同它的端面均应采取防护措施，防止发生人身伤亡事故。2020/6/1016③轴、联轴节、联轴器、键及固定螺钉。这些部位表面光滑程度有限、有突起。特别是固定螺钉不准超长，否则在高速旋转中易将人刮倒。因此这些部位要安装防护罩，并不得随意拆卸。2020/6/1017(2)输送设备的开、停车装设自动开停和手动开停系统。•事故性故障；•超负荷、超行程停车装置；紧急事故停车开关应设在操作者经常停留的部位。停车检修，开关应上锁或撤掉电源。对于长距离输送系统，应安装开停车联系信号(声、光信号或通话装置），以及给料、输送、中转系统的自动联锁装置或程序控制系统。2020/6/1018(3)输送设备的日常维护。主要是润滑、加油和清扫工作，是操作者致伤的主要机会。安装自动注油和清扫装置2020/6/1019固体直接输送操作事故应急救援•事故模式理论分析（两类危险源，流变-突变理论）•中毒事故1）迅速停车2）恢复物料密闭状态•机械伤害事故1）设备迅速停车2）人员的迅速救治•燃爆事故1）设备迅速停车，断电2）根据物料性质，选择适当灭火剂灭火2020/6/1020固体流化输送：气力输送(风力输送)动力：真空泵或风机产生的气流动力(1)吸送式系统该系统的风机或真空泵安装在系统的尾部，靠机泵形成的吸力将空气与物料一起吸入，经分离器将物料与空气分离，由分离器底部排出。空气则由除尘器净化后排入大气或循环使用。2020/6/1021真空泵•在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周，离心力的作用使水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。2020/6/1022轴流风机离心风机2020/6/1023(2)压送式系统。风机是装在系统的前端，风机启动后，管道压力高于大气压，从料斗下来的物料通过喉管与空气混合送至分离器。被分离出的物料经卸料器卸出，空气经除尘器净化后排入大气。低压输送，0.2MPa以下；高压输送，2～7MPa之间。该系统加料器结构复杂，且加料装置需一定的高度，适宜于长距离输送。气力输送系统密封性好、物料损失少、构造简单、操作简便，易实现自动化且输送距离远(达数百米)。但能量消耗大、管道磨损大，不适于输送湿度大、易粘结的物料。•气力输送系统除设备本身因故障损坏外，应关注系统堵塞和由静电引起的粉尘爆炸。2020/6/1025堵塞：①粘性或湿度过高的物料较易在供料处、转弯处粘附管壁造成堵塞；②管道连结不同心，有错偏或焊渣突起等障碍处易堵塞；③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；④输料管径突然扩大，物料在输送状态中突然停车易造成堵塞。2020/6/1026静电：粉料在气力输送系统中同管壁摩擦而使系统产生静电。①粉料输送应选用导电性材料制造管道，并应有良好的接地，如采用绝缘材料管道，且能产生静电时，管外应采取接地措施；②应对粉料的粒度、形状，物料与输送管道材料的匹配，管道直径大小问题等进行试验，优选产生静电小的进行配置；③输送管道直径要尽量大些，管路弯曲和变径应缓慢，弯曲和变径处要少，管内壁应平滑、不要装设网格之类的部件；④输送速度不应超过规定风速值，输送量不应有急剧的变化；⑤粉料不要堆积管内，要定期使用空气进行管壁清扫。2020/6/1028•主要事故形态是粉尘爆炸1）停止输送，防止粉尘进一步进入空气，形成混合爆炸体系；2）杜绝环境中点火源出现，防止次生事故；3）根据物料是否具有毒性，进一步采取适当的洗消工作。气力输送操作事故预防应急救援2020/6/1029液体物料的输送将液态物料由低处输往高处；或由一地输往另—地(水平输送)；或由低压处输往高压处，以及为保证一定流量克服阻力所需要的压头。四类泵设备：往复泵、离心泵、旋转泵、流体作用泵。往复泵往复泵主要由泵体、活塞(或活柱)和两个单向活门构成。依靠活塞的往复运动将外能以静压力形式直接传给液态物料，借以输送。2020/6/1030往复泵2020/6/1031•蒸汽往复泵是以蒸汽为驱动力，不用电和其他动力。因此可以避免产生火花，特别适用于输送易燃液体。当输送酸性和悬浮液时，选用隔膜往复泵较为安全。因为用耐磨、耐腐蚀的橡胶和特种金属制成的隔膜将物料与活塞隔开，使其不受损坏。•往复泵开动前，观其活塞、缸套是否磨损、吸液管上的垫片是否适合法兰大小，以防泄漏。各注油处应适当加润滑油。•开车时，将泵体内壳充满水，排除缸中空气。若出口装有阀门，必须将出口阀门打开。严禁用出口阀门调节流量，否则将造成事故。2020/6/1033离心泵离心泵是将机械能通过泵体内高速旋转的叶片给液体以动能，再由动能转化成静压能，然后排出泵外。由于离心力的作用，使叶轮通道内的液体被排出，此时叶轮进口处呈负压，液体则被吸入。•离心泵在开动前，泵内和吸入管必须用液体充满，或采取其他措施以防气缚现象发生。如在吸液管装单向阀门，使泵在停止工作时，泵内液体不致流空，或将泵置于吸入液面之下，或采用自引式离心泵都可将泵内空气排尽。使用后放净泵与管道内积液，以防冬季冻坏设备、管道。•在输送可燃液体时，其管道内流速不应大于安全流速，且管道应有可靠地接地措施以防静电。2020/6/1035离心泵2020/6/1036旋转泵旋转泵同往复泵一样，同属于正位移泵。同往复泵的主要区别是泵中没有活门，只有在泵中旋转着的转子。它就是依靠旋转时排送液体，留出空间形成低压将液体连续吸入和排出。常见的旋转泵有：齿轮泵、转子泵、螺旋泵、偏心旋转泵和叶片泵等。2020/6/1037齿轮泵螺杆泵2020/6/1038•在输送有爆炸性或燃烧性物料时，要采用氮、二氧化碳等惰性气体代替空气，以防造成燃烧或爆炸。•喷射泵系用工作流体流动时发生静压能与动能的相互转换，以吸入和排出液体。此泵压头小，效率低，输送物料会被工作流体稀释。•对于易燃液体不能采用压缩空气压送。因为空气与易燃液体蒸气混合，可形成爆炸性混合物，且有产生静电的可能。2020/6/1039•旋转泵的流量仅与转子的转速有关，用改变转子转速或装回流支路调节流量,几乎不随压强而变化，较往复泵更均匀。旋转泵压头大、流量小，因为它无活门，故宜输送粘度大的液体，如油类物料等。除特殊结构外，由于缝隙小不宜输送含固体的悬浮液。耐腐蚀材料制造的转子泵，则可用于输送腐蚀性流体。•旋转泵结构简单、紧凑、操作可靠，管理和使用方便，且转速较高可与电动机直接相联，因此常用于化工生产。2020/6/1040流体运动作用泵这类泵的特点为无活动部分。液体物料的输送主要靠空气的压力，或运动着的流体本身。这类泵无活动部分且结构简单，可衬以耐酸或耐腐蚀材料。2020/6/1041喷射泵液态物料输送危险控制要点(1)输送易燃液体宜采用蒸气往复泵。如采用离心泵，则泵的叶轮应脯色金属制造，以防撞击产生火花。设备和管道均应有良好的接地，以防静电引起火灾。由于采用虹吸和自流的输送方法较为安全，故应优先选择。•(2)对于易燃液体，不可采用压缩空气压送，因为空气与易燃液体蒸气混合，可形成爆炸性混合物，且有产生静电的可能。对于闪点很低的可燃液体，应用氮气或二氧化碳等惰性气体压送。闪点较高及沸点在130℃以上的可燃液体，如有良好的接地装置，可用空气压送。(3)临时输送可燃液体的泵和管道(胶管)连接处必须紧密、牢固，以免输送过程中管道受压脱落漏料而引起火灾。(4)用各种泵类输送可燃液体时，其管道内流速不应超过安全速度，且管道应有可靠的接地措施，以防静电聚集。同时要避免吸入口产生负压，以防空气进入系统导致爆炸或抽瘪设备。2020/6/1045气体物料的输送气体与液体不同之处是气体具可压缩性，因此在其输送过程中，当气体压强发生变化，其体积和温度也随之变化。往复压缩机利用气缸内活塞的往复运动，使气体压缩。旋转压缩机利用机壳中一个或两个转子的不断旋转，与机壳间间歇地形成一种密闭的空间将气体吸入。在连续旋转时，空间缩小将气体压缩，最后排入压出导管2020/6/1046旋转压缩机2020/6/1047压缩机气缸、贮气罐以及输送管路要有足够的强度。要安装压力表和安全阀(或爆破片)，还可安装压力超高报警器、自动调节装置或压力超高自动停车装置。压缩机在运行中不能中断润滑油和冷却水，但冷却水不能进入气缸，以防发生水锤。氧压机严禁与油类接触，一般采用含10％以下甘油的蒸馏水作为润滑剂，水的含量应以气缸壁充分润滑而不产生水锤为准(80～100滴/分钟)。气体抽送、压缩设备上的垫圈易损坏漏气，应经常检查及时修换。2020/6/1049可燃气体的输送管道，应经常保持正压。并根据实际需要安装逆止阀、水封和阻火器等安全装置。易燃气体、液体管道不允许同电缆一起敷设