蒸馏过程及危险性分析

蒸馏过程及危险性分析

化工生产中常常要将混合物进行分离，以实现产品的提纯和回收或原料的精制。对于均相液体混合物，最常用的分离方法是蒸馏。如从发酵的醪液提炼饮料酒，石油的炼制分离汽油、煤油、柴油等，以及空气的液化分离制取氧气、氮气等，都是蒸馏完成的。混合物的分离依据总是混合物中各组分在某种性质上的差异。蒸馏便是以液体混合物中各组分挥发能力的不同作为依据的。对大多数溶液来说，各组分挥发能力的差别表现在组分沸点的差别。因为蒸馏过程有加热载体和加热方式的安全选择问题，又有液相汽化分离及冷凝等的相变安全问题，即能量的转换和相态的变化，同时在系统中存在，蒸馏过程又是物质被急剧升温浓缩甚至变稠、结焦、固化的过程，安全运行就显得十分重要。

如乙醇和水相比，常压下乙醇沸点78．3℃，水的沸点100℃，所以乙醇的挥发能力比水强。当乙醇(A)和水(B)形成的二元混合液欲进行分离时，可将此溶液加热，使之部分汽化成相互平衡的汽液两相。因乙醇易挥发，使得乙醇更多地进入到汽相，所以在汽相中乙醇的浓度要高于原来的溶液。而残留的液相中乙醇的浓度比原溶液减小了，即水的浓度增加了。这样，原混合液中的两组分得到了部分程度的分离。这种分离原理即为蒸馏分离。

由蒸馏原理可知，对于大多数混合液，各组分的沸点相差越大，其挥发能力相差越大，则用蒸馏方法分离越容易。反之，两组分的挥发能力越接近，则越难用蒸馏分离。必须注意，对于恒沸液，组分沸点的差别并不能说明溶液中组分挥发能力的差别，因为此时组分的挥发能力是一样的，这类溶液不能用普通蒸馏方式分离。凡根据蒸馏原理进行组分分离的操作都属蒸馏操作。常见的蒸馏操作方式有

闪蒸、简单蒸馏、精馏和特殊蒸馏。根据需要，蒸馏可以连续式，也可以间歇式进行。

蒸馏是借液体混合物各组分挥发度的不同，使其分离为纯组分的操作。它广泛用于化工生产中。蒸馏操作可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。按操作压力可分为常压蒸馏、减压蒸馏、加压蒸馏、特殊蒸馏等。用于蒸馏的设备称为蒸馏塔。蒸馏塔按其塔板结构可分为填料塔板塔、浮阀塔、泡罩塔、蛇形塔、消旋塔以及管式塔等多种形式塔器。

蒸馏过程除根据加热方法采取相应的安全措施外，还应根据物料性质、工艺要求正确选择蒸馏方法和蒸馏设备。在选择蒸馏方法时，应从操作压力及操作过程等方面加以考虑。因为压力的改变可直接导致液体沸点的改变，亦即改变液体的蒸馏温度。在处理难以挥发的物料(在常压下沸点150C以上)时应采用真空蒸馏。这样可以降低蒸馏温度，防止物料在高温下变质、分解、聚合和局部过热。处理中等挥发性物料时(在常压下沸点为100C左右)，采用常压蒸馏较为适宜，如采用真空蒸馏反而会增加冷却的困难。常压下沸点低于30~C的物料则应采用高压蒸馏，但应注意系统密闭。低沸点的溶剂也可以采用常压蒸馏，但应设一套冷却系统。

在常压蒸馏中应注意易燃液体的蒸馏热源不能采用明火，而采用水蒸气或过热水蒸气加热较安全。蒸馏腐蚀性液体，应防止塔壁、塔盘腐蚀，造成易燃液体或蒸气逸出，遇明火或灼热的炉壁而产生燃烧。蒸馏自燃点很低的液体，应注意蒸馏系统的密闭，防止因高温泄漏遇空气自燃。对于高温的蒸馏系统，应防止冷却水突然漏人塔内，这将会使水迅速汽化，塔内压力突然增高而将物料冲出或发生爆炸。启动前应将塔内和蒸汽管道内的冷凝水放空，然后使用。在常压蒸馏过程中，还应注意防止管道、阀门被凝固点较高的物质凝结堵塞，导致塔内压力升高而引起爆炸。在用直接火加热蒸馏高沸点物料时(如苯二甲酸酐)，应防止产生自燃点很低的树脂油状物遇空气而自燃。同时，应防止蒸干，使残渣焦化结垢，引起局部过热而着火爆炸。油焦和残渣应经常清除。冷凝系统的冷却水或冷冻盐水不能中断，否则未冷凝的易燃蒸气逸出使局部吸收系统温度增高，或窜出遇明火而引燃。真空蒸馏(减压蒸馏)是一种比较安全的蒸馏方法。对于沸点较高、在高温下蒸馏时能引起分解、爆炸和聚合的物质，采用真空蒸馏较为合适。如硝基甲苯在高温下分解爆炸、苯乙烯在高温下易聚合，类似这类物质的蒸馏必须采用真空蒸馏的方法以降低流体的沸点，借以降低蒸馏的温度，确保其安全。