化工單元操作是指各種化工生產(chǎn)中以物理工廠為主的處理方法,主要包括加熱、冷卻、加壓操作、冷卻、負(fù)壓操作、冷凍、物料輸送、熔融、干燥、蒸發(fā)與蒸餾等。
一、加熱
加熱是促使化學(xué)反應(yīng)和物料蒸發(fā)、蒸餾等操作的必要手段。加熱的方法一般有直接火加熱(煙道氣加熱)、蒸汽或熱水加熱、在載體加強(qiáng)以及電加熱等。
(1)溫度過高會是化學(xué)反應(yīng)速度加快,若是放熱反應(yīng),則放熱量增加,一旦散熱不及時,溫度失控,發(fā)生沖料,甚至?xí)鹑紵捅ā?/span>
(2)升溫速度過快不僅容易使反應(yīng)超溫,而且還會損壞設(shè)備,例如,升溫過快會使帶有襯里的設(shè)備及各種加熱爐、反應(yīng)爐等設(shè)備損壞。
(3)當(dāng)加熱溫度接近或超過物料的自燃點(diǎn)時,應(yīng)采用惰性氣體保護(hù);若加熱溫度接近物料分解溫度,此生產(chǎn)工藝稱為危險工藝,必須設(shè)法改進(jìn)工藝條件,如負(fù)壓或加壓操作。
二、冷卻
在化工生產(chǎn)中,把物料冷卻在大氣溫度以下時,可以用空氣或循環(huán)水作為冷卻介質(zhì);冷卻溫度在15℃以上,可以地下水;冷卻溫度在0~15℃之間,可以用冷凍鹽水。
還可以借某種沸點(diǎn)較低的介質(zhì)的蒸發(fā)從需冷卻的物料中取得熱量來實(shí)現(xiàn)冷卻,常用的介質(zhì)有氟里昂、氨等。此時。物料被冷卻的溫度可達(dá)-15℃左右。
(1)冷卻操作時,冷卻介質(zhì)不能中斷,否則會造成積熱,系統(tǒng)溫度、壓力驟增,引起爆炸。開車時,應(yīng)先通冷卻介質(zhì);停車時,用先停物料,后停冷卻系統(tǒng)。
(2)有些凝固點(diǎn)較高的物料,遇冷易變得粘稠或凝固,在冷卻時要注意控制溫度,防止物料卡住攪拌器或堵塞設(shè)備及管道。
三、加壓操作
操作的壓力超過大氣壓的都屬于加壓操作。加壓操作所使用的設(shè)備要符合壓力容器的要求,加壓系統(tǒng)不得泄露,否則在壓力下物料以高速噴出,產(chǎn)生靜電,極易發(fā)生火災(zāi)爆炸。
所用的各種儀表及安全設(shè)施(如爆破片、緊急排放管等)都必須齊全好用。
四、負(fù)壓操作
負(fù)壓操作即低于大氣壓下的操作。負(fù)壓系統(tǒng)的設(shè)備也和壓力設(shè)備一樣,必須符合強(qiáng)度要求,以防在負(fù)壓下把設(shè)備抽癟。
負(fù)壓系統(tǒng)必須有良好的密封,否則一旦空氣進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部,形成爆炸混合物,易引起爆炸。當(dāng)需要恢復(fù)常壓時,應(yīng)待溫度降低后,緩緩放進(jìn)空氣,以防自燃或爆炸。
五、冷卻
DYH391 光催化反應(yīng)實(shí)驗裝置
DYH301 流化床干燥實(shí)驗裝置
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DYH401 特殊精餾實(shí)驗裝置
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,蒸汽、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,這種操作稱為冷卻或制冷。
一般說來,冷卻程度與冷卻操作技術(shù)有關(guān),凡領(lǐng)導(dǎo)范圍在-100℃以內(nèi)的稱冷凍;而-100℃~-200℃或更低的溫度,則稱深度冷凍或簡稱深冷。
(1)某些制冷劑易燃且有毒。如氨,應(yīng)防止制冷劑泄露。
(2)對于制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及管路,應(yīng)注意耐壓等級和氣密性,防止泄露。
六、物料輸送
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,經(jīng)常需要將各種原材料、中間體、產(chǎn)品以及副產(chǎn)品和廢棄物,由前一個工序輸送往后一個工序,由一個車間輸往另一個車間,或輸送儲運(yùn)地點(diǎn),這些輸送過程就是物料輸送。
(1)氣流輸送系統(tǒng)出本身會產(chǎn)生故障之外,大的問題是系統(tǒng)放熱堵塞和由靜電引起的粉塵爆炸。粉料氣流輸送系統(tǒng)應(yīng)保持良好的嚴(yán)密性。其管道材料應(yīng)選擇導(dǎo)電性材料并有良好的接地,如采用絕緣材料管道,則管外應(yīng)采取接地措施。輸送速度不應(yīng)超過該物料允許的流速,粉料不要堆積管內(nèi),要及時清理管壁。
(2)用各種泵類輸送易燃可燃液體時,流速過快能產(chǎn)生靜電積累,其管內(nèi)流速不應(yīng)超過安全速度。
(3)輸送有爆炸或燃燒性物料時,要采用氮、二氧化碳等惰性氣體代替空氣,以防造成燃燒或爆炸。
(4)輸送可燃?xì)怏w物料的管道應(yīng)經(jīng)常保持正壓,防止空氣進(jìn)入。并根據(jù)實(shí)際需要安裝逆止閥、水封和阻火器等安全裝置。
七、熔融
在化工生產(chǎn)中常常將某些固體物料(如硬脂酸、磺胺等)熔融之后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。堿融之后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。堿融工廠中堿屑或堿液飛濺到皮膚上火眼睛里會造成灼傷。
堿融物和磺胺鹽中若含有無機(jī)鹽等雜物,應(yīng)盡量除掉,否則這些無機(jī)鹽因不熔融會造成局部過熱、燒焦,致使熔融物噴出,容易造成燒傷。
熔融過程中一般在150~350℃下進(jìn)行,為防止局部過熱,必須不間斷地攪拌。
八、干燥
干燥是利用熱能使固體物料中的水分(或溶劑)出去的單元操作。干燥的熱源有熱空氣、過熱蒸汽、煙道氣和明火等。
干燥過程中要嚴(yán)格控制溫度,防止局部過熱,以免造成物料分解爆炸。在過程中散發(fā)出來的易燃易爆氣體或粉塵,不應(yīng)與明火和高溫表面接觸,防止燃爆。在氣流干燥中應(yīng)有防靜電措施,在滾筒干燥中應(yīng)適當(dāng)調(diào)正刮刀與滾筒的間隙,以防止火花。
九、蒸發(fā)
蒸發(fā)是借加熱作用使溶液中所含溶劑不斷氣化,以提高溶液中溶質(zhì)的濃度,或使溶質(zhì)析出的物料過程。蒸汽按其操作壓力不同可分為常壓、加壓和減壓蒸發(fā)。
凡蒸發(fā)的溶液皆有一定的特征。如溶質(zhì)在濃縮過程中可能有結(jié)晶、沉淀和污垢生成,這些都能導(dǎo)致傳熱效率的降低,并產(chǎn)生局部的過熱,促使物料分解、燃燒和爆炸,因此要控制蒸發(fā)溫度。為防止熱敏性物質(zhì)的分解,可采用真空蒸汽的方法,降低蒸發(fā)溫度,或采用高效蒸發(fā)器,增加蒸汽面積,減少停留時間。
十、蒸餾
蒸餾是借液體混合物和組分揮發(fā)度的不同,使其分離為純組分的操作。蒸餾操作可分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾;按壓力分為常壓、減壓和加壓(高壓)蒸餾。
在安全技術(shù)上,對不同的物料應(yīng)選擇正確的蒸餾方法和設(shè)備。在處理難于揮發(fā)的物料時(常壓下沸點(diǎn)在150℃以下)應(yīng)采用真空蒸餾,這樣可以降低蒸餾溫度,防止物料在高溫下分解、變質(zhì)或聚合。
在處理中等揮發(fā)物料(沸點(diǎn)為100℃左右)時,采用常壓蒸餾。對于沸點(diǎn)低于30℃的物料,則采用加壓蒸餾。
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