最常用于吸收的是噴霧塔、填料塔或板式塔,氣體和溶劑逆流。為了安全操作,需要做以下考慮。
(1)控制溶劑的流量和組成,如洗滌酸氣的溶液的堿性。如果吸收劑是用來排除氣流中的毒性氣體,而不是向大氣排放,如用堿溶液洗滌氯氣,用水排除氨氣,液流的失控會造成嚴重事故。
(2)在設(shè)計限度內(nèi)控制入口氣流,檢測其組成。
(3)控制出口氣的組成。
(4)適當(dāng)選擇適于與溶質(zhì)和溶劑的混合物接觸的結(jié)構(gòu)材料。
(5)在進口氣流速、組成、溫度和壓力的設(shè)計條件下操作。
(6)避免潮氣轉(zhuǎn)移至出口氣流中,如應(yīng)用嚴密篩網(wǎng)或填充床除霧器等。
一旦出現(xiàn)控制變量不正常的情況,應(yīng)能自動啟動報警裝置??刂苾x表和操作程序應(yīng)能防止氣相中溶質(zhì)載荷的突增以及液體流速的波動。
3.液-液萃取
液-液萃取過程設(shè)備包括塔器、混合沉降槽、離心式萃取器等。選擇何種萃取設(shè)備取決于具體過程的需要和慣例。石油有關(guān)的工業(yè)一般采用連續(xù)的重力沉降式塔器,而礦物萃取工業(yè)則傾向于采用串聯(lián)的混合沉降槽。
萃取過程常常有易燃的稀釋劑或萃取劑的應(yīng)用。除去溶劑貯存和回收的適當(dāng)設(shè)計外,還需要有效的界面控制。因為包含相混合、相分離以及泵輸送等操作,消除靜電的措施變得極為重要。對于放射性化學(xué)物質(zhì)的處理,可采用無須機械密封的脈沖塔。在需要最小持液量和非常有效的相分離的情形,則應(yīng)該采用離心式萃取器。
溶質(zhì)和溶劑的回收一般采用蒸餾或蒸發(fā)操作。所以萃取全過程包含這些操作所具有的危險。
4.結(jié)晶
結(jié)晶器一般為配有簡單攪拌的容器,用來從飽和溶液或稍微過飽和的溶液生成控制粒度的晶體。除去與物質(zhì)本身有關(guān)的危險外,這個單元過程極少危險性。
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三、相混合和相分離
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1.混合
混合是加工制造業(yè)廣泛應(yīng)用的操作,依據(jù)不同的相及其固有的性質(zhì),有著特殊的危險,還有動力機械有關(guān)的普通的機械危險。
(1)液-液混合
液-液混合一般是在有電動攪拌的敞開或封閉容器中進行。應(yīng)依據(jù)液體的黏度和所進行的過程,如分散、反應(yīng)、除熱、溶解或多個過程的組合,設(shè)計攪拌。還需要有儀表測量和報警裝置強化的工作保證系統(tǒng)。裝料時就應(yīng)開啟攪拌,否則,反應(yīng)物分層或偶爾結(jié)一層外皮會引起危險反應(yīng)。為使夾套或蛇管有效除熱必須開啟攪拌的情形,在設(shè)計中應(yīng)充分估計到失誤,如機械、電器和動力故障的影響以及與過程有關(guān)的危險也應(yīng)該考慮到。
對于低黏度液體的混合,一般采用靜止混合器或某種類型的高速混合器,除去與旋轉(zhuǎn)機械有關(guān)的普通危險外,沒有特殊的危險。對于高黏度流體,一般是在攪拌機或碾壓機中處理,必須排除混入的固體,否則會構(gòu)成對人員和機械的傷害。對于爆炸混合物的處理,需要應(yīng)用軟墻或隔板隔開,遠程操作。
(2)氣-液混合
有時應(yīng)用噴霧器把氣體噴入容器或塔內(nèi),借助機械攪拌實現(xiàn)氣體的分配。很顯然,如果液體是易燃的,而噴入的是空氣,則可在氣液界面之上形成易燃蒸氣-空氣的混合物、易燃煙霧或易燃泡沫。需要采取適當(dāng)?shù)姆雷o措施,如整個流線的低流速或低壓報警、自動斷路、防止靜電產(chǎn)生等,才能使混合順利進行。如果是液體在氣體中分散,可能會形成毒性或易燃性懸浮微粒。
(3)固-液混合
固-液混合可在攪拌容器或重型設(shè)備中進行。如果是重質(zhì)混合,必須移除一切堅硬的無關(guān)的物質(zhì)。在攪拌容器內(nèi)固體分散或溶解操作中,必須考慮固體在器壁的結(jié)垢和出口管線的堵塞。
(4)固-固混合
固-固混合用的總是重型設(shè)備,這個操作最突出的是機械危險。如果固體是可燃的,必須采取防護措施把粉塵爆炸危險降至最小程度,如在惰性氣氛中操作,采用爆炸卸荷防護墻設(shè)施,消除火源,要特別注意靜電的產(chǎn)生或軸承的過熱等。應(yīng)該采用篩分、磁分離、手工分類等移除雜金屬或過硬固體等。
(5)氣-氣混合
無需機械攪拌,只要簡單接觸就能達到充分混合。易燃混合物和爆炸混合物需要慣常的防護措施。
2.蒸發(fā)
因為絕大多數(shù)蒸發(fā)操作都是在封閉系統(tǒng)中進行,這類裝置很少有嚴重困難。殼體應(yīng)該安裝壓力或真空釋放閥,操作區(qū)內(nèi)應(yīng)該有防火設(shè)施。熱交換器和蒸發(fā)器容易結(jié)垢,因而會大大降低傳熱能力。垢層應(yīng)該定期清除。
3.干燥
在干燥中,毒性或易燃粉塵的聚集,從溶劑或者由于固體過熱釋放出毒性或易燃蒸氣,都會引起危險。就火險和爆炸性危險而言,需要干燥的物質(zhì)可分類為:
(1)爆燃爆炸性物質(zhì);
(2)加熱時放熱分解并能釋放出大量氣體的物質(zhì);
(3)在空氣中加熱發(fā)生放熱氧化的物質(zhì);
(4)在空氣中加熱既不放熱分解又不放熱氧化的物質(zhì)。
對于(1)類物質(zhì),應(yīng)采用爆炸品工業(yè)特定的預(yù)防措施,不宜使用普通目的的干燥器。視釋放出的氣體量和分解的溫度,(2)類物質(zhì)的干燥也會有危險,適用于真空或惰性氣氛下的干燥。如果正確選擇操作條件,嚴格排除火源,并采取適當(dāng)?shù)姆辣胧?3)類物質(zhì)的干燥一般是安全的。對于(4)類物質(zhì),只有當(dāng)其含有易燃溶劑或明火直接加熱時才具有危險。
4.過濾和離心
過濾、離心、沉淀等顯示出來的只是危險物質(zhì)處理附帶的問題,應(yīng)該避免火災(zāi)和對毒性物質(zhì)的過分暴露等。
(1)過濾
工業(yè)過濾操作是應(yīng)用多孔介質(zhì)從懸浮液回收固體或產(chǎn)生純凈濾液。所用裝置從壓濾機到旋轉(zhuǎn)真空過濾機各式各樣,間歇的、連續(xù)的,操作方式不盡相同,但其共同之處都是固體作為濾餅被回收。
固體可能的毒性或可燃性以及易燃溶劑的應(yīng)用,使得過濾操作有著固有的危險。必須認真考慮液壓及介質(zhì)故障的影響,如濾布進裂使得未過濾的懸浮液通過等。為使運輸線上的危險物質(zhì)避開工廠的敏感區(qū)應(yīng)采取較小的過濾機。如果過濾出的物質(zhì)在工廠條件下可以發(fā)生反應(yīng),在過濾機的設(shè)計和定位中必須格外小心,因為過濾機殼體中物質(zhì)的濃度比物料或濾液的大。