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)在設計限度內控制入口氣流,檢測其組成。
(3)控制出口氣的組成。
(4)適當選擇適于與溶質和溶劑的混合物接觸的結構材料。
(5)在進口氣流速、組成、溫度和壓力的設計條件下操作。
(6)避免潮氣轉移至出口氣流中,如應用嚴密篩網或填充床除霧器等。
一旦出現控制變量不正常的情況,應能自動啟動報警裝置。控制儀表和操作程序應能防止氣相中溶質載荷的突增以及液體流速的波動。
3.液-液萃取
液-液萃取過程設備包括塔器、混合沉降槽、離心式萃取器等。選擇何種萃取設備取決于具體過程的需要和慣例。石油有關的工業(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用。除去溶劑貯存和回收的適當設計外,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。對于放射性化學物質的處理,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,則應該采用離心式萃取器。
溶質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.結晶
結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。除去與物質本身有關的危險外,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)廣泛應用的操作,依據不同的相及其固有的性質,有著特殊的危險,還有動力機械有關的普通的機械危險。
(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。應依據液體的黏度和所進行的過程,如分散、反應、除熱、溶解或多個過程的組合,設計攪拌。還需要有儀表測量和報警裝置強化的工作保證系統(tǒng)。裝料時就應開啟攪拌,否則,反應物分層或偶爾結一層外皮會引起危險反應。為使夾套或蛇管有效除熱必須開啟攪拌的情形,在設計中應充分估計到失誤,如機械、電器和動力故障的影響以及與過程有關的危險也應該考慮到。
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,除去與旋轉機械有關的普通危險外,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,否則會構成對人員和機械的傷害。對于爆炸混合物的處理,需要應用軟墻或隔板隔開,遠程操作。
(2)氣-液混合
有時應用噴霧器把氣體噴入容器或塔內,借助機械攪拌實現氣體的分配。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。需要采取適當的防護措施,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備中進行。如果是重質混合,必須移除一切堅硬的無關的物質。在攪拌容器內固體分散或溶解操作中,必須考慮固體在器壁的結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施,消除火源,要特別注意靜電的產生或軸承的過熱等。應該采用篩分、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。殼體應該安裝壓力或真空釋放閥,操作區(qū)內應該有防火設施。熱交換器和蒸發(fā)器容易結垢,因而會大大降低傳熱能力。垢層應該定期清除。
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,需要干燥的物質可分類為:
(1)爆燃爆炸性物質;
(2)加熱時放熱分解并能釋放出大量氣體的物質;
(3)在空氣中加熱發(fā)生放熱氧化的物質;
(4)在空氣中加熱既不放熱分解又不放熱氧化的物質。
對于(1)類物質,應采用爆炸品工業(yè)特定的預防措施,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,并采取適當的防爆措施,(3)類物質的干燥一般是安全的。對于(4)類物質,只有當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處理附帶的問題,應該避免火災和對毒性物質的過分暴露等。
(1)過濾
工業(yè)過濾操作是應用多孔介質從懸浮液回收固體或產生純凈濾液。所用裝置從壓濾機到旋轉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避開工廠的敏感區(qū)應采取較小的過濾機。如果過濾出的物質在工廠條件下可以發(fā)生反應,在過濾機的設計和定位中必須格外小心,因為過濾機殼體中物質的濃度比物料或濾液的大。