精餾過(guò)程運(yùn)行安全分析

—精餾過(guò)程運(yùn)行安全分析精餾過(guò)程觸及熱源加熱、液體沸騰、氣液別離、冷卻冷凝等過(guò)程，熱平衡安全問(wèn)題和相態(tài)改變安全問(wèn)題是精餾過(guò)程安全的關(guān)鍵。1精餾工藝分析化工生產(chǎn)中，精餾裝備塔裝備是應(yīng)用最廣泛的非定型裝備。由于用途不同，操作原理不同，所以塔的結(jié)構(gòu)形式、操作條件差異很大。這里主要以精餾塔為例介紹塔的類型、性能、選型原則等。（1）多組分溶液精餾方案的選擇多組分溶液精餾方案按精餾塔中組分別離的挨次不同可以分為：按揮發(fā)度遞減的挨次采納餾分的流程；按揮發(fā)度遞增的挨次采納餾分的流程；按不同揮發(fā)度交叉采納餾分的流程。最正確別離方案的選擇對(duì)于工藝流程的設(shè)計(jì)和精餾塔的設(shè)計(jì)都是非常關(guān)鍵的。一個(gè)好的別離方案應(yīng)當(dāng)具備合理利用能量、降低能耗，裝備的投資少，生產(chǎn)力量大、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定及操作安全等特點(diǎn)。（2）冷凝器的流程與形式常用冷凝器布置形式如圖31所示，主要有以下三種。1）整體式。將冷凝器和塔連成一體，長(zhǎng)處是占地面積少，節(jié)約冷凝器封頭。缺點(diǎn)是塔頂結(jié)構(gòu)冗雜、檢修不便，多用于冷凝器較小或凝液難以用泵輸送以及用泵輸送有危險(xiǎn)的場(chǎng)合。如圖31（a）（b）所示。2）自流式。將冷凝器裝在塔頂附近的臺(tái)架上，其特點(diǎn)與整體式相近，凝液自流人塔，靠轉(zhuǎn)變臺(tái)架上下來(lái)獲得回流和采納所需的位差。如圖31（c）所示。3）強(qiáng)制循環(huán)式。將冷凝器裝在離塔頂較遠(yuǎn)的低處，用泵向塔內(nèi)提供回流，在冷凝器和泵之間設(shè)置回流罐。如圖31（d）（e）所示。大規(guī)模生產(chǎn)中多采納這種形式。分凝與全凝采納分凝或全凝依據(jù)以下因素確定：1）塔頂出料的狀態(tài)假如塔頂產(chǎn)品在后續(xù)加工中以氣態(tài)運(yùn)用，同時(shí)，也能滿意其他工藝要求，此時(shí)應(yīng)采納分凝形式以氣相出料。反之，若要求得到液態(tài)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)采納全凝形式以液態(tài)出料。2）內(nèi)回流掌握在采納分凝條件下，一般回流液的溫度是泡點(diǎn)，也是蒸氣出料的露點(diǎn)，此時(shí)需要較多的回流液循環(huán)以增加回流。假如采納全凝，回流液是作為過(guò)冷液體送回塔內(nèi)的，這時(shí)回流量的多少可由回流液溫度來(lái)掌握。3）分凝與全凝的比擬冷凝方式確定于采納的操作壓力，所以要從投資費(fèi)用和操作費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)角度考慮，對(duì)分凝和全凝按表33逐項(xiàng)進(jìn)行比擬。（3）再沸器的流程與形式在精餾過(guò)程中，再沸器的安全運(yùn)行非常重要，影響安全運(yùn)行的條件也比擬冗雜。硝基苯精餾過(guò)程中，由于過(guò)早破壞真空，在較高的溫度條件下空氣進(jìn)入系統(tǒng)硝基酚鈉引起爆炸，由于同時(shí)采納降低液位，加大熱量通人導(dǎo)致再沸器發(fā)生爆炸。立式再沸器（立式熱虹吸循環(huán)型）如圖32（a）所示。傳熱效果好；釜液通過(guò)管內(nèi)簡(jiǎn)單清洗，釜液在加熱區(qū)停留時(shí)間短；加熱劑通過(guò)管間，如采納不污染的加熱劑，則可以用固定管板式換熱器以降低換熱器造價(jià)；再沸器與塔釜的配管短，配管中壓力損失小，裝置布置緊湊；占地面積小，基礎(chǔ)簡(jiǎn)潔；塔釜到再沸器之間的管道可安裝流量計(jì)，易于調(diào)整。因一個(gè)塔在操作中不行能同時(shí)用幾個(gè)再沸器，使釜液循環(huán)平均分配難，所以傳熱面積受到限制；為了使釜液具有能循環(huán)的壓頭，需使塔的裙座增高許多；再沸器蒸發(fā)效率高時(shí)體積膨脹率大，壓力損失增加，所以限制蒸發(fā)率在30％以下；為了保證熱虹吸所需的壓力平衡，塔底要裝設(shè)堰板，以保持塔底部有肯定的液面。需防止液面調(diào)整閥工作失靈；當(dāng)循環(huán)量大時(shí)，再沸器可相當(dāng)于一塊理論板。臥式再沸器（臥式熱虹吸循環(huán)型）如圖32（b）所示。傳熱面積比立式再沸器大；有效壓頭增大，循環(huán)量增大。另外，塔釜與再沸器之間管道可安裝流量計(jì)，調(diào)整流量簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：占地面積大，基礎(chǔ)和附加費(fèi)用高：釜液通過(guò)管間清洗困難，所以在釜液有污染和黏結(jié)性質(zhì)時(shí)采納U型管插入臥式再沸器，以便能把管束從再沸器中抽出清洗；蒸發(fā)率限于30％以下；當(dāng)循環(huán)量大時(shí)，再沸器可相，當(dāng)于一塊理論板。強(qiáng)制循環(huán)型再沸器如圖32（c）（d）所示。適用于不能自然循環(huán)的高黏度液體或液壓頭缺乏的情況施行強(qiáng)制循環(huán)；能起到?jīng)_刷、抑刷改善由結(jié)垢、聚合、結(jié)焦的釜液而惡化再沸器傳熱系數(shù)的作用，大規(guī)模裝置的一個(gè)塔猶如時(shí)運(yùn)用幾個(gè)再沸器時(shí)，通過(guò)泵掌握流量可使釜液能在各再沸器內(nèi)勻稱分配；還可以在低蒸發(fā)率的操作條件下運(yùn)行。由于要增加泵，所以固定費(fèi)用和檢修費(fèi)用都較高，只有在自然循環(huán)不能操作的情況下才能強(qiáng)制循環(huán)。內(nèi)插式再沸器如圖32（e）（f）所示。不需要再沸器的簡(jiǎn)體和循環(huán)系統(tǒng)的配管；釜液無(wú)泄漏問(wèn)題；小塔徑可用蛇管束。只限再沸器熱負(fù)荷較小的情況采納；塔內(nèi)部需裝管束架，為了便利安裝、拆卸管束必需設(shè)有大口徑人孔或手孔；更按再沸器管束時(shí)必需停工，而塔外再沸器可在操作中更換不必停車。2精餾裝備安全運(yùn)行分析精餾裝備的安全運(yùn)行主要確定于精餾過(guò)程的加熱載體、熱量平衡、氣液平衡、壓力平衡以及被別離物料的熱穩(wěn)定性以及填料選擇的安全性。曾經(jīng)發(fā)生由于釜溫過(guò)高，pH值過(guò)小，三氮唑分解爆炸事故。精餾裝備的形式許多，按塔內(nèi)部主要部件不同可以分為板式塔與填料塔兩大類型。板式塔又有篩板塔、浮閥塔、泡罩塔、浮動(dòng)噴射塔等多種形式，而填料塔也有多種填料。在精餾裝備選型時(shí)應(yīng)滿意生產(chǎn)力量大，別離效率高，體積小，牢靠性高，滿意工藝要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，塔板壓力降小的要求。上述要求在實(shí)際中很難同時(shí)滿意，應(yīng)依據(jù)塔裝備在工藝流程中的地位和特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)滿意主要要求。表34中列出了各類塔板的性能。在各種板式塔中，浮閥塔由于具有生產(chǎn)力量大，簡(jiǎn)單變動(dòng)的操作范圍大，塔板效率高，霧沫夾帶量少，液面梯度小以及結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)潔等長(zhǎng)處，已在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。篩板塔由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，近年來(lái)又發(fā)展出大孔篩板、復(fù)合篩板和斜孔篩板等新板型，也得到了較廣泛的應(yīng)用。我國(guó)近年來(lái)相繼研討出很多新型塔板，如導(dǎo)向板、旋流塔板等，其答應(yīng)氣速和板效率都比擬高，正在逐步推廣應(yīng)用填料塔一般常用拉西環(huán)填料，還有階梯環(huán)、鞍形填料、波紋填料及網(wǎng)體填料等。工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)分析：（1）塔設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主要包括進(jìn)料量及進(jìn)料組成；產(chǎn)品要求（產(chǎn)品質(zhì)量及收率）；進(jìn)料狀態(tài)（溫度與相態(tài)）；冷卻介質(zhì)及冷卻溫度；塔設(shè)計(jì)時(shí)所需的物性數(shù)據(jù)，如氣、液的密度、黏度、外表張力、液體的泡性、對(duì)溫度的敏感性等。（2）工藝流程與