蒸餾過程及危險性分析

化工生產(chǎn)中常常要將混合物進(jìn)行分離，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的提純和回收或原料的精制。對于均相液體混合物，最常用的分離方法是蒸餾。如從發(fā)酵的醪液提煉飲料酒，石油的煉制分離汽油、煤油、柴油等，以及空氣的液化分離制取氧氣、氮?dú)獾龋际钦麴s完成的?；旌衔锏姆蛛x依據(jù)總是混合物中各組分在某種性質(zhì)上的差異。蒸餾便是以液體混合物中各組分揮發(fā)能力的不同作為依據(jù)的。對大多數(shù)溶液來說，各組分揮發(fā)能力的差別表現(xiàn)在組分沸點(diǎn)的差別。因?yàn)檎麴s過程有加熱載體和加熱方式的安全選擇問題，又有液相汽化分離及冷凝等的相變安全問題，即能量的轉(zhuǎn)換和相態(tài)的變化，同時在系統(tǒng)中存在，蒸餾過程又是物質(zhì)被急劇升溫濃縮甚至變稠、結(jié)焦、固化的過程，安全運(yùn)行就顯得十分重要。

如乙醇和水相比，常壓下乙醇沸點(diǎn)78．3℃，水的沸點(diǎn)100℃，所以乙醇的揮發(fā)能力比水強(qiáng)。當(dāng)乙醇(A)和水(B)形成的二元混合液欲進(jìn)行分離時，可將此溶液加熱，使之部分汽化成相互平衡的汽液兩相。因乙醇易揮發(fā)，使得乙醇更多地進(jìn)入到汽相，所以在汽相中乙醇的濃度要高于原來的溶液。而殘留的液相中乙醇的濃度比原溶液減小了，即水的濃度增加了。這樣，原混合液中的兩組分得到了部分程度的分離。這種分離原理即為蒸餾分離。

由蒸餾原理可知，對于大多數(shù)混合液，各組分的沸點(diǎn)相差越大，其揮發(fā)能力相差越大，則用蒸餾方法分離越容易。反之，兩組分的揮發(fā)能力越接近，則越難用蒸餾分離。必須注意，對于恒沸液，組分沸點(diǎn)的差別并不能說明溶液中組分揮發(fā)能力的差別，因?yàn)榇藭r組分的揮發(fā)能力是一樣的，這類溶液不能用普通蒸餾方式分離。凡根據(jù)蒸餾原理進(jìn)行組分分離的操作都屬蒸餾操作。常見的蒸餾操作方式有

閃蒸、簡單蒸餾、精餾和特殊蒸餾。根據(jù)需要，蒸餾可以連續(xù)式，也可以間歇式進(jìn)行。

蒸餾是借液體混合物各組分揮發(fā)度的不同，使其分離為純組分的操作。它廣泛用于化工生產(chǎn)中。蒸餾操作可分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾。按操作壓力可分為常壓蒸餾、減壓蒸餾、加壓蒸餾、特殊蒸餾等。用于蒸餾的設(shè)備稱為蒸餾塔。蒸餾塔按其塔板結(jié)構(gòu)可分為填料塔板塔、浮閥塔、泡罩塔、蛇形塔、消旋塔以及管式塔等多種形式塔器。

蒸餾過程除根據(jù)加熱方法采取相應(yīng)的安全措施外，還應(yīng)根據(jù)物料性質(zhì)、工藝要求正確選擇蒸餾方法和蒸餾設(shè)備。在選擇蒸餾方法時，應(yīng)從操作壓力及操作過程等方面加以考慮。因?yàn)閴毫Φ母淖兛芍苯訉?dǎo)致液體沸點(diǎn)的改變，亦即改變液體的蒸餾溫度。在處理難以揮發(fā)的物料(在常壓下沸點(diǎn)150C以上)時應(yīng)采用真空蒸餾。這樣可以降低蒸餾溫度，防止物料在高溫下變質(zhì)、分解、聚合和局部過熱。處理中等揮發(fā)性物料時(在常壓下沸點(diǎn)為100C左右)，采用常壓蒸餾較為適宜，如采用真空蒸餾反而會增加冷卻的困難。常壓下沸點(diǎn)低于30~C的物料則應(yīng)采用高壓蒸餾，但應(yīng)注意系統(tǒng)密閉。低沸點(diǎn)的溶劑也可以采用常壓蒸餾，但應(yīng)設(shè)一套冷卻系統(tǒng)。

在常壓蒸餾中應(yīng)注意易燃液體的蒸餾熱源不能采用明火，而采用水蒸氣或過熱水蒸氣加熱較安全。蒸餾腐蝕性液體，應(yīng)防止塔壁、塔盤腐蝕，造成易燃液體或蒸氣逸出，遇明火或灼熱的爐壁而產(chǎn)生燃燒。蒸餾自燃點(diǎn)很低的液體，應(yīng)注意蒸餾系統(tǒng)的密閉，防止因高溫泄漏遇空氣自燃。對于高溫的蒸餾系統(tǒng)，應(yīng)防止冷卻水突然漏人塔內(nèi)，這將會使水迅速汽化，塔內(nèi)壓力突然增高而將物料沖出或發(fā)生爆炸。啟動前應(yīng)將塔內(nèi)和蒸汽管道內(nèi)的冷凝水放空，然后使用。在常壓蒸餾過程中，還應(yīng)注意防止管道、閥門被凝固點(diǎn)較高的物質(zhì)凝結(jié)堵塞，導(dǎo)致塔內(nèi)壓力升高而引起爆炸。在用直接火加熱蒸餾高沸點(diǎn)物料時(如苯二甲酸酐)，應(yīng)防止產(chǎn)生自燃點(diǎn)很低的樹脂油狀物遇空氣而自燃。同時，應(yīng)防止蒸干，使殘渣焦化結(jié)垢，引起局部過熱而著火爆炸。油焦和殘渣應(yīng)經(jīng)常清除。冷凝系統(tǒng)的冷卻水或冷凍鹽水不能中斷，否則未冷凝的易燃蒸氣逸出使局部吸收系統(tǒng)溫度增高，或竄出遇明火而引燃。真空蒸餾(減壓蒸餾)是一種比較安全的蒸餾方法。對于沸點(diǎn)較高、在高溫下蒸餾時能引起分解、爆炸和聚合的物質(zhì)，采用真空蒸餾較為合適。如硝基甲苯在高溫下分解爆炸、苯乙烯在高溫下易聚合，類似這類物質(zhì)的蒸餾必須采用真空蒸餾的方法以降低流體的沸點(diǎn)，借以降低蒸餾的溫度，確保其安全。