常压蒸馏装置安全运行与管理-803车间 贺军利概 述蒸馏在化工厂是常用来进行物质分离提纯的一种基本方法。 按照操作压力蒸馏可以分为：常压、减压、加压蒸馏。 按照操作过程蒸馏可以分为：连续、间歇蒸馏。 按照分馏方式蒸馏可以分为：简单蒸馏、精馏（一般精馏、特殊精馏）等 我们今天所讨论的就是常压蒸馏装置的安全运行与管理。 常压蒸馏就是在常压下对要分离的混合物料、加热、汽化、分馏和冷凝。 一、常压蒸馏生产运行的特点： （一）工艺特点 1： 由于常压蒸馏过程是物理分离过程不需催化等化学反应，因此其过程控制相对其它化学 反应过程控制要平稳，装置运行期间平衡性好，但是易受外界条件变化的影响（如蒸 汽、电、冷媒） 2： 蒸馏是一个“耗能大户”我厂蒸馏蒸汽消耗占蒸汽总能消耗的80%左右。尤其在当下节能 减排大形式下，蒸馏能耗指标正渐渐成为评价 一套装置或装馏操作水平的一项重要参 数。 （二）安全特点 1：在化工生产操作中，一般常压操作中温度、压力不高，但由于其在生产中往往具有潜在 危险性，如蒸馏过程中常常接触到诸如环己烷、丙酮等这些低闪点易燃易爆液体，一 旦操作条件发生变化，工艺受到干扰产生异常，或因人为因素，素质不高等原因造成 误操作，潜在的危险就会发展成为灾害性事故。 （1）火灾、爆炸在装置的某些关键部位（如各种泵、加热器等）安全风险较大，尤其装置一些高温部 件是引起工艺气体着火、爆炸的一个重要因素。其主要原因是:高温设备和管道表面容易引起与之接触的可燃、易燃物质着火。 高温下的可燃气体混合物，一旦空气进入系统与之混合并达到爆炸极限时极易在设备或管 道内爆炸。 温度达到或超过自燃点的可燃液体，一旦泄露即能引起燃烧爆炸。 高温使金属材料发生蠕变、改变金相组织，增加腐蚀介质的腐蚀性，这些作用的结果可降 低设备的机械强度，物料泄露甚至造成爆炸。 高温还可使可燃气体爆炸极限范围扩大。 （2）物料多为易燃易爆危险品从原料以及生产上讲，常压蒸馏装置在生产中的原料一般为易燃易爆品，其蒸汽与空气 混合达到爆炸极限即可发生闪爆，进而对人员、设备造成伤害，其次蒸馏产品还具有不同 程度的毒性或腐蚀性，这些特点决定了装置中防火、防爆、防毒及防治污染等方面的治理 。 （3）生产过程连续性、密闭性一般规模化生产中，蒸馏装置生产具有连续性、密闭性特点，这就要求参与生产活动人 员要有整体观念、要服从统一指挥，密切配合，严格按照相关规程进行操作。 （4）生产过程高度自动化随着科学技术发展，日常规模化生产中蒸馏装置对适用了先进技术，自动化程度较高， 如DCS控制，信号报警、安全联锁及操作实施监控和显示等。 （5）其它在生产中操作人员还会接触到一些化学药品或其蒸汽。在设备密闭不严或因设备管道腐 蚀，设备检修、操作失误等发生事故情况下，有毒有害物质便迅速外泄并污染环境。如防 护不当或不及时极易发生中毒，对人体造成不同程度的伤害。 二、常压蒸馏装置安全运行与管理的意义与基本内容； （一）什么是安全管理：凡是保证和促进安全生产的的一切管理措施，即对安全生产进行的计 划、组织、指挥、协调和控制等方面所采取的措施和进行的活动均述安全管理的范畴。安全管理是整个安全工作基础组成部分，而其它部分都依赖于安全管理的合理组织 才能发挥其应有作用。（二）常压蒸馏装置安全管理的基本内容（主要方面） 以预防事故为中心，进行预先预先安全分析与评价。预先对生产装置和作业中固有的 和潜在的危险进行综合分析、判断、预测进而采取有效的方法、手段和行为控制和消 除这些危险，防患于未然。 从提高装置或设备的可靠性入手，把安全和生产的稳定发展统一起来综合考虑。强度 设计、功能设计、材质性能、设备防止误操作的装置、安全装置以及采取预防性维修 等措施，从而实现装置或设备本质安全。 加强安全管理。加强企业职工安全科学与安全技能的教育与培训，提高员工的安全意 识和素质，增强企业防突变能力。 根据生产过程的安全信息，不断调整、决策、执行、反馈、不断根据客观实际情况的 变化与安全管理目标相比较，引出新的安全决策。从而不断提高安全管理水平，使生 产能在安全、稳定的前提下实现长周期内运转，以获得更大的经济效益。 （三）安全管理的意义：安全管理的目的是保护职工在生产中的安全与健康，防止各种事故发生，保护 财产不受损失，确保生产装置安全、稳定、长周期运转。因此安全管理是企业经营管 理的一个重要组成部分，它关系着企业经营状况的好坏和企业的整体形象，是企业实 现平稳发展的基础。基础知识蒸馏是它是利用混合物中各组分的挥发性（沸点）不同，将液体部分汽化、蒸汽部分 冷凝，从而实现分离目的，这种分离是通过气液相的质量传递来实现的。其依据是液体混合物 中各组份的相对挥发对存在明显差异。其实质是气体的多次冷凝，液体的多次汽化，汽液两相 经过多次传质、传热。 一、蒸馏过程必须具备条件： 1、必须有汽液两相充分接触的场所（即塔板或填料） 2、必须提供塔上升的气相、下降的液相(加热、冷凝） 3、接触的汽液两相必须有温度差与浓度差即液相必须温度低、轻相组分含量高，气相必须温度高、 重相组分含量高。 4、塔板上汽液两相必须同时存在而且充分接触。 二、蒸馏过程必备设备： 1、精馏塔：在精馏操作中属于两相流体传质设备,根据气液两相在流动过程中的情况分为填料塔和 板式塔.尽管塔板的型式和填料的种类很多,但塔板上的液层和填料表面都是气液两相进行传热 和传质的场所。目前我组回收岗位所用的四套精馏精馏塔均为填料塔，其填料为金属波纹网。 在扩产后新增水母液塔、异丙醇系统精馏塔为板式塔，二氯甲烷精馏塔塔内既有塔板又有填料 属混合塔。精馏操作既可以采用填料塔也可采用板式塔，至于如何选用，没有一个绝对标准， 通常板式塔适用于生产能力较大或需要较大塔径的情况。而填料塔适用于小规模生产、塔压降 低以及塔径在1m以下的操作中。板式塔气液接触较为充分，传质良好，单位容积的生产强度比 填料塔大的多。 2、再沸器(重沸器):其实质是一个换热器,管程走被加热介质（冷介质）,壳程通加热蒸汽.作用:不断地向最下一块塔板供应一定浓度的蒸汽.不断地使塔板上的液相部分气化, 以保证精 馏操作连续稳定地进行。3、冷凝（却）设备 作用:获得液相产品及保证适宜的液相回流。 4、其它 三、影响常压蒸馏装置操作的因素： 多方面的，主要因素有：温度、压力、回流量、塔内气体流速和加热量等有关（以连续精馏塔为例 ，二元混合物分离为例） 1、 温度：塔底和塔顶温度是分馏效果好坏的重要参数。在原料性质一定时，塔底温度（提馏段温 度）直接反映了原料的汽化量，从而就决定了塔内热平衡，它是决定塔内各点温度和塔顶液面 的关键参数，此温度调节及时、平衡是保证产品质量合格的有力措施。 塔顶温度升高，产品中重相含量增加，由于塔顶温度直接影响塔顶产品的质量，所以塔顶温度 是精馏当中重要控制指标。塔顶温度主要由回流量来控制。 2、 压力：压力对待分离物质相对挥发度有显著影响。压力低有利于各馏分的分离，而且在低压力 下液体混合物沸腾所需热量较小，这是有利的，但压力稍高时，同样上升蒸汽体积缩小，塔内 气体流速降低，有利于汽液两相充分接触，进行质与热的充分交换，有力与分离，提高装置的 处理能力。所以要根据具体情况适当调整。（对于常压蒸馏操作影响不大，但在减压/加压操作 中压力控制的变化直接影响到塔内温度、加热等变化影响产品质量，需特别控制好） 3、 回流量：回流停供了塔内汽液两相互相接触的必要条件。是精馏过程的关键因素之一，所以回 流比大小直接影响产品质量、分离效果。它是精馏过程中调节产品质量重要手段，回流比越大 ，混合物分离越彻底，产品质量越高，但是塔内物料循环量增加，则必然降低塔处理能力，能 量消耗和冷媒消耗增加。所以必须把回流量控制在适合的范围内。 4、塔内蒸汽速度（加热量）蒸馏塔内上升气体流速大小取决于加热蒸汽量，而上升工艺蒸汽需控制在一定范围，上升蒸汽 过高会造成雾沫夹带甚至淹塔，若蒸汽速度过小，会造成漏液，不利于分馏。蒸汽上升速度是 各操作综合作业的结果，具有稳定的操作时才能确保其值在合理范围内。 总之蒸馏装置的生产要求优质、高产、低能耗即在保证产品质量的前提下，以求最大处理量，要达 到这一生产目的必须实现平稳操作。但是平稳总是暂时的、相对的，而不平衡是绝对的，如何 从不平衡达到平衡（或者说，减小平衡发生次数）是我们技术人员和现场操作人员的首要任务 。四、设备及其操作基础 1、精馏塔：是精馏工艺过程的核心，待分离物质在精馏塔中通过传热、传质实现分馏目的。塔通常 是由圆柱形壳体以及内部塔板/填料等部件组成。具体包括：塔体、塔体封头、塔底支座、塔板 或填料、工艺要求开口（温度、压力）、液体分布器（填料塔）、人孔（大型塔，维修使用） 、外保温等根据塔内汽液接触部件结构形式不同分为：板式塔、填料塔、混合塔（板+填料）。根据塔内压力状态不同分为：常压、减压、加压等。 2、塔板与填料：蒸馏过程中传质与传热接触场所。在塔板（填料）上自下而上流动的是温度较低、轻组分浓度较高的回流液，自下而上流动的是 温度较高、重组分浓度较高的气体，汽液两相在塔板(填料）上互相接触后，回流液中轻相通过 与高温气体热交换，受热部分轻相汽化，进入上升气体中，同时上升气体中重组分被低温液体 冷却，进入下降液体中。这样每经过一层塔板（填料）回流液中重相组分含量相对增加，上升 汽体中轻相组分含量相对增加。最终完成轻、重相完全分离。在这一过程中轻相吸收热量由气 相重组分液化时放出的热量提供。塔板形式有：浮阀、筛孔、泡罩等。填料形式有：规整填料、乱堆填料等。 3、换热器：1）换热器类型：板式换热器、管壳式等蒸馏在化工厂属能耗大户，而换热器选型与使用是否正确对能源消耗有者重要影响。Q= K TQ-换热量（热负荷）- 设备选型时确定T-冷、热介质平均温差K-总传热系数K-总传热系数。增大总传热系数有效方法就是控制换热器结垢问题。换热器在操作过程中由于介 质中含有杂质等其它影响使换热器管壁结垢影响了热交换，减小了传热系数K。因此在可能情况 下定期清洗换热器是保证换热器有较高传热系数K的最直接有效手段。T-是设备进行传热的动力。目前来说除逆流形式之外无其它有效方法。也就是说T的大小仅与顺 流与逆流有关。 2）换热设备操作 新设备在投入运行前一般按以下步骤操作： 确定两呈路径。 压力测试：按规定进行压力测试时（一般水压），测试压力为设计压力的1.251.5倍。 在投入使用时，换热器应先开冷源，再开热源（尤其是列管式换热器），先开出口，再开进口 。这是因为如果先开热源极易造成部件热胀，然后冷介质又会使各部件急剧收缩，这种剧烈的 一张一缩极易造成密封出的泄露，另外在有些场合会使用较低沸点冷介质充当冷源时，在热介 质先进的情况下，整个换热器处于一种高温状态下，在后进入少量冷介质后，突然大量汽化， 易出现气阵。同时先开出口，再开入口，以便有畅通的介质路径。防止憋压发生意外。同理停 用时按反向操作。尤其在冬季若停用换热器应将其内存的水及气体介质彻底清除。 4、泵 1）一般分类方法是按泵作用与介质的原理分为：叶片式泵、容积式泵 叶片式泵是利用泵内旋转的叶轮输送液体。 容积式泵是利用泵的工作容积的周期性变化输送液体。 目前我组使用的 IH型化工泵、屏蔽泵等都属于叶片式泵。 2）叶片式泵使用过程经常出现问题： 汽蚀是机泵运行过程中常见现象，机泵发生汽蚀时，泵体震动剧烈，泵出口压力下降、流量下降。汽蚀：当机泵运转时，叶轮入口处压力低于输送介质的饱和蒸汽压时，一份液体发生汽化，而这部 分汽化介质进入较高的叶轮出口高压区时，由于压力升高而液化，体积减小，四周液体便向此 补充，造成液体冲击，就出现了汽蚀现象。 避免发生汽蚀措施：1、按规定安装。2、按工艺条件合理选取泵类型 3）泵操作（一般叶片式泵启动和操作） 认真检查泵入口管线阀门、法兰、压力表等是否安装齐全、符合要求 通过油视镜（如