最常用于吸收的是喷雾塔、填料塔或板式塔,气体和溶剂逆流。为了安全操作,需要做以下考虑。
(1)控制溶剂的流量和组成,如洗涤酸气的溶液的碱性。如果吸收剂是用来排除气流中的毒性气体,而不是向大气排放,如用碱溶液洗涤氯气,用水排除氨气,液流的失控会造成严重事故。
(2)在设计限度内控制入口气流,检测其组成。
(3)控制出口气的组成。
(4)适当选择适于与溶质和溶剂的混合物接触的结构材料。
(5)在进口气流速、组成、温度和压力的设计条件下操作。
(6)避免潮气转移至出口气流中,如应用严密筛网或填充床除雾器等。
一旦出现控制变量不正常的情况,应能自动启动报警装置。控制仪表和操作程序应能防止气相中溶质载荷的突增以及液体流速的波动。
3.液-液萃取
液-液萃取过程设备包括塔器、混合沉降槽、离心式萃取器等。选择何种萃取设备取决于具体过程的需要和惯例。石油有关的工业一般采用连续的重力沉降式塔器,而矿物萃取工业则倾向于采用串联的混合沉降槽。
萃取过程常常有易燃的稀释剂或萃取剂的应用。除去溶剂贮存和回收的适当设计外,还需要有效的界面控制。因为包含相混合、相分离以及泵输送等操作,消除静电的措施变得极为重要。对于放射性化学物质的处理,可采用无须机械密封的脉冲塔。在需要最小持液量和非常有效的相分离的情形,则应该采用离心式萃取器。
溶质和溶剂的回收一般采用蒸馏或蒸发操作。所以萃取全过程包含这些操作所具有的危险。
4.结晶
结晶器一般为配有简单搅拌的容器,用来从饱和溶液或稍微过饱和的溶液生成控制粒度的晶体。除去与物质本身有关的危险外,这个单元过程极少危险性。
三、相混合和相分离
1.混合
混合是加工制造业广泛应用的操作,依据不同的相及其固有的性质,有着特殊的危险,还有动力机械有关的普通的机械危险。
(1)液-液混合
液-液混合一般是在有电动搅拌的敞开或封闭容器中进行。应依据液体的黏度和所进行的过程,如分散、反应、除热、溶解或多个过程的组合,设计搅拌。还需要有仪表测量和报警装置强化的工作保证系统。装料时就应开启搅拌,否则,反应物分层或偶尔结一层外皮会引起危险反应。为使夹套或蛇管有效除热必须开启搅拌的情形,在设计中应充分估计到失误,如机械、电器和动力故障的影响以及与过程有关的危险也应该考虑到。
对于低黏度液体的混合,一般采用静止混合器或某种类型的高速混合器,除去与旋转机械有关的普通危险外,没有特殊的危险。对于高黏度流体,一般是在搅拌机或碾压机中处理,必须排除混入的固体,否则会构成对人员和机械的伤害。对于爆炸混合物的处理,需要应用软墙或隔板隔开,远程操作。
(2)气-液混合
有时应用喷雾器把气体喷入容器或塔内,借助机械搅拌实现气体的分配。很显然,如果液体是易燃的,而喷入的是空气,则可在气液界面之上形成易燃蒸气-空气的混合物、易燃烟雾或易燃泡沫。需要采取适当的防护措施,如整个流线的低流速或低压报警、自动断路、防止静电产生等,才能使混合顺利进行。如果是液体在气体中分散,可能会形成毒性或易燃性悬浮微粒。
(3)固-液混合
固-液混合可在搅拌容器或重型设备中进行。如果是重质混合,必须移除一切坚硬的无关的物质。在搅拌容器内固体分散或溶解操作中,必须考虑固体在器壁的结垢和出口管线的堵塞。
(4)固-固混合
固-固混合用的总是重型设备,这个操作最突出的是机械危险。如果固体是可燃的,必须采取防护措施把粉尘爆炸危险降至最小程度,如在惰性气氛中操作,采用爆炸卸荷防护墙设施,消除火源,要特别注意静电的产生或轴承的过热等。应该采用筛分、磁分离、手工分类等移除杂金属或过硬固体等。
(5)气-气混合
无需机械搅拌,只要简单接触就能达到充分混合。易燃混合物和爆炸混合物需要惯常的防护措施。
2.蒸发
因为绝大多数蒸发操作都是在封闭系统中进行,这类装置很少有严重困难。壳体应该安装压力或真空释放阀,操作区内应该有防火设施。热交换器和蒸发器容易结垢,因而会大大降低传热能力。垢层应该定期清除。
3.干燥
在干燥中,毒性或易燃粉尘的聚集,从溶剂或者由于固体过热释放出毒性或易燃蒸气,都会引起危险。就火险和爆炸性危险而言,需要干燥的物质可分类为:
(1)爆燃爆炸性物质;
(2)加热时放热分解并能释放出大量气体的物质;
(3)在空气中加热发生放热氧化的物质;
(4)在空气中加热既不放热分解又不放热氧化的物质。
对于(1)类物质,应采用爆炸品工业特定的预防措施,不宜使用普通目的的干燥器。视释放出的气体量和分解的温度,(2)类物质的干燥也会有危险,适用于真空或惰性气氛下的干燥。如果正确选择操作条件,严格排除火源,并采取适当的防爆措施,(3)类物质的干燥一般是安全的。对于(4)类物质,只有当其含有易燃溶剂或明火直接加热时才具有危险。
4.过滤和离心
过滤、离心、沉淀等显示出来的只是危险物质处理附带的问题,应该避免火灾和对毒性物质的过分暴露等。
(1)过滤
工业过滤操作是应用多孔介质从悬浮液回收固体或产生纯净滤液。所用装置从压滤机到旋转真空过滤机各式各样,间歇的、连续的,操作方式不尽相同,但其共同之处都是固体作为滤饼被回收。
固体可能的毒性或可燃性以及易燃溶剂的应用,使得过滤操作有着固有的危险。必须认真考虑液压及介质故障的影响,如滤布进裂使得未过滤的悬浮液通过等。为使运输线上的危险物质避开工厂的敏感区应采取较小的过滤机。如果过滤出的物质在工厂条件下可以发生反应,在过滤机的设计和定位中必须格外小心,因为过滤机壳体中物质的浓度比物料或滤液的大。