蒸餾過程及危險性分析

化工生產中常常要將混合物進行分離，以實現產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、氮氣等，都是蒸餾完成的。混合物的分離依據總是混合物中各組分在某種性質上的差異。蒸餾便是以液體混合物中各組分揮發能力的不同作為依據的。對大多數溶液來說，各組分揮發能力的差別表現在組分沸點的差別。因為蒸餾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，即能量的轉換和相態的變化，同時在系統中存在，蒸餾過程又是物質被急劇升溫濃縮甚至變稠、結焦、固化的過程，安全運行就顯得十分重要。

如乙醇和水相比，常壓下乙醇沸點78．3℃，水的沸點100℃，所以乙醇的揮發能力比水強。當乙醇(A)和水(B)形成的二元混合液欲進行分離時，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，使得乙醇更多地進入到汽相，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，對于大多數混合液，各組分的沸點相差越大，其揮發能力相差越大，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，組分沸點的差別并不能說明溶液中組分揮發能力的差別，因為此時組分的揮發能力是一樣的，這類溶液不能用普通蒸餾方式分離。凡根據蒸餾原理進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。根據需要，蒸餾可以連續式，也可以間歇式進行。

蒸餾是借液體混合物各組分揮發度的不同，使其分離為純組分的操作。它廣泛用于化工生產中。蒸餾操作可分為間歇蒸餾和連續蒸餾。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。用于蒸餾的設備稱為蒸餾塔。蒸餾塔按其塔板結構可分為填料塔板塔、浮閥塔、泡罩塔、蛇形塔、消旋塔以及管式塔等多種形式塔器。

蒸餾過程除根據加熱方法采取相應的安全措施外，還應根據物料性質、工藝要求正確選擇蒸餾方法和蒸餾設備。在選擇蒸餾方法時，應從操作壓力及操作過程等方面加以考慮。因為壓力的改變可直接導致液體沸點的改變，亦即改變液體的蒸餾溫度。在處理難以揮發的物料(在常壓下沸點150C以上)時應采用真空蒸餾。這樣可以降低蒸餾溫度，防止物料在高溫下變質、分解、聚合和局部過熱。處理中等揮發性物料時(在常壓下沸點為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。常壓下沸點低于30~C的物料則應采用高壓蒸餾，但應注意系統密閉。低沸點的溶劑也可以采用常壓蒸餾，但應設一套冷卻系統。

在常壓蒸餾中應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生燃燒。蒸餾自燃點很低的液體，應注意蒸餾系統的密閉，防止因高溫泄漏遇空氣自燃。對于高溫的蒸餾系統，應防止冷卻水突然漏人塔內，這將會使水迅速汽化，塔內壓力突然增高而將物料沖出或發生爆炸。啟動前應將塔內和蒸汽管道內的冷凝水放空，然后使用。在常壓蒸餾過程中，還應注意防止管道、閥門被凝固點較高的物質凝結堵塞，導致塔內壓力升高而引起爆炸。在用直接火加熱蒸餾高沸點物料時(如苯二甲酸酐)，應防止產生自燃點很低的樹脂油狀物遇空氣而自燃。同時，應防止蒸干，使殘渣焦化結垢，引起局部過熱而著火爆炸。油焦和殘渣應經常清除。冷凝系統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。對于沸點較高、在高溫下蒸餾時能引起分解、爆炸和聚合的物質，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，類似這類物質的蒸餾必須采用真空蒸餾的方法以降低流體的沸點，借以降低蒸餾的溫度，確保其安全。