蒸发过程安全操作——蒸发过程及危险性分析

蒸发过程安全操作——蒸发过程及危险性分析在化工、医药和食品加工等工业生产中，常常需要将溶有固体溶质的稀溶液加以浓缩，以得到高浓度溶液或析出固体产品，此时应采纳蒸发操作。蒸发就是通过加热的方法将稀溶液中的一部分溶剂汽化并除去，从而使溶液浓度提高的一种单元操作，其目的是为了得到高浓度的溶液。例如：在化工生产中，用电解法制得的烧碱(NaOH 溶液)的质量浓度一般只在 10％左右，要得到 42％左右的符合工艺要求的浓碱液则需通过蒸发操作。由于稀碱液中的溶质 NaOH 不具备挥发性，而溶剂水具备挥发性，因此生产上可将稀碱液加热至沸腾状态，使其中大量的水分发生汽化并除去，这样原碱液中的溶质 Na0H 的浓度就得到了提高。又如：食品工业中利用蒸发操作将一些果汁加热，使一部分水分汽化并除去，以得到浓缩的果汁产品。除此之外，蒸发操作还常常用来先将原料液中的溶剂汽化，然后加以冷却以得到固体产品，如食糖的生产、医药工业中固体药物的生产等都属此类。在工业生产中应用蒸发操作时，需认识蒸发如下几方面的特点。① 蒸发的目的是为了使溶剂汽化，因此被蒸发的溶液应当由具备挥发性的溶剂和不挥发性的溶质组成，这一点与蒸馏操作中的溶液是不同的。整个蒸发过程当中溶质数量不变，这是本章物料衡算的基本依据。② 溶剂的汽化可分别在低于沸点和沸点时进行。在低于沸点时进行，称为自然蒸发。如海水制盐用太阳晒，此时溶剂的汽化只能在溶液的表面进行，蒸发速率缓慢，生产效率较低，故该法在其他工业生产中较少采纳。若溶剂的汽化在沸点温度下进行，则称为沸腾蒸发，溶剂不仅在溶液的表面汽化，而且在溶液内部的各个部分同时汽化，蒸发速率大大提高。本章只探讨工业生产中普遍采纳的沸点汽化。③ 蒸发操作是一个传热和传质同时进行的过程，蒸发的速率决定于过程当中较慢的那一步过程的速率，即热量传递速率，因此工程上通常把它归类为传热过程。④ 由于溶液中溶质的存在，在溶剂汽化过程当中溶质易在加热表面析出而形成污垢，影响传热效果。当该溶质为热敏性物质时，还有可能因此而分解变质。⑤ 蒸发操作需在蒸发器中进行。沸腾时，由于液沫的夹带而可能造成物料的损失，因此蒸发器在结构上与一般加热器是不同的。⑥ 蒸发操作中要将大量溶剂汽化，需要消耗大量的热能，因此，蒸发操作的节能问题将比一般传热过程更为突出。由于目前工业上常用水蒸气作为加热热源，而被蒸发的物料大多为水溶液，汽化出来的蒸汽仍然是...