流體流動過程的安全問題技術(shù)復(fù)雜、關(guān)系重大。流體的輸送動力來自于流體的壓縮能,相變能或位能,流體在流動過程中,由于具有一定流速、壓力、壓頭等工藝條件,因此輸送過程中有危險除主要來自于物性之外,還來自于流體流動過程中的工藝參數(shù)及壓縮流動狀態(tài)下的特性變化與裝備技術(shù)。
一、? 流體輸送在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
流體即可以流動的物體,包括可壓縮的氣體和難以壓縮的液體。其共同特點是在外力作用下易于變形、具有游動性、沒有固定形狀,同時,當(dāng)流體與界面物之間或自身各部分之間存在相對運(yùn)動的趨勢或發(fā)生相對運(yùn)動時,會產(chǎn)生與之對抗的摩擦力。不同之處在于兩者的可壓縮性及因此而帶來的其他不同,但研究表明,在聲速以下,氣體表現(xiàn)出與液體相同的規(guī)律。
化工生產(chǎn)中所涉及的物料有很多都是流體,一方面,由于生產(chǎn)工藝的要求,常常需要將這些物料從一個設(shè)備輸送到另一個設(shè)備,從一個車間輸送到另一個車間;另一方面,化工生產(chǎn)中的傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)過程多數(shù)都是在流體流動條件下進(jìn)行的,流體的流動狀況對此過程的動力結(jié)構(gòu)、裝備技術(shù)有著重大的影響、直接關(guān)系到化工生產(chǎn)過程的安全運(yùn)行。因此,液體安全輸送對于保證工藝任務(wù)的完成及提高化工過程的速率都是十分重要的。
二、? 常見流體輸送方式及危險性分析
(一) 高位槽送料
化工生產(chǎn)中,各容器、設(shè)備之間常常會存在一定的位差,當(dāng)工藝要求將處在高位設(shè)備內(nèi)的液體輸送到低位設(shè)備內(nèi)時,可以通過直接將兩設(shè)備用管道連接的辦法實現(xiàn),這就是所謂的高位槽送液。另外,在要求特別穩(wěn)定的場合,也常常設(shè)置高位槽,以避免輸送機(jī)械帶來的波動。如圖5—1所示,脫甲醇塔的回流就是靠高位的塔頂冷凝器來維持的。高位槽送液時,高位槽的高度必須能夠保證輸送任務(wù)所要求的流量。
高位槽的液體需通過泵壓送或負(fù)壓輸送提升到高位槽。在提升的過程中由于流體的摩擦,很容易在高位槽或計量槽產(chǎn)生靜電火花而引燃物系,因此,在往高位槽或計量槽輸送物料流體時,除控制流速之外,還應(yīng)將流體人口管插入液下。凡是與物料相關(guān)的設(shè)備、管線、閥門、法蘭等都應(yīng)形成一體并可靠的接地。
(二)? 真空抽料
真空抽料是指通過真空系統(tǒng)的負(fù)壓來實現(xiàn)流體從一個設(shè)備到另一個設(shè)備的操作。如圖5—2所示,先將燒堿從堿貯槽放入燒堿中間槽1內(nèi),然后通過調(diào)節(jié)閥門,利用真空系統(tǒng)產(chǎn)生的真空將燒堿吸入高位槽2內(nèi)。
真空抽料是化工生產(chǎn)中常用的一種流體輸送方法,結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,沒有動件,但流量調(diào)節(jié)不方便,需要真空系統(tǒng),不適于輸送易揮發(fā)的液體,主要用在間歇送料場合。
有機(jī)溶劑采用桶裝真空抽料時,由于輸送過程有可能產(chǎn)生靜電積累,因此輸送系統(tǒng)必須設(shè)計有良好的接地系統(tǒng),輸送系統(tǒng)的管線應(yīng)當(dāng)采用金屬,不應(yīng)采用非金屬管線。桶裝真空抽料快結(jié)束時,由于液位降至吸口以下,很可能產(chǎn)生靜電放電,由于采用非導(dǎo)體吸管,吸管會帶上很高的電荷,在移至罐口時會出現(xiàn)放電火花而引燃或引爆料桶內(nèi)液體蒸氣。
在連續(xù)真空抽料時(例如多效并流蒸發(fā)中),下游設(shè)備的真空度必須滿足輸送任務(wù)的流量要求,還要符合工藝條件對壓力的要求。