分子蒸餾設(shè)備特點(diǎn)分析與發(fā)展歷程
2013-01-07 09:49:48中國(guó)化工機(jī)械設(shè)備網(wǎng)閱讀量:1514 我要評(píng)論
分子蒸餾亦稱短程蒸餾.它是一項(xiàng)較新的尚未廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的液-液分離技術(shù).其應(yīng)用能解決大量常規(guī)蒸餾技術(shù)所不能解決的問(wèn)題.
分子蒸餾與常規(guī)蒸餾技術(shù)相比有以下特點(diǎn):
1.普通蒸餾是在沸點(diǎn)溫度下進(jìn)行分離操作:而分子蒸餾只要冷熱兩個(gè)面之間達(dá)到足夠的溫度差.就可以在任何溫度下進(jìn)行分離.因而分子蒸餾操作溫度遠(yuǎn)低于物料的沸點(diǎn).
2.普通蒸餾有鼓泡.沸騰現(xiàn)象:而分子蒸餾是液膜表面的自由蒸發(fā).操作壓力很低.一般為0.1-1Pa數(shù)量級(jí),受熱時(shí)間很短.一般僅為十秒至幾十秒.
3.普通蒸餾的蒸發(fā)和冷凝是可逆過(guò)程.液相和氣相之間處于動(dòng)態(tài)相平衡,而在分子蒸餾過(guò)程中.從加熱面逸出的分子直接飛射到冷凝面上.理論上沒(méi)有返回到加熱面的可能性.所以分子蒸餾沒(méi)有不易分離的物質(zhì).
分子蒸餾技術(shù)自上世紀(jì)20年代出現(xiàn)以來(lái),由于其獨(dú)特的分離機(jī)制,的分離效果受到各國(guó)廣泛重視。隨著分子蒸餾技術(shù)日趨廣泛的應(yīng)用,其設(shè)備也不斷被改進(jìn)及完善。其發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。
靜止式
靜止式是早出現(xiàn)的一種簡(jiǎn)單、低廉的分子蒸餾設(shè)備。根據(jù)形狀可分為釜式、盤式等。圖3就是一典型靜止釜式分子蒸餾器,加熱器直接加熱置于蒸發(fā)室內(nèi)的料液,冷凝器懸于料液上方。高真空下料液分子飛離液態(tài)表面至冷凝器表面被冷凝成液滴,并由接餾分的漏斗收集。該裝置的主要缺陷是液膜很厚,物料被持續(xù)加熱,容易分解,分離效率低,現(xiàn)已被淘汰。
降膜式
降膜式裝置也是早期形式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。物料從進(jìn)料口進(jìn)入,經(jīng)分布器后在重力的作用下沿蒸發(fā)表面形成連續(xù)更新的液膜,并在幾秒鐘內(nèi)被加熱。輕組分從蒸發(fā)面逸出飛向冷凝面,然后在冷凝面冷卻成液態(tài)流出被收集,殘余的液體從重組分出口流出。這種裝置的蒸餾效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于靜止式分子蒸餾器,但由于蒸發(fā)面上的物料受流量和粘度的影響不能形成均勻的液膜,有時(shí)甚至不能完全覆蓋蒸發(fā)面,并且靠重力流動(dòng)的液膜處于層流狀態(tài),傳質(zhì)傳熱效率不高,因而嚴(yán)重影響了蒸發(fā)有效面積和蒸餾效率。
我國(guó)研究人員錢德康在對(duì)傳統(tǒng)降膜式蒸餾器改進(jìn)后發(fā)明了內(nèi)循環(huán)薄膜分子蒸餾設(shè)備。這套設(shè)備的獨(dú)特之處在于采用了軸流泵,使料液能反復(fù)循環(huán)被蒸餾。軸流泵將料液自底部吸入,經(jīng)循環(huán)管上升到真空室,在分散元件和液體分配器的作用下料液形成液膜沿蒸發(fā)面自然流下,蒸餾出的輕組分從頂部被抽到冷凝室被冷凝,殘余液落到底部,又被軸流泵送到真空室,反復(fù)循環(huán),直到獲得合格的產(chǎn)品,這就相當(dāng)于多級(jí)分子蒸餾。該裝置流程簡(jiǎn)單,運(yùn)行成本低,蒸餾效率高,已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家。
刮膜式
刮膜式是目前應(yīng)用廣的一種分子蒸餾器形式,它是對(duì)降膜式分子蒸餾器的有效改進(jìn),與降膜式的大區(qū)別在于刮膜器的介入。刮膜器將料液在蒸發(fā)面上刮成厚度均勻,連續(xù)更新的渦流液膜,大大增強(qiáng)了傳質(zhì)傳熱效率并有效控制了液膜厚度(0.25-0.76mm)、均勻性和物料停留時(shí)間,使蒸餾效率明顯提高,熱分解顯著降低。
現(xiàn)國(guó)內(nèi)外分子蒸餾裝置的設(shè)計(jì)主要靠經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí),缺乏理論的指導(dǎo),因而還沒(méi)有重大突破,根源在于對(duì)分子蒸餾工藝?yán)碚撗芯亢鼙∪?,缺乏關(guān)鍵的數(shù)據(jù),傳熱傳質(zhì)機(jī)理也沒(méi)有完全揭示,這些都是化工研究者們努力的方向,使分子蒸餾能真正成為一門實(shí)用的技術(shù)。
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