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)所不能解決的問題。
一套完整的分子蒸餾設(shè)備主要包括:分子蒸發(fā)器、脫氣系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻真空系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。分子蒸餾裝置的重要部分是分子蒸發(fā)器,其種類主要有3種:(1)降膜式:為早期形式,結(jié)構(gòu)簡單,但由于液膜厚,效率差,當(dāng)今世界各國很少采用;(2)刮膜式:形成的液膜薄,分離效率高,但較降膜式結(jié)構(gòu)復(fù)雜;(3)離心式:離心力成膜,膜薄,蒸發(fā)效率高,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,真空密封較難,設(shè)備的制造成本高。為提升分離效率,往往需要采用多級串聯(lián)使用而實(shí)現(xiàn)不同物質(zhì)的多級分離。
短程分子蒸餾國內(nèi)與國外的對比。上海提供分子蒸餾系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品問題解決方案
短程蒸餾(又叫分子蒸餾)是一種熱分離工藝,主用于分離熱敏性產(chǎn)物。短程蒸餾的特點(diǎn)是產(chǎn)物停留時(shí)間短、工藝蒸發(fā)溫度低,力求讓蒸餾產(chǎn)物受到盡量小的熱應(yīng)力??梢?,短程蒸餾是一種非常溫和的蒸餾過程。
短程蒸餾配套真空系統(tǒng),通過降低操作壓力,達(dá)到降低產(chǎn)物沸點(diǎn)的目的。這是一種連續(xù)分離過程,其產(chǎn)物停留時(shí)間低至數(shù)十秒(而其他常規(guī)分離方法的停留時(shí)間達(dá)到數(shù)小時(shí)!)。
所以,在常規(guī)蒸餾工藝中(無論是連續(xù)的循環(huán)、膜式蒸餾,還是非連續(xù)的批次蒸餾),由于高溫、長停留時(shí)間而分解的產(chǎn)品,用短程蒸餾就能夠順利分離。例如,高分子有機(jī)化合物用常規(guī)蒸餾方法來分離時(shí),較高工藝溫度(如超過200℃)會(huì)導(dǎo)致其熱敏性的分子鏈裂解。因此高分子有機(jī)化合物的分離幾乎都會(huì)使用短程蒸餾。
短程蒸餾的工藝壓力和溫度范圍通常在1到1x10-3 mbar、150到280℃。
短程蒸餾特別適合以下熱敏性產(chǎn)物的蒸餾、蒸發(fā)、濃縮和汽提:
甘肅操作方便提供分子蒸餾系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)短程分子蒸餾有哪些優(yōu)點(diǎn)。
常規(guī)蒸餾,不論常壓下的,或者是真空下的粗真空蒸餾與低真空蒸餾,利用的原理都是根據(jù)不同物質(zhì)的沸點(diǎn)差,也就是揮發(fā)性的不同,對其進(jìn)行分離提純。但是如果混合物的沸點(diǎn)相同或者很接近的情況下,常規(guī)的蒸餾就無法進(jìn)行下去了。而分子蒸餾利用的則是物質(zhì)間不同的分子運(yùn)動(dòng)平均自由程來實(shí)現(xiàn)分離。什么是分子運(yùn)動(dòng)平均自由程?一個(gè)分子連續(xù)兩次碰撞間飛行距離的平均值。它的大小取決于分子的密度。因此進(jìn)行分子蒸餾需要滿足的是混合物分子的平均自由程需要存在差異,且差異越大越好。而要滿足足夠大的分子運(yùn)動(dòng)平均自由程,就需要保證足分子蒸餾的實(shí)現(xiàn)過程,簡單地說,加熱混合液體后,物料分子受熱蒸發(fā)逸出液面,其中輕重分子的平均自由程不同,輕分子的自由程大,而重分子的自由程小。因此在離液面小于輕分子自由程、而大于重分子的自由程的某處,設(shè)置一冷凝面,輕分子就會(huì)在抵達(dá)該冷凝面時(shí)而被冷凝,冷凝后輕分子組分無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡,就會(huì)不斷從液面逸出被冷凝面捕獲,而重分子則因到不達(dá)冷凝面,很快就趨于動(dòng)態(tài)平衡,從而實(shí)現(xiàn)混合物的分離。另外常規(guī)真空蒸餾因?yàn)橐揽糠悬c(diǎn)差,因此蒸餾過程中需要在沸點(diǎn)溫度下進(jìn)行,而分子蒸餾只要滿足一定的蒸發(fā)率即可。
分子蒸餾設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、在刮板蒸發(fā)器的基礎(chǔ)上在內(nèi)部安置一個(gè)冷凝器。當(dāng)進(jìn)料混合物受熱后某輕物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)至一定距離時(shí)碰到冷凝器即被凝結(jié)成液體分離出來,重物質(zhì)而沿器壁流下。由于輕物質(zhì)汽相在內(nèi)部即被冷凝,使得真空壓降小可保持設(shè)備內(nèi)較高真空度。2、高真空:短程蒸餾特殊的構(gòu)造設(shè)計(jì),允許操作壓力達(dá)到低的操作真空,實(shí)驗(yàn)規(guī)模的設(shè)備真空可達(dá),即使工業(yè)規(guī)模的設(shè)備也能達(dá)到1-5Pa。3、操作溫度遠(yuǎn)低于物料的沸點(diǎn):由于短程蒸餾采用中心冷凝,物料流動(dòng)截面積等于蒸發(fā)表面,使得蒸發(fā)器和冷凝器之間只存在輕微的壓降,也就是說真空系統(tǒng)尾端真空度幾乎和蒸發(fā)器的真空接近。低的工作壓力確保了低的蒸餾溫度,因此短程蒸餾是目前來說溫和的蒸餾方式。4、分子蒸餾設(shè)備特點(diǎn):混合物的分離是由于不同種類的分子逸出液面的平均自由程不同的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的,并不需要完全沸騰,所以蒸發(fā)器內(nèi)物料實(shí)際蒸發(fā)溫度略低于著空下條件下物料理論沸點(diǎn)。這點(diǎn)與蒸餾有本質(zhì)的區(qū)別。5、短程蒸餾受熱時(shí)間短:由采用垂直刮板成膜設(shè)計(jì),物料在加熱壁上的停留時(shí)間短,對其他蒸餾而言,受熱時(shí)間一般較長(30分鐘以上甚至幾十個(gè)小時(shí)),而短程蒸餾為十幾秒。由于短程蒸餾加熱壁與冷凝器間有嚴(yán)格的距離要求。短程分子蒸餾在化工行業(yè)的應(yīng)用。
分子蒸餾的過程
物料從蒸發(fā)器的頂部加入,經(jīng)轉(zhuǎn)子上的料液分布器將其連續(xù)均勻地分布在加熱面上,隨即刮膜器將料液刮成一層極薄、呈湍流狀的液膜,并以螺旋狀向下推進(jìn)。在此過程中,從加熱面上逸出的輕分子,經(jīng)過短的路線或幾乎未經(jīng)碰撞就到內(nèi)置冷凝器上冷凝成液,并沿冷凝器管流下,通過位于蒸發(fā)器底部的出料管排出;殘液即重分子在加熱區(qū)下的圓形通道中收集,再通過側(cè)面的出料管中流出。
分子蒸餾的特點(diǎn)
1、普通蒸餾在沸點(diǎn)溫度下進(jìn)行分離,分子蒸餾可以在任何溫度下進(jìn)行,只要冷熱兩面間存在著溫度差,就能達(dá)到分離目的。
2、普通蒸餾是蒸發(fā)與冷凝的可逆過程,液相和氣相間可以形成相平衡狀態(tài);而分子蒸餾過程中,從蒸發(fā)表面逸出的分子直接飛射到冷凝面上,中間不與其它分子發(fā)生碰撞,理論上沒有返回蒸發(fā)面的可能性,所以,分子蒸餾過程是不可逆的。
3、普通蒸餾有鼓泡、沸騰現(xiàn)象;分子蒸餾過程是液層表面上的自由蒸發(fā),沒有鼓泡現(xiàn)象。
4、表示普通蒸餾分離能力的分離因素與組元的蒸汽壓之比有關(guān),表示分子蒸餾分離能力的分離因素則與組元的蒸汽壓和分子量之比有關(guān),并可由相對蒸發(fā)速度求出。
短程分子蒸餾比傳統(tǒng)蒸餾的優(yōu)勢有哪些?海南提供分子蒸餾系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)
短程分子蒸餾主要應(yīng)用在化學(xué)、醫(yī)藥、石化、香料、塑料以及油料等工業(yè)領(lǐng)域。上海提供分子蒸餾系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品問題解決方案
分子蒸餾是一種特殊的液--液分離技術(shù),不同于傳統(tǒng)蒸餾依靠沸點(diǎn)差分離原理,而是靠不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)平均自由程的差別實(shí)現(xiàn)分離。
當(dāng)液體混合物沿加熱板流動(dòng)并被加熱,輕、重分子會(huì)逸出液面而進(jìn)入氣相,由于輕、重分子的自由程不同,因此,不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動(dòng)距離不同,若能恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置一塊冷凝板,則輕分子達(dá)到冷凝板被冷凝排出,而重分子達(dá)不到冷凝板沿混合液排出。這樣,達(dá)到物質(zhì)分離的目的。
在沸騰的薄膜和冷凝面之間的壓差是蒸汽流向的驅(qū)動(dòng)力,對于微小的壓力降就會(huì)引起蒸汽的流動(dòng)。在1mbar下運(yùn)行要求在沸騰面和冷凝面之間非常短的距離,基于這個(gè)原理制作的蒸餾器稱為短程蒸餾器。短程蒸餾器(分子蒸餾)有一個(gè)內(nèi)置冷凝器在加熱面的對面,并使操作壓力降到0.001mbar。
短程蒸餾器工作在1~0.001mbar壓力下進(jìn)行熱分離。它較低的沸騰溫度,非常適合熱敏性、高沸點(diǎn)物。其基本構(gòu)成:帶有加熱夾套的圓柱型筒體,轉(zhuǎn)子和內(nèi)置冷凝器;在轉(zhuǎn)子的固定架上精確裝有刮膜器和防飛濺裝置。內(nèi)置冷凝器位于蒸發(fā)器的中心,轉(zhuǎn)子在圓柱型筒體和冷凝器之間旋轉(zhuǎn)。
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