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短程分子蒸馏


基本原理   
       蒸馏是化工单元操作中分离混合液体的一种方法,分为常压蒸馏和减压蒸馏,主要是利用混合液体中各组份的挥发度不同以实现分离的目的。也就是说,被分离的轻组份短程蒸馏器液体其饱和蒸汽压大于系统的压力时,物料就能被分离,因此系统中的压力越低(真空度越高)越容易被分离。短程分子蒸馏设备是在普通蒸馏的基础上引进饱和蒸汽压和分子平均自由程的概念,将脱离液相主体的轻组份分子以快的速度捕捉积聚,也就是加热面到冷凝面的距离等于或小于轻组份分子的逸出自由程,但必须大于重组份的分子平均自由程,为了得到好的捕捉效果,冷凝面积要大于蒸发面积,以达到分子蒸馏的目的,但由于受设备结构的影响,实际的设备不可能达到理想分子蒸馏的条件,只能接近或模拟分子蒸馏,因此我们称之为短程蒸馏器,决定短程蒸馏器分离能力的因素有以下几个方面:1、混合液体中轻组份从液相主体向加热面的扩散速度;2、轻组份的饱和蒸汽压及系统的真空度;3、轻组份分子逸出到捕捉及冷凝积聚的速度(即加热面到冷凝面的距离)。鉴于以上的工作原理,为了提高轻组份从液相主体中向蒸发面扩散的速度,采用刮膜型式,把物料均匀地在加热面上刮成很薄的膜,使混合液体中轻组份从液相主体向蒸发面的扩散速度达到最大,扩散时间很短。在设备内部精确放置内置冷凝器,使加热面与冷凝面之间的距离小于或等于轻组份的分子平均自由程,由蒸发面逸出的分子毫无阻碍地飞射及凝集到冷凝面上,使轻组份的收集积聚达到最快的极限速度。
       轻组份的瞬间凝聚,几乎不会有阻力降,因此能确保设备内部保持高真空。分子平均自由程λ=8.589 n/p(T/M)1/2  n物料粘度 p绝对压力 T绝对温度  M分子量,因此决定分子平均自由程的因素是真空度,加热温度,粘度及分子量。真空度越高(绝对压力越低),分子平均自由程越大,温度越高,分子平均自由程越大,分子平均自由程越小。
       因此,调节真空度是改变分子平均自由程最有效的参数,可根据具体情况即操作成本而定。提高温度也可以增加分子平均自由程,同时也能提高轻组份的饱和蒸汽压,对提高分离能力有较大帮助,但对产品品质会产生负面影响。


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