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短程分子蒸餾


基本原理   
       蒸餾是化工單元操作中分離混合液體的一種方法,分為常壓蒸餾和減壓蒸餾,主要是利用混合液體中各組份的揮發度不同以實現分離的目的。也就是說,被分離的輕組份短程蒸餾器液體其飽和蒸汽壓大于系統的壓力時,物料就能被分離,因此系統中的壓力越低(真空度越高)越容易被分離。短程分子蒸餾設備是在普通蒸餾的基礎上引進飽和蒸汽壓和分子平均自由程的概念,將脫離液相主體的輕組份分子以快的速度捕捉積聚,也就是加熱面到冷凝面的距離等于或小于輕組份分子的逸出自由程,但必須大于重組份的分子平均自由程,為了得到好的捕捉效果,冷凝面積要大于蒸發面積,以達到分子蒸餾的目的,但由于受設備結構的影響,實際的設備不可能達到滿意的分子蒸餾條件,只能接近或模擬分子蒸餾,因此我們稱之為短程蒸餾器,決定短程蒸餾器分離能力的因素有以下幾個方面:1、混合液體中輕組份從液相主體向加熱面的擴散速度;2、輕組份的飽和蒸汽壓及系統的真空度;3、輕組份分子逸出到捕捉及冷凝積聚的速度(即加熱面到冷凝面的距離)。鑒于以上的工作原理,為了提高輕組份從液相主體中向蒸發面擴散的速度,采用刮膜型式,把物料均勻地在加熱面上刮成薄的膜,使混合液體中輕組份從液相主體向蒸發面的擴散速度變大,擴散時間短。在設備內部精確放置內置冷凝器,使加熱面與冷凝面之間的距離小于或等于輕組份的分子平均自由程,由蒸發面逸出的分子毫無阻礙地飛射及凝集到冷凝面上,使輕組份的收集積聚達到快的速度。
       輕組份的瞬間凝聚,幾乎不會有阻力降,因此能確保設備內部保持高真空。分子平均自由程λ=8.589 n/p(T/M)1/2  n物料粘度p絕對壓力T絕對溫度M分子量,因此決定分子平均自由程的因素是真空度,加熱溫度,粘度及分子量。真空度越高(絕對壓力越低),分子平均自由程越大,溫度越高,分子平均自由程越大,分子平均自由程越小。
       因此,調節真空度是改變分子平均自由程有效的參數,可根據具體情況即操作成本而定。提高溫度也可以增加分子平均自由程,同時也能提高輕組份的飽和蒸汽壓,對提高分離能力有較大幫助,但對產品品質會產生負面影響。


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