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短程蒸餾器
一、概述
許多如石油重渣油、化學(xué)藥品、藥物及天然食品、保健品、脂肪酸等，常常是熱敏性的、粘滯的及/或具有高沸點的物料。要把這些物料從它們的其它組分分離出來，而保持產(chǎn)物的質(zhì)量，只能在低的沸騰溫度甚至是不到沸騰溫度下精餾，且只能在很短的時間里，把熱分解作用或聚合作用減到最小，以消除對產(chǎn)品的破壞。
當(dāng)操作真空度約為500Pa時，可以在薄膜蒸發(fā)器和降膜蒸發(fā)器中進(jìn)行。但是，如果蒸餾必須在中高真空下操作（如壓力在0.001~100Pa之間）就存在問題了。必須選用在產(chǎn)品蒸汽壓不超過通過加熱表面和冷凝表面之間壓降的蒸發(fā)器，因而帶有外置冷凝器的蒸發(fā)器被排除在中高真空范圍的蒸餾過程之外。
相比之下，SPE型短程蒸發(fā)器非常適合于這種應(yīng)用場合，冷凝器被制造在蒸發(fā)器內(nèi)，直接位于加熱蒸發(fā)發(fā)生的對面。所以，短程蒸發(fā)器是項較新的尚未廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，能解決大量常規(guī)蒸餾技術(shù)所不能解決的新形分離技術(shù)。
二、操作過程
SPE型短程蒸發(fā)器由一個帶夾套加熱的圓筒體、內(nèi)冷凝器及轉(zhuǎn)子等部件組成。內(nèi)冷凝器位于蒸發(fā)器的中心，帶刮膜系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子在蒸發(fā)器和冷凝器之間旋轉(zhuǎn)。
蒸餾過程是：物料從蒸發(fā)器的頂部加入，經(jīng)轉(zhuǎn)子上的料液分布器被連續(xù)均勻地分布在加熱面，刮膜器將產(chǎn)品刮成一層極薄、呈湍流狀的液膜。在此過程中，從加熱面上逸出的輕分子，幾乎未經(jīng)碰撞就到冷凝器上冷凝成液，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。
三、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(fā)度不同以實現(xiàn)分離的目的.也就是說,被分離的輕組份液體其飽和蒸汽壓大于系統(tǒng)的壓力時,物料就能被分離,因此系統(tǒng)中的壓力越低(真空度越高)越容易被分離.分子蒸餾是在普通蒸餾的基礎(chǔ)上引進(jìn)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最快的速度捕捉積聚,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(fā)面積,以達(dá)到分子蒸餾的目的,但由于受設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響,實際的設(shè)備不可能達(dá)到理想分子蒸餾的條件,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(kuò)散速度.
2.輕組份的飽和蒸汽壓及系統(tǒng)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(fā)面擴(kuò)散的速度,采用刮膜型式,把物料均勻地在加熱面上刮成很薄的膜,使混合液體中輕組份從液相主體向蒸發(fā)面的擴(kuò)散速度達(dá)到最大,擴(kuò)散時間很短.在設(shè)備內(nèi)部精確放置內(nèi)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(fā)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(dá)到最快的極限速度.輕組份的瞬間凝聚,幾乎不會有阻力降,因此能確保設(shè)備內(nèi)部保持高真空.
分子平均自由程λ=8.589 n/p ?。═/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(diào)節(jié)真空度是改變分子平均自由程最有效的參數(shù),可根據(jù)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(chǎn)品品質(zhì)會產(chǎn)生負(fù)面影響.
四、特點：
短程蒸餾器（分子蒸餾）與普通蒸餾相比有以下特點：
1：其分離操作可在物料沸點溫度下的溫度實現(xiàn)，只要系統(tǒng)的壓力低于物料輕組份的飽和蒸汽壓及加熱面和冷凝面間的距離小于或等于輕組份的分子平均自由程，就能達(dá)到分離目的。
2：普通蒸餾是在物料沸點溫度以上操作的，因此蒸發(fā)與冷凝是一個可逆過程，短程蒸餾器（分子蒸餾）其分離操作可在沸點溫度以下實現(xiàn)的，因此短程蒸餾器（分子蒸餾）的蒸發(fā)與冷凝是一個不可逆過程。
3：普通蒸餾有鼓泡，沸騰現(xiàn)象，短程蒸餾器（分子蒸餾）其分離操作是在沸點溫度以下實現(xiàn)的，因此沒有鼓泡，沸騰現(xiàn)象，有利于整個系統(tǒng)保持較高的真空度。
五、內(nèi)部結(jié)構(gòu):
無錫海源生化設(shè)備有限公司是短程蒸餾器(分子蒸餾)的專業(yè)制造單位,在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時，結(jié)合本公司專業(yè)技術(shù)人員對分子蒸餾的認(rèn)識，取長補(bǔ)短，設(shè)計和制造了精密準(zhǔn)確的短程蒸餾器（分子蒸餾），針對不同的物料選擇不同的刮膜形式來適應(yīng)不同的工藝要求，同時又有不同形式的多種內(nèi)置冷凝器供選擇，以滿足不同分子平均自由程的物料，合理的配置和精密準(zhǔn)確的加工，保證蒸發(fā)面與冷凝面的間距，經(jīng)鏜加工和拋光的蒸發(fā)面使物料流淌更流暢。
六、系統(tǒng)設(shè)備的配置：
合理的系統(tǒng)配置，不但能保證短程蒸餾器（分子蒸餾）的正常運行，也可以避免不合理的投資。一般來說短程蒸餾器（分子蒸餾）的操作真空要求較高，因此在進(jìn)入短程蒸餾器（分子蒸餾）之前，要把物料中對短程蒸餾（分子蒸餾（的真空度產(chǎn)生影響的輕組份（不凝性氣體，低沸點殘留部分）先脫去。實踐證明刮板式薄膜蒸發(fā)器是理想的預(yù)脫裝置，選擇合式的刮板式薄膜蒸發(fā)器能保證短程蒸餾器（分子蒸餾）在高真空狀態(tài)的正常運行。
七、應(yīng)用領(lǐng)域
石化工業(yè)：氨化物、胺、喹啉衍生物、環(huán)氧樹脂、樹脂酸、異氰酸鹽、異丁基酮、過氧化物、液晶、聚乙二醇、硅油、軟化劑等；
制藥工業(yè)：氨基酸酯、高分子中間產(chǎn)品、維生素E、維它命等；
油脂工業(yè)：二甘油酯，二聚脂肪酸，脂肪酸，脂肪酸衍生物，多甘油脂、酸，羊毛酯醇等；
食品工業(yè)：單甘脂、月桂二酸、丙二醇脂、L-乳酸，魚肝油、米糠油、小三麥胚芽油、桂皮油、玫瑰油等；
八、產(chǎn)品規(guī)格
選擇合理的尺寸對短程蒸發(fā)器來說是相當(dāng)重要的，下表列出的為標(biāo)準(zhǔn)尺寸和設(shè)備的外型尺寸。
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