設(shè)備

分子蒸餾設(shè)備

（molecular distillation equipment）

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.

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)和冷凝是可逆過程.液相和氣相之間處于動(dòng)態(tài)相平衡,而在分子蒸餾過程中.從加熱面逸出的分子直接飛射到冷凝面上.理論上沒有返回到加熱面的可能性.所以分子蒸餾沒有不易分離的物質(zhì).

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)。分子蒸餾裝置的核心部分是分子蒸發(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。為提高分離效率，往往需要采用多級(jí)串聯(lián)使用而實(shí)現(xiàn)不同物質(zhì)的多級(jí)分離。

1. 降膜式分子蒸餾器

該裝置是采取重力使蒸發(fā)面上的物料變?yōu)橐耗そ迪碌姆绞健⑽锪霞訜?蒸發(fā)物就可在相對(duì)方向的冷凝面上凝縮。降膜式裝置為早期形式，結(jié)構(gòu)簡單，在蒸發(fā)面上形成的液膜較厚，效率差，現(xiàn)在各國很少采用。

2. 刮膜式分子蒸餾裝置

我國在80年代末才開展刮膜式分子蒸餾裝置和工藝應(yīng)用研究。它采取重力使蒸發(fā)面上的物料變?yōu)橐耗そ迪碌姆绞剑珵榱耸拐舭l(fā)面上的液膜厚度小且分布均勻,在蒸餾器中設(shè)置了一硬碳或聚四氟乙烯制的轉(zhuǎn)動(dòng)刮板。該刮板不但可以使下流液層得到充分?jǐn)嚢?還可以加快蒸發(fā)面液層的更新,從而強(qiáng)化了物料的傳熱和傳質(zhì)過程。其優(yōu)點(diǎn)是:液膜厚度小,并且沿蒸發(fā)表面流動(dòng);被蒸餾物料在操作溫度下停留時(shí)間短,熱分解的危險(xiǎn)性較小,蒸餾過程可以連續(xù)進(jìn)行,生產(chǎn)能力大。缺點(diǎn)是:液體分配裝置難以完善,很難保證所有的蒸發(fā)表面都被液膜均勻覆蓋;液體流動(dòng)時(shí)常發(fā)生翻滾現(xiàn)象,所產(chǎn)生的霧沫也常濺到冷凝面上。但由于該裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,價(jià)格相對(duì)低廉,現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)生產(chǎn)中,大部分都采用該裝置。

3. 離心式分子蒸餾裝置

該裝置將物料送到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤中央,并在旋轉(zhuǎn)面擴(kuò)展形成薄膜,同時(shí)加熱蒸發(fā),使之與對(duì)面的冷凝面凝縮,該裝置是目前較為理想的分子蒸餾裝置。但與其它兩種裝置相比,要求有高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤,又需要較高的真空密封技術(shù)。離心式分子蒸餾器與刮膜式分子蒸餾器相比具有以下優(yōu)點(diǎn):由于轉(zhuǎn)盤高速旋轉(zhuǎn),可得到極薄的液膜且液膜分布更均勻,蒸發(fā)速率和分離效率更好;物料在蒸發(fā)面上的受熱時(shí)間更短,降低了熱敏物質(zhì)熱分解的危險(xiǎn);物料的處理量更大,更適合工業(yè)上的連續(xù)生產(chǎn)。

酒精蒸餾設(shè)備

（alcohol distilling equipment）

特點(diǎn):第一，節(jié)能。采用高效低阻的板型，降低釜溫，適量回流，建立合理利用各級(jí)能量的蒸餾流程;盡量采用儀表控制或微機(jī)自控系統(tǒng)，使設(shè)備處于最佳負(fù)荷狀態(tài)。

第二，生產(chǎn)強(qiáng)度高。提高單位塔截面的汽液通量，特別是對(duì)醪塔的設(shè)計(jì)，更應(yīng)注意其汽液比的關(guān)系。使設(shè)備更加緊湊、生產(chǎn)強(qiáng)度和處理能力又能提高的方法之一，采用高效塔板代替原有舊式塔校（塔體不動(dòng)）。

第三，排污性能好。在盡量減少成熟醪中纖維物含量的同時(shí)，對(duì)設(shè)備也要考慮其適應(yīng)含固形物發(fā)酵液的蒸餾，最大限度減少停產(chǎn)清塔的次數(shù)。

第四，充分考慮塔器的放大效應(yīng).特別是對(duì)年產(chǎn)量在15000噸以上的塔設(shè)備，由于塔徑均大于1.5米以上，所以要對(duì)大直徑塔設(shè)備采取積極*措施，以減輕分離效率的降低。

第五，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)降低。在工藝條件許可的情況下，選用塔板結(jié)構(gòu)簡單而效率又高的新型塔板。

裝置原理:

本裝置適用于制藥、食品、輕工、化工等待業(yè)的稀酒精回收，也適用于甲醇等其他溶煤的蒸餾。本裝置根據(jù)用戶的要求，可將30。左右的稀酒精蒸餾至90。-95。酒精，成品酒精度數(shù)要求再高。可加大回流比，但產(chǎn)量就相應(yīng)減少。

采用高效的不銹鋼波紋填料。蒸餾塔體采用不銹鋼制作，從而是防止了鐵屑堵塞填料的現(xiàn)象，延長了裝置的使用期限。本裝置中凡接觸酒精的設(shè)備部分如冷凝器、穩(wěn)壓罐、冷卻蛇管等均采用不銹鋼，以確保成品酒精不被污染。蒸餾釜采用可拆式U型加熱管，在檢修時(shí)可將U型加熱管移出釜外，便于對(duì)加熱管外壁及蒸餾釜內(nèi)壁進(jìn)行清洗。本裝置可間歇生產(chǎn)，也可連續(xù)生產(chǎn)。

能力參數(shù):

減壓蒸餾設(shè)備（atmospheric-vacuum distillation unit） 常減壓蒸餾裝置通常包括三部分:

（1）原油預(yù)處理。采用加入化學(xué)物質(zhì)和高壓電場(chǎng)聯(lián)合作用下的電化學(xué)法除去原油中混雜的水和鹽類。

（2）常壓蒸餾。原油在加熱爐內(nèi)被加熱至370℃左右，送入常壓蒸餾塔在常壓（1大氣壓）下蒸餾出沸點(diǎn)較低的汽油和柴油餾分，殘油是常壓重油。

（3）減壓蒸餾。常壓重油再經(jīng)加熱爐被加熱至410℃左右，進(jìn)入減壓蒸餾塔在約8.799千帕（60毫米汞柱）絕壓下蒸餾，餾出裂化原料的潤滑油原料，殘油為減壓渣油。參見原油蒸餾。

精油蒸餾設(shè)備

精油蒸餾設(shè)備，包括用管道相互連接的蒸餾釜、蒸餾塔、冷凝器、油水分離器，釜下部側(cè)面的蒸汽進(jìn)口管一路連接釜內(nèi)的水平安置的環(huán)形氣管，環(huán)形氣管垂直向上均勻安裝著帶有射流口的外圍射流器，另一路連接位于釜中央裝有帶有渦輪室的中央射流器，中央射流器圓管外壁分布著射流口，圓管中心為攪拌中軸，中軸下端裝有葉片式攪拌器，渦輪室內(nèi)中軸上裝有渦輪。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單易于制造，工藝流程短、熱壓分布均勻、提取效率高，適用于小型加工企業(yè)使用。

水蒸氣蒸餾設(shè)備

水氣蒸餾是用來分散以及提純液態(tài)或者固態(tài)有機(jī)化合物的一種要領(lǐng)，經(jīng)常使用于下列幾種環(huán)境:（1）某些沸點(diǎn)高的有機(jī)化合物，在常壓下蒸餾雖可與副產(chǎn)物分散，但易被破壞;（2）混淆物中含有大量樹脂狀雜質(zhì)或者不揮發(fā)性雜質(zhì)，采用蒸餾、萃取等要領(lǐng)都難以分散;（3）從較多固體反應(yīng)物中分散出被吸附的液體。

基本原理

按照道爾頓分壓定律，當(dāng)與水不相混溶的物質(zhì)與水并存時(shí)，全般系統(tǒng)的蒸氣壓應(yīng)為各組分蒸氣壓之以及，即:

p= pA+ pB

其中p 代表總的蒸氣壓，pA為水的蒸氣壓，pB 為與水不相混溶物質(zhì)的蒸氣壓。

當(dāng)混淆物中各組分蒸氣壓總以及等于外界大氣壓時(shí)，這時(shí)候的溫度即為它們的沸點(diǎn)。此沸點(diǎn)比各組分的沸點(diǎn)都低。是以，在常壓下應(yīng)用水氣蒸餾，就能在低于100℃的環(huán)境下將高沸點(diǎn)組分與水一路蒸出來。由于總的蒸氣壓與混淆物中兩者間的相對(duì)于量無關(guān)，直至其中一組分幾乎移去，溫度才上漲至留在瓶中液體的沸點(diǎn)。我們懂得，混淆物蒸氣中各個(gè)氣體分壓（pA，pB）之比等于它們的物質(zhì)的量（nA，nB）之比，即:

而nA=mA/MA;nB=mB/MB。其中

mA、mB為各物質(zhì)在肯定是容量中蒸氣的質(zhì)量，MA、MB為物質(zhì)A以及B的相對(duì)于份子質(zhì)量。是以:

可見，這兩種物質(zhì)在餾液中的相對(duì)于證量（就是它們?cè)谡魵庵械南鄬?duì)于證量）與它們的蒸氣壓以及相對(duì)于份子質(zhì)量成正比。

以苯胺為例，它的沸點(diǎn)為184.4℃，且以及水不相混溶。當(dāng)以及水一路加熱至98.4℃時(shí)，水的蒸氣壓為95.4 kPa，苯胺的蒸氣壓為5.6 kPa，它們的總壓力靠近大氣壓力，于是液體就開始沸騰，苯胺就隨水氣一路被蒸餾出來，水以及苯胺的相對(duì)于份子質(zhì)量別離為18以及93，代入上式:

即蒸出3.3 g水可以容或者帶出1 g苯胺。苯胺在溶液中的組分占23.3%。測(cè)試中蒸出的水量往往超過計(jì)算值，由于苯胺微溶于水，測(cè)試中尚有一部分水氣不遑與苯胺充分接觸便離開蒸餾燒杯的緣故。

哄騙水氣蒸餾來分散提純物質(zhì)時(shí)，要求此物質(zhì)在100℃擺布時(shí)的蒸氣壓至少在1.33 kPa擺布。要是蒸氣壓在 0.13~0.67 kPa，則其在餾出液中的含量僅占1%，甚至更低。為了要使餾出液中的含量增高，就要想辦法提高此物質(zhì)的蒸氣壓，也就是說要提高溫度，使蒸氣的溫度超過100℃，即要用過熱水氣蒸餾。例如ben甲醛（沸點(diǎn)178℃），進(jìn)行水氣蒸餾時(shí)，在97.9℃沸騰，這時(shí)候pA=93.8 kPa，pB=7.5 kPa，則:

這時(shí)候餾出液中ben甲醛占32.1%。

假如導(dǎo)入133℃過熱蒸氣，ben甲醛的蒸氣壓可達(dá)29.3kPa，故而只要有72 kPa的水氣壓，就可使系統(tǒng)沸騰，則:

這樣餾出液中ben甲醛的含量就提高到了70.6%。

應(yīng)用過熱水氣還具有使水氣冷凝少的長處，為了防止過熱蒸氣冷凝，可在蒸餾瓶下保溫，甚至加熱。

從上面的分析可以看出，施用水氣蒸餾這種分散要領(lǐng)是有條件限定的，被提純物質(zhì)必需具備以下幾個(gè)條件:（1）不溶或者難溶于水;（2）與沸水永劫間并存而不發(fā)生化學(xué)反應(yīng);（3）在100℃擺布必需具有肯定似的蒸氣壓（一般不小于1.33 kPa）。

裝置

真空蒸餾裝置

（vacuum distillation plant） 一些化合物具有很高的沸點(diǎn)。要使這類化合物沸騰，最好是降低化合物沸騰時(shí)的壓力而不是提高溫度。一但壓力降低到化合物的蒸汽壓（在一定的溫度下），化合物就開始沸騰，蒸餾作用就可進(jìn)行。這項(xiàng)技術(shù)被稱為真空蒸餾，且以真空汽化器的形式常見于實(shí)驗(yàn)室。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于大氣壓下沸點(diǎn)超過其分解溫度的化合物是很有用的，在大氣壓下讓這類化合物沸騰的嘗試，都會(huì)使其分解。

使用

1. 安裝真空蒸餾的儀器時(shí)，必須選擇大小合適的橡皮塞，最好選用磨口真空蒸餾裝置。

2. 蒸餾液內(nèi)含有大量的低沸點(diǎn)物質(zhì)，需先在常壓下蒸餾，使大部分防物蒸出，然后用水泵減壓蒸餾，使低沸點(diǎn)物除盡。

3. 停止加熱，回收低沸物，檢查儀器各部分連接情況，使之密合。

4. 開動(dòng)油泵，再慢慢關(guān)閉安全閥，并觀察壓力計(jì)上壓力是否到達(dá)要求，如達(dá)不到要求，可用安全閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5. 待壓力達(dá)到恒定合乎要求時(shí)，再開始加熱蒸餾瓶，精餾單體時(shí)，應(yīng)在蒸餾瓶內(nèi)加入少許沸石 （一般使用油浴，其溫度高于蒸餾液沸點(diǎn)的20~30℃，難揮發(fā)的高沸點(diǎn)物在后階段可高30~50℃）。6. 蒸餾結(jié)束，先移去熱源，待稍冷些，再同時(shí)逐漸打開安全活塞，等壓力計(jì)內(nèi)水銀柱平衡下降時(shí)，停止抽氣，等系統(tǒng)內(nèi)外壓力平衡后，拆下儀器，冼凈。