分子蒸餾中，物料在蒸發(fā)器表面的均勻分布是保證分離效率的核心前提(若分布不均，會導致局部膜厚過厚、傳熱效率下降，或膜厚過薄、物料過熱分解)。進料系統(tǒng)通過計量泵穩(wěn)定流量+分布器精準布液的協(xié)同作用實現(xiàn)均勻分布，而高粘度物料(粘度>1000 cP)因流動性差，需針對性優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。
一、常規(guī)進料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與均勻分布原理
進料系統(tǒng)的核心組件包括計量單元(計量泵) 和分布單元(分布器)，二者配合從“流量穩(wěn)定”和“空間均布”兩個維度保證物料均勻覆蓋蒸發(fā)器表面。
1. 計量泵：穩(wěn)定進料流量，避免膜厚波動
計量泵的核心作用是精確控制單位時間的進料量，確保物料在蒸發(fā)器表面形成厚度穩(wěn)定的液膜(液膜厚度通常需控制在0.1~1mm，過厚會導致輕組分難以逸出，過薄易干壁)。
- 常用類型及特點：
- 柱塞計量泵：通過柱塞往復運動定量推送物料，精度高(流量誤差≤±1%)，適用于中低粘度物料(<500 cP)，但對含顆粒物料敏感(易磨損密封件)。
- 蠕動計量泵：通過擠壓軟管推送物料，無接觸污染，適合含少量顆粒或易污染的物料，精度略低于柱塞泵(誤差≤±3%)，但對高粘度物料的適應(yīng)性優(yōu)于柱塞泵。
- 齒輪計量泵：通過齒輪嚙合間隙定量輸送，適用于中高粘度物料(500~5000 cP)，流量穩(wěn)定且耐高壓，缺點是存在齒輪間隙導致的微量脈動(需搭配阻尼器消除)。
- 對均勻性的影響：計量泵的流量穩(wěn)定性直接決定液膜厚度的一致性。例如，若進料量突然增大，蒸發(fā)器表面液膜會局部變厚，輕組分在逸出前可能被重組分裹挾帶走，降低分離純度；若流量驟減，局部液膜過薄，物料易受蒸發(fā)器高溫影響分解。
2. 分布器：將物料均勻“鋪展”在蒸發(fā)器表面
分布器是物料進入蒸發(fā)器后的“第一次分配”裝置，需根據(jù)蒸發(fā)器類型(降膜式、刮膜式、離心式)設(shè)計結(jié)構(gòu)，確保物料沿蒸發(fā)器軸向/徑向均勻分布。
- 與蒸發(fā)器匹配的分布器設(shè)計：
- 降膜式蒸發(fā)器的分布器：
蒸發(fā)器特點是物料依靠重力沿壁面自然流下，形成液膜。分布器需引導物料“沿圓周均勻布液”，避免局部匯聚。
常用結(jié)構(gòu)：槽式分布器(頂部設(shè)環(huán)形槽，槽底沿圓周均勻開設(shè)導流孔/導流槽，物料先進入環(huán)形槽緩沖，再通過導流孔沿壁面流下)；溢流堰式分布器(環(huán)形堰板控制液位，物料從堰板邊緣均勻溢流至蒸發(fā)器壁面，適合低粘度物料)。
- 刮膜式蒸發(fā)器的分布器：
蒸發(fā)器依賴刮板強制將物料刮成均勻液膜，分布器需配合刮板的旋轉(zhuǎn)軌跡，確保物料在刮板作用前“初步鋪開”。
常用結(jié)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)式分布器(與刮板同軸旋轉(zhuǎn)，底部設(shè)傾斜導流片，物料隨分布器旋轉(zhuǎn)被甩出，均勻落在蒸發(fā)器內(nèi)壁，再由刮板進一步刮薄)；多孔環(huán)式分布器(環(huán)形管上沿圓周均勻開孔，物料從孔中噴出至壁面，配合刮板旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)二次均布)。
- 離心式蒸發(fā)器的分布器：
蒸發(fā)器通過高速旋轉(zhuǎn)(1000~5000 rpm)產(chǎn)生離心力，使物料沿徑向鋪開。分布器需將物料精準送至旋轉(zhuǎn)盤中心，避免偏心導致的液膜厚度不均。
常用結(jié)構(gòu)：中心插管式分布器(進料管直達旋轉(zhuǎn)盤中心，管端設(shè)錐形導流頭，物料沿導流頭斜面流至盤中心，在離心力作用下向邊緣均勻擴散)；噴淋式分布器(中心設(shè)環(huán)形噴淋嘴，將物料霧化后均勻噴灑在旋轉(zhuǎn)盤中心區(qū)域，適合低粘度、易霧化物料)。
- 關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)：分布器的開孔數(shù)量/位置、導流角度需與蒸發(fā)器直徑匹配(如直徑1m的蒸發(fā)器，槽式分布器需至少開設(shè)12~16個導流孔，孔間距≤30mm)，確保物料覆蓋無-死角。
二、高粘度物料的進料結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計
高粘度物料(如油脂、樹脂、聚合物熔體)因流動性差(粘度>1000 cP時，重力下難以自然流動)，易在進料系統(tǒng)中滯留、結(jié)塊，導致分布不均。需從流動性改善和強制分布兩方面優(yōu)化結(jié)構(gòu)。
1. 進料前預處理：降低粘度，改善流動性
- 加熱保溫設(shè)計：
- 進料管、計量泵、分布器均需加裝夾套加熱層(通熱水或?qū)嵊?，將物料溫度控制在其軟化點以上(如樹脂類物料加熱至80~120℃，粘度可降低50%~80%)。
- 加熱溫度需精準控制(誤差≤±2℃)，避免過熱導致物料分解(需搭配PID溫控系統(tǒng))。
- 預攪拌/脫氣處理：
- 進料罐設(shè)攪拌裝置(槳式或螺帶式攪拌器，轉(zhuǎn)速50~200 rpm)，防止物料靜置時沉降、分層；
- 增設(shè)脫氣組件(如真空脫氣罐)，去除物料中的氣泡(高粘度物料易裹挾氣泡，進入蒸發(fā)器后氣泡破裂會導致液膜局部破裂，形成干壁)。
2. 計量泵的特殊選型
- 優(yōu)先選擇高粘度適配型計量泵：
- 齒輪計量泵(齒輪間隙大，耐粘稠物料，可輸送粘度≤10000 cP的物料)；
- 螺桿計量泵(通過雙螺桿嚙合推送，無脈動，適合粘度>5000 cP的膏狀物料，如熱熔膠、石蠟)。
- 泵體與物料接觸部分需采用大通道設(shè)計(避免狹窄流道導致的堵塞)，且材質(zhì)選用耐磨材料(如316L不銹鋼，或噴涂陶瓷涂層)。
3. 分布器的強制布液設(shè)計
- 帶動力輔助的分布器：
- 螺旋推進式分布器：在分布器內(nèi)部設(shè)螺旋桿，通過螺旋旋轉(zhuǎn)將高粘度物料“強制推送”至導流孔，避免物料在分布器內(nèi)滯留(適合粘度5000~10000 cP的物料)；
- 超聲振動分布器：在分布器導流槽底部加裝超聲振動片(頻率20~50 kHz)，通過振動破壞物料的粘性內(nèi)聚力，促進其沿壁面流動(適合粘度>10000 cP的高粘彈性物料，如橡膠熔體)。
- 大開口+傾斜角度優(yōu)化：
- 分布器導流孔/導流槽的截面積比常規(guī)設(shè)計增大30%~50%(避免堵塞)；
- 導流槽傾斜角度≥45°(常規(guī)為30°)，利用重力+物料自身重量輔助流動。
- 與蒸發(fā)器刮板的協(xié)同設(shè)計：
刮膜式蒸發(fā)器中，分布器的出料位置需貼近刮板的旋轉(zhuǎn)軌跡，使物料剛接觸蒸發(fā)器壁面就被刮板“即時刮勻”(常規(guī)設(shè)計中物料需先流動一段距離再被刮板作用，高粘度物料易在此階段堆積)。
常規(guī)進料系統(tǒng)通過“計量泵穩(wěn)定流量+分布器空間均布”實現(xiàn)蒸發(fā)器表面的均勻覆蓋，核心是匹配蒸發(fā)器類型設(shè)計分布器結(jié)構(gòu)；高粘度物料則需通過加熱降粘、強制推送、動力輔助分布等特殊設(shè)計，克服流動性差的問題，確保液膜厚度均勻。實際應(yīng)用中，需結(jié)合物料粘度、蒸發(fā)器類型及處理量，綜合優(yōu)化計量泵精度、分布器結(jié)構(gòu)及預處理工藝。
手機版
制藥網(wǎng)手機版
制藥網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號：zyzhan
直播中 
直播中 
直播中 
