短程蒸餾
短程蒸餾/分子蒸餾器基本原理
短程蒸餾是一種在高真空(<10Pa)條件下,在加熱面上被蒸發(fā)的分子經(jīng)過(guò)盡可能短的距離到達(dá)冷凝面進(jìn)行冷凝,從而實(shí)現(xiàn)液-液分離的蒸餾過(guò)程。當(dāng)加熱面與冷凝面的距離小于或等于操作真空和溫度下的被蒸發(fā)分子的平均自由程時(shí),該蒸餾過(guò)程也被稱為分子蒸餾。它具有蒸餾溫度低、蒸餾真空度高、受熱時(shí)間短、分離程度高等特點(diǎn)。
物料從上法蘭蓋進(jìn)入短程蒸餾器,通過(guò)轉(zhuǎn)子上的分配盤將物料連續(xù)均勻的分布到垂直的筒體加熱面上,物料靠重力下降的同時(shí),被旋轉(zhuǎn)的刮膜裝置在加熱面強(qiáng)制形成薄的湍流狀液膜。
其蒸餾過(guò)程分以下幾個(gè)步驟
一、物料在加熱面上形成液膜的距離到達(dá)內(nèi)置冷凝器并冷凝下來(lái),通過(guò)蒸發(fā)器底部的出料口排出,重組份進(jìn)入短程蒸餾器的殘?jiān)占鄄膫?cè)面的出口排出。
二、被蒸發(fā)的分子在冷凝面上冷凝。
三、蒸餾物和殘留物的收集排放。
性能特點(diǎn)
真空度高、蒸餾溫度低;工作真空:0.1Pa~10 Pa。
傳熱系數(shù)大、蒸發(fā)效率高:于旋轉(zhuǎn)的刮膜裝置將物料在蒸發(fā)筒體內(nèi)表面刮成均勻的薄膜,降低了熱阻,在高真空度下,使得易蒸發(fā)物質(zhì)容易從物料中蒸餾分離出來(lái);由于筒體內(nèi)表面與刮膜器之間的液膜處于劇烈的湍動(dòng)狀態(tài),物料中的不同組份傳遞以及與加熱夾套內(nèi)的加熱介質(zhì)的熱量傳遞都高;此外,由于筒體內(nèi)表面的高光潔度以及刮膜器的不停運(yùn)動(dòng),使得加熱面不容易結(jié)焦、結(jié)垢,也有助于增大總傳熱系數(shù),提高蒸發(fā)效率。
受熱時(shí)間短:進(jìn)入短程蒸餾器的物料由分配盤均勻分布到垂直的加熱面上,在重力和刮膜器的雙重作用下沿長(zhǎng)度有限的加熱面呈螺旋下轉(zhuǎn),在蒸發(fā)器內(nèi)的停留時(shí)間很短,一般為幾秒~幾十秒(平均停留時(shí)間與加熱面長(zhǎng)度、刮膜器的形式及物料的特性、膜厚等參數(shù)相關(guān))。此外,DZ系列短程蒸餾器的“無(wú)死角”設(shè)計(jì),避免了物料在分配盤、加熱面和刮膜系統(tǒng)等部位堆積,減少了熱敏性物質(zhì)的熱聚合和熱分解。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
一、傳動(dòng)與機(jī)械密封設(shè)計(jì),讓設(shè)備長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行
DZ系列短程蒸餾器的傳動(dòng)裝置和機(jī)械密封是為滿足設(shè)備能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行而設(shè)計(jì)制造的,并根據(jù)短程蒸餾器的工況和物料特性確定傳動(dòng)裝置的減速比、機(jī)械密封的潤(rùn)滑方式(強(qiáng)制循環(huán)潤(rùn)滑、靜止?jié)櫥┮约皺C(jī)械密封的冷卻方式。
二、蒸發(fā)筒體整體加工成型,無(wú)中間法蘭連接
短程蒸餾器的蒸發(fā)筒體由內(nèi)筒體和加熱夾套組成。DZ系列短程蒸餾器的筒體均是整體加工成型,蒸發(fā)筒體無(wú)中間法蘭連接。整體加工成型的筒體避免了法蘭連接帶來(lái)的泄漏和物料積留,而且避免了法蘭兩側(cè)出現(xiàn)低溫區(qū),導(dǎo)致蒸發(fā)面得不到有效利用。此外,整體加工成型的筒體可以讓設(shè)備的精度和良好的成膜效果。
三、筒體內(nèi)表面光潔度高,不易粘料
筒體內(nèi)表面作為短程蒸餾器的加熱蒸發(fā)面,對(duì)表面光潔度是有嚴(yán)格的要求的,DZ系列短程蒸餾器的筒體內(nèi)表面在粗加工達(dá)到集合尺寸要求后,通過(guò)精磨使其內(nèi)表面光潔度達(dá)到Ra0.8μm,可以讓內(nèi)表面不易粘料和結(jié)垢,減少物料滯留,提高傳熱傳質(zhì)效率。根據(jù)食品和醫(yī)藥等行業(yè)的要求,還可以采用拋光技術(shù),使其表面光潔度達(dá)到Ra0.2μm。
四、液體分布器和防濺裝置設(shè)計(jì),有效保證產(chǎn)品品質(zhì)
為了提高蒸發(fā)效率,短程蒸餾器的物料連續(xù)均勻的分布到垂直的筒體加熱面上。DZ系列短程蒸餾器的液體分配器不僅能均勻的把物料分布到加熱面上,還能防止少量物料在分布器上長(zhǎng)時(shí)間滯留,對(duì)于高粘度的物料也是如此。
DZ系列短程蒸餾器設(shè)計(jì)和制造,可以確保刮膜裝置長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行,其優(yōu)良的成膜性能使物料的蒸發(fā)過(guò)程變得柔和,不產(chǎn)生飛濺和夾帶,在大多數(shù)情況下,即使無(wú)防濺裝置也能滿足產(chǎn)品要求。當(dāng)處理某些物料和對(duì)產(chǎn)品有要求時(shí),DZ系列短程蒸餾器的防濺裝置可以保證產(chǎn)品品質(zhì)。
刮膜形式
多種刮膜器形式可選,使用范圍廣;
斜凹槽刮塊式、滾筒式;
采用特種PTFE材料工作溫度可達(dá)280℃;
金屬鉸鏈?zhǔn)焦潭ü伟迨埂?br />
應(yīng)用范圍
可代替常規(guī)降膜蒸發(fā)器,用于石化及化工產(chǎn)品的蒸餾、提純、濃縮、脫色使用;
適用于熱敏性,易氧化化學(xué)工業(yè)品的蒸餾精制;
也可用于高沸點(diǎn)產(chǎn)品的蒸餾分離。
典型應(yīng)用
多不飽和脂肪酸(油酸、亞麻酸、魚油脂肪酸(乙酯))及其衍生物的蒸餾精制;
單甘脂的精制;
二聚酸的精制;
VE、植物甾醇的精制;
液晶的蒸餾;
高分子聚合物脫除單體;
其他熱敏性產(chǎn)品的精制。
產(chǎn)品選型
根據(jù)理論推算及多年短程蒸餾的應(yīng)用推廣經(jīng)驗(yàn),短程蒸餾的處理能力和原料(產(chǎn)品)的分子量,物料粘度、操作條件、蒸發(fā)器的有效換熱面積有直接關(guān)系。
常用進(jìn)料速率:100 kg / (m2 h),( 80 - 150 kg /(m2 h))
小規(guī)格: DZ-5有效蒸發(fā)面積0.05平方;
大規(guī)格: DZ-3600有效蒸發(fā)面積36平方;
設(shè)備材質(zhì):SUS304,SUS316L,SAF2205及哈氏合金;
工作溫度:350℃。
升膜式蒸發(fā)器
升膜式蒸發(fā)器又稱爬升膜蒸發(fā)器,它依據(jù)虹吸泵原理操作,根據(jù)在沸騰過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽氣泡的升力,液體和蒸汽并流向上流動(dòng),同時(shí),產(chǎn)生的蒸汽量增加,從而,在管壁上產(chǎn)生流動(dòng)的膜,即液體向上“爬”。并流向上運(yùn)動(dòng)有肋于在液體中產(chǎn)生高度的湍流。
這種蒸發(fā)器的特征是具有長(zhǎng)的加熱管(約為5~7M),但加熱室和沸騰室之間的溫度差也要大,否則,蒸汽流的能量不足于輸送液體和產(chǎn)生爬升的膜。
A:物料進(jìn)口
B:冷凝水出口
C:蒸汽進(jìn)口
D:濃縮液出口
E:二次蒸汽出口
降膜式蒸發(fā)器
在降膜蒸發(fā)器中,液體和蒸汽向下并流流動(dòng),需濃縮的液體預(yù)熱至沸騰溫度,均勻的液膜通過(guò)蒸發(fā)器頂上的液體分布裝置進(jìn)入加熱管,在沸騰溫度下向下流動(dòng)并部分蒸發(fā),往下運(yùn)動(dòng)引入的重力因并流的蒸汽流不斷加強(qiáng)。
在降膜式蒸發(fā)器中,將液體充分潤(rùn)濕加熱面對(duì)裝置的無(wú)故障操作是重要的。如果加熱面沒(méi)有充分潤(rùn)濕,將發(fā)生局部干壁和結(jié)殼,糟糕的情況是加熱管會(huì)被完全堵塞。在臨界情況下,潤(rùn)濕速率隨蒸發(fā)器效數(shù)的增加或劃分而增加,因此,應(yīng)保持單程操作的優(yōu)點(diǎn)。在這種操作方式下,液體和加熱面的接觸時(shí)間幾乎是恒定的。
除了管材尺寸以外,選擇合適的液體分布裝置對(duì)獲得潤(rùn)濕很重要,兩種液體分布裝置。由于加熱管中液體量低且流速快,產(chǎn)品停留時(shí)間頗為短暫,因此,可以溫和地蒸發(fā)熱敏性物料。