分子蒸馏设备特点分析与发展历程
- 2013-01-07 09:49:481337
分子蒸馏亦称短程蒸馏.它是一项较新的尚未广泛应用于工业化生产的液-液分离技术．其应用能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的问题.
分子蒸馏与常规蒸馏技术相比有以下特点：
1．普通蒸馏是在沸点温度下进行分离操作:而分子蒸馏只要冷热两个面之间达到足够的温度差.就可以在任何温度下进行分离.因而分子蒸馏操作温度远低于物料的沸点.
2．普通蒸馏有鼓泡.沸腾现象:而分子蒸馏是液膜表面的自由蒸发.操作压力很低.一般为0．1-1Pa数量级,受热时间很短．一般仅为十秒至几十秒.
3．普通蒸馏的蒸发和冷凝是可逆过程.液相和气相之间处于动态相平衡,而在分子蒸馏过程中.从加热面逸出的分子直接飞射到冷凝面上.理论上没有返回到加热面的可能性.所以分子蒸馏没有不易分离的物质.
分子蒸馏技术自上世纪20年代出现以来，由于其独特的分离机制，的分离效果受到各国广泛重视。随着分子蒸馏技术日趋广泛的应用，其设备也不断被改进及完善。其发展大致经历了以下几个阶段。
静止式
静止式是早出现的一种简单、低廉的分子蒸馏设备。根据形状可分为釜式、盘式等。图3就是一典型静止釜式分子蒸馏器，加热器直接加热置于蒸发室内的料液，冷凝器悬于料液上方。高真空下料液分子飞离液态表面至冷凝器表面被冷凝成液滴，并由接馏分的漏斗收集。该装置的主要缺陷是液膜很厚，物料被持续加热，容易分解，分离效率低，现已被淘汰。
降膜式
降膜式装置也是早期形式，结构简单。物料从进料口进入，经分布器后在重力的作用下沿蒸发表面形成连续更新的液膜，并在几秒钟内被加热。轻组分从蒸发面逸出飞向冷凝面，然后在冷凝面冷却成液态流出被收集，残余的液体从重组分出口流出。这种装置的蒸馏效率远远高于静止式分子蒸馏器，但由于蒸发面上的物料受流量和粘度的影响不能形成均匀的液膜，有时甚至不能完全覆盖蒸发面，并且靠重力流动的液膜处于层流状态，传质传热效率不高，因而严重影响了蒸发有效面积和蒸馏效率。
我国研究人员钱德康在对传统降膜式蒸馏器改进后发明了内循环薄膜分子蒸馏设备。这套设备的独特之处在于采用了轴流泵，使料液能反复循环被蒸馏。轴流泵将料液自底部吸入，经循环管上升到真空室，在分散元件和液体分配器的作用下料液形成液膜沿蒸发面自然流下，蒸馏出的轻组分从顶部被抽到冷凝室被冷凝，残余液落到底部，又被轴流泵送到真空室，反复循环，直到获得合格的产品，这就相当于多级分子蒸馏。该装置流程简单，运行成本低，蒸馏效率高，已经申请了国家。
刮膜式
刮膜式是目前应用广的一种分子蒸馏器形式，它是对降膜式分子蒸馏器的有效改进，与降膜式的大区别在于刮膜器的介入。刮膜器将料液在蒸发面上刮成厚度均匀，连续更新的涡流液膜，大大增强了传质传热效率并有效控制了液膜厚度（0.25-0.76mm）、均匀性和物料停留时间，使蒸馏效率明显提高，热分解显著降低。
现国内外分子蒸馏装置的设计主要靠经验认识，缺乏理论的指导，因而还没有重大突破，根源在于对分子蒸馏工艺理论研究很薄弱，缺乏关键的数据，传热传质机理也没有完全揭示，这些都是化工研究者们努力的方向，使分子蒸馏能真正成为一门实用的技术。