分子蒸馏原理及应用

分子蒸馏利用液体混合物中各组分挥发度的差别,使液体混合物部分汽化并随后使蒸汽部分冷凝,从而实现其所含组分的分离,分子蒸馏原理是一种属于传质分离过程的单元操作。蒸馏在炼油、化工、轻工、食品工业等部门广泛应用,例如将原油分离为汽油、煤油、柴油、润滑油,将液化空气分离为氧、氮和各惰性气体等。

方法 工业蒸馏的方法有:①闪急蒸馏。将液体混合物加热后经受一次部分汽化的分离操作。②简单蒸馏。使混合液逐渐汽化并使蒸气及时冷凝以分段收集的分离操作。③精馏。借助回流来实现高纯度和高回收率的分离操作,这是应用广泛的蒸馏方法。

  对于各组分挥发度相等或相近的混合液,为了增加各组分间的相对挥发度,可以在精馏分离时添加溶剂或盐类,这类分离操作称为特殊精馏,其中包括恒沸精馏、萃取精馏和加盐精馏;还有在精馏时混合液各组分之间发生化学反应的,这称为反应精馏。

蒸馏就是利用在某一温度下各物质挥发度不同的特性,分离出液体组合物和从矿石中提取易挥发金属或金属化合物的方法。

    蒸馏广泛用于化学工业和冶金工业中,前者用来提纯一系列纯产品,如精馏酒精,分馏石油等。在冶金工业中,蒸馏用来提取易挥发的金属,尤其在稀有金属生产中,用来分离某些金属(如钛与硅)氯化物,作为提纯稀有金属的方法之一,并用来回收冶金过程中所使用的一些挥发性物质,如醚及其他有机溶液。

分子蒸馏的过程:

短程蒸馏器还适合于进行分子蒸馏。分子流从加热面直接到冷凝器表面。分子蒸馏过程可发如下四步:

1、分子从液相主体向蒸发表面扩散:通常分子蒸馏原理,液相中的扩散速度是控制分子蒸馏速度的主要因素,所以应尽量减薄液层厚度及强化液层的流动。 

2、分子在液层表面上的自由蒸发:蒸发速度随着温度的升高而上升,但分离因素有时却随着温度的升高而降低,所以,应以被加工物质的热稳定性为前提,选择经济合理的蒸馏温度。 

3、分子从蒸发表面向冷凝面飞射:蒸气分子从蒸发面向冷凝面飞射的过程中,可能彼此相互碰撞,也可能和残存于两面之间的空气分子发生碰撞。由于蒸发分子远重于空气分子,且大都具有相同的运动方向,所以它们自身碰撞对飞射方向和蒸发速度影响不大。而残气分子在两面间呈杂乱无章的热运动状态,故残气分子数目的多少是影响飞射方向和蒸发速度的主要因素。 

4、分子在冷凝面上冷凝:只要保证冷热两面间有足够的温度差,冷凝表面的形式合理且光滑则认为冷凝步骤可以在瞬间完成,所以选择合理冷凝器的形式相当重要。


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