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真空蒸餾概述及其裝置
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真空蒸餾工藝在石油化工中使用較普遍，與大氣壓下蒸餾相比，它有許多特點:使沸點降低;分解聚合物危險性小，能夠低溫處理;容易加熱，熱損失小;空氣中的氧、水蒸氣等成分的影響減小湘對揮發(fā)度大;平衡關(guān)系改變(如共沸點消失等)。但它也有不足之處:冷凝器、捕集器均要求低溫;傳熱方式有一定要求;設(shè)備費及操作費較大。
按蒸餾系統(tǒng)操作壓力的不同，真空蒸餾可分為:
①減壓蒸餾常見的減壓蒸餾過程，大多在104Pa以上的壓力范圍內(nèi)操作。減壓蒸餾機理與常壓蒸餾差不多，常壓蒸餾裝置形式基本上可用。
②粗真空蒸餾壓力范圍為1.O*104Pa-2.7x102Pa，氣體的流動屬粘滯態(tài)。在這個壓力范圍內(nèi)進行蒸餾操作是容易實現(xiàn)的。
③低真空蒸餾壓力范圍為2.7*102Pa-1.OPa，此時氣體接近過渡流狀態(tài)，對真空蒸餾裝置的選型、設(shè)計、制造、安裝、操作等都有較為嚴(yán)格的要求。
④準(zhǔn)分子蒸餾壓力范圍為1.0-1.0*10-2Pa，此時，氣體分子的平均自由程與蒸餾器尺寸相近，氣體呈過渡流狀態(tài)。
⑤分子蒸餾操作壓力在1.33*10-2Pa以下。在分子蒸餾或準(zhǔn)分子蒸餾裝置中，氣體的流動為分子的自由運動，也就是說，可以忽視該系統(tǒng)中的其它分子的碰撞和干擾，此時，蒸餾過程受來自液面的蒸發(fā)所支配。
真空蒸餾裝置：
1、間歇式蒸餾裝置
間歇式真空蒸餾裝置，在實驗室及小批量生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。其主要部件為:
①蒸餾罐
為外壓容器，一般采用蛇管或夾套型換熱器，用水蒸氣或油加熱。為改善傳熱狀況，大多數(shù)罐上裝有攪拌器，也可設(shè)置原料預(yù)熱器或強制循環(huán)加熱器。原料的加熱、脫氣、蒸餾等工序均在罐內(nèi)進行。
②冷凝器
通常選用列管式(蒸氣走殼程)、旋板式(蒸氣走直通道)冷凝器。冷凝器和蒸餾罐通常是分開設(shè)置的。但有時也可將其直接放在蒸餾罐的上部構(gòu)成一體。
③阱
由于從冷凝器出來的氣體包括冷凝液溫度下的蒸氣及不可凝氣體，有的真空泵不適宜抽除這些蒸氣。為了保護真空泵和對蒸餾出物質(zhì)進行捕集，常采用機械阱、低溫阱或吸附阱。機械阱有離心型(旋風(fēng)式、旋流板式)、碰撞型(擋板式、傘形、折流板式等)及氣濾型(金屬絲網(wǎng)過濾器、干式填充式等)。
2.連續(xù)燕餾裝置
這類裝置處于間歇式蒸餾裝置和精餾裝置之間，與間歇式相比，它沒有長時間的高溫加熱部分，對熱的安全性高。此外，裝置的容量小，能夠經(jīng)常地進行連續(xù)操作，并有一定程度的精餾效果。由于它本身受到預(yù)熱和停留時間的限制，因此只能用于相對揮發(fā)度較大，分離性較好的場合。一般用來進行脫氣、脫水、脫溶劑和脫臭等操作。
3。連續(xù)精餾塔
①板式塔常壓所用的各種板式塔，全部可用于真空蒸餾。為減少壓力損失，多采用沒有穿孔效應(yīng)及壓降少的板型如噴射板、穿流柵板等。
②填料塔真空精餾時多采用填料塔。一般常壓填料塔中所用的各種填料均可在真空精餾塔中使用。由于鮑爾環(huán)填料、波紋網(wǎng)填料以及壓延孔板波紋填料的壓力損失非常小，更適于作為真空蒸餾的填料。
③薄膜塔在薄膜塔中，液體和蒸氣之間不斷地進行著蒸發(fā)和冷凝，從而帶來一定的精餾效果。
④旋轉(zhuǎn)塔為了減少板式塔和填料塔的壓力損失，保證良好的氣液接觸和提高精餾效果，提出了旋轉(zhuǎn)式真空精餾塔。一般的結(jié)構(gòu)是由一個旋轉(zhuǎn)的作冷卻用的內(nèi)圓筒和一個固定的作加熱用的外圓筒組合而成。旋轉(zhuǎn)圓筒的轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘幾百甚至幾千轉(zhuǎn)，冷凝液受離心力的作用飛向外圓筒，在此重新再蒸發(fā)，如此不斷反復(fù)地冷凝蒸發(fā)來進行精餾。為了加強液膜中的攪拌效果，還有在貼近外圓筒的內(nèi)表面設(shè)置攪拌槳葉或攪拌刷的結(jié)構(gòu)型式等。旋轉(zhuǎn)塔大多用在實驗室規(guī)模，可用于1Pa的高真空精餾裝置。 |
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