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1、1第三章分子蒸鎦分子蒸餾的基本原理常用的分子蒸餾方法，運用相關的基本理論和方法描述分子蒸餾過程。結合二元連續(xù)分子蒸餾過程，關聯(lián)分子蒸餾主要設計變量或操作條件與分離過程關系。選擇適宜設計變量或操作參數(shù)，進行分子蒸餾塔設計和實際分子蒸餾過程的分析診斷。2回顧3精餾塔是提供混合物氣、液兩相接觸條件、實現(xiàn)傳質(zhì)過程的設備。該設備可分為兩類，一是板式塔，二是填料塔板式精餾塔如圖所示。氣、液兩相在塔內(nèi)逆向流動，氣相從下至上流動，液相依靠重力自上向下流動，在塔板上接觸進行傳質(zhì)。兩相在塔內(nèi)各板逐級接觸中兩相的組成發(fā)生階躍式的變化，故稱板式塔為逐級接觸設備。4xFynxnyn-1yn+1nn+1n-
2、1xn+1xn-1xmymxD5塔板上發(fā)生部分汽化和部分冷凝，若所提供的汽液接觸時間（或接觸表面）充分，每層塔板相當或接近于一次平衡蒸餾，即離開每層塔板的汽液兩相達到平衡yn=f(xn)向塔頂方向，蒸汽越來越富集易揮發(fā)組分，即yn>yn+1；向塔底方向，液體越來越富集難揮發(fā)組分，即xn>xn+1。物料溫度自下而上降低，即Tn>Tn-1。濃度分布：塔頂塔底，易揮發(fā)組分濃度難揮發(fā)組分濃度溫度升高，壓力升高xwPD6填料精餾塔如圖所示。塔內(nèi)裝有大比表面和高空隙率的填料當氣相從塔底進入時，在填料孔隙內(nèi)沿塔高上升，與展在填料上的
3、液沫連續(xù)接觸，進行傳質(zhì)，使氣、液兩相發(fā)生連續(xù)的變化，故稱填料塔為微分接觸設備。7MOLECULARDISTILLATIONTECHNOLOG分子蒸餾技術8分子蒸餾技術是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一項重要分離技術9什么是分子蒸餾1.1分子運動自由程2.2分子運動平均自由程3.3分子運動自由程的分布規(guī)律一、有關分子運動理論－分子運動平均自由程10分子與分子之間存在著相互作用力。當兩分子離得較遠時，分子之間的吸引力是主要的。但當兩分子相互接近到一定距離之后，分子之間的作用力就會改變?yōu)槌饬?，并且隨著其接近程度而迅速增加。當接近到一定程度時，由于斥力的作用，兩分子發(fā)生斥離。這種由于接近而至斥離的過程就
4、是分子的碰撞過程。分子碰撞：分子運動自由程：一個分子相鄰兩次碰撞之間所走的路程。11分子運動平均自由程：平均自由程的數(shù)字表達式可寫為：－平均自由程；Ｐ－運動分子所處空間的壓強；Ｔ－運動分子的環(huán)境溫度；Ｋ－波爾茲曼常數(shù)12分子蒸餾的原理根據(jù)分子運動理論，液體分子受熱從液面逸出，不同種類的分子，其平均自由程不同；液體混合物為達到分離的目的，首先進行加熱，能量足夠的分子逸出液面。輕分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，若在離液面小于輕分子平均自由程而大于重分子平均自由程處設置一冷凝面，使得輕分子落在冷凝面上被冷凝，從而破壞了輕分子的動態(tài)平衡，使得輕分子繼續(xù)不斷逸出。而重分子因達不到
5、冷凝面，很快趨于動態(tài)平衡。這樣就將混合物分離了。由于輕分子只走很短的距離即被冷凝，所以分子蒸餾亦叫短程蒸餾。（Short—PathDistillation）13分子蒸餾是一種特殊的液—液分離技術，它不同于傳統(tǒng)蒸餾依靠沸點差分離原理，而是靠不同物質(zhì)分子運動平均自由程的差別實現(xiàn)分離。這里，分子運動自由程（用λ表示）是指一個分子相鄰兩次碰撞之間所走的路程。 當液體混合物沿加熱板流動并被加熱，輕、重分子會逸出液面而進入氣相，由于輕、重分子的自由程不同，因此，不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動距離不同，若能恰當?shù)卦O置一塊冷凝板，則輕分子達到冷凝板被冷凝排出，而重分子達不到冷凝板沿混合液排出
6、。這樣，達到物質(zhì)分離的目的。14分子蒸餾的理論對于許多物料而言，至今基本上仍未有可供實際應用的數(shù)學公式能對分子蒸餾中的變量參數(shù)進行準確的描述。但在包括生產(chǎn)線在內(nèi)的相關設計模型范圍內(nèi)，由經(jīng)驗從各種規(guī)格蒸發(fā)器模型中獲得的蒸餾條件，可以安全地推廣到從實驗室用的到生產(chǎn)線上用的分子蒸餾裝置中，盡管沒有一個完整的理論。15膜形成Nasselt對降膜、無機械運動的“垂直”裝置中的膜形成，描述如下：假設一個層（無擾動）流，其名義膜厚：式中：－ 名義膜厚［米］?－ 物料動力粘度［米2·秒-1］g－ 重力加速度［米·秒-2］－ 雷諾數(shù)，無因次＞400時，該方程成立?－ 表面載荷［米3·秒-1·米-1
7、］?－ 物料的動力粘度［米2·秒-1］這里：16對機械式刮膜來說，文獻中所見到的所有膜厚都是由經(jīng)驗公式確定的，它們介于0.05～0.5mm之間。主要參數(shù)是：*表面載荷（取決于蒸發(fā)器的長度）*物料粘度*刮片元件施加于膜上的力17停留時間和熱分解名義停留時間直接取決于：加熱面長度物料粘度表面載荷要求的產(chǎn)量18分解幾率（對物料的熱破壞）Hickman和Embree對分解幾率給出如下公式：Z＝p·tZ－分解幾率P－工作壓力（與工作溫度Ｔ成正比）t－停留時間［秒］19相同物料在不同蒸餾過程
