短程蒸餾器

 

產(chǎn)品概述
       許多如石油重渣油、化學(xué)藥品、藥物及天然食品、保健品、脂肪酸等，常常是熱敏性的、粘滯的及/或具有高沸點的物料。要把這些物料從它們的其它組分分離出來，而保持產(chǎn)物的質(zhì)量，只能在低的沸騰溫度甚至是不到沸騰溫度下精餾，且只能在很短的時間里，把熱分解作用或聚合作用減小，以消除對產(chǎn)品的破壞。
       當(dāng)操作真空度約為500Pa時，可以在刮膜蒸發(fā)器或降膜蒸發(fā)器中進行。但是，如果蒸餾必須在中高真空下操作（如壓力在0.001~100Pa之間）就存在問題了。必須選用在產(chǎn)品蒸汽壓不超過通過加熱表面和冷凝表面之間壓差的蒸發(fā)器，因而帶有外置冷凝器的蒸發(fā)器被排除在中高真空范圍的蒸餾過程之外。
       相比之下，SY型短程蒸發(fā)器適合于這種應(yīng)用場合，冷凝器被制造在蒸發(fā)器內(nèi)，直接位于加熱蒸餾發(fā)生的對面。所以，短程蒸發(fā)器是項較新的尚未廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，能解決大量常規(guī)蒸餾技術(shù)所不能解決的新型分離技術(shù)。
       短程蒸餾器按刮膜器形式分三種形式：滾膜、滑動刮膜、鉸鏈刮膜，根據(jù)物料的粘度、處理性質(zhì)選用不同的刮膜器。

短的停留時間   刮膜器的作用，使得液膜在加熱面停留時間短。
低的蒸餾溫度   由于冷凝器直接位于加熱面的對面，減少了壓差，所以具有高的真空度，物料可在低的溫度下甚至于無需到沸點即蒸餾。
粘性物和產(chǎn)品中含有固體物   刮片的深深浸入，靠一個相當(dāng)可觀的邊緣，料膜引起一個強烈的剪切及混合效應(yīng)，減輕了待處理液的粘性，適合處理粘度到50Pas，并防止加熱面結(jié)垢，特別適合于含固體料液。
薄的蒸餾液面   刮膜器的作用將料液刮成薄的液膜。分離*。
熱敏感物料
高分離比   精密的刮板使用使用得薄的液膜被均勻地分布在加熱面上，導(dǎo)致整個加熱面濕潤。這樣允許操作單元高沸分離比。這意味著在案列中進入的90%以上被蒸發(fā)，恒量殘留物質(zhì)中水平能被完成。

       在沸騰的薄膜和冷凝面之間的壓差是蒸汽流向的驅(qū)動力，對于微小的壓力降就會引起蒸汽的流動。在1mbar下運行要求在沸騰面和冷凝面之間短的距離，基于這個原理制作的蒸餾器稱為短程蒸餾器。短程蒸餾器（分子蒸餾）有一個內(nèi)置冷凝器在加熱面的對面，并使操作壓力降到0.001mbar。
       短程蒸餾器是一個工作在1~0.001mbar壓力下熱分離技術(shù)過程，它較低的沸騰溫度，適合熱敏性、高沸點物。其基本構(gòu)成：帶有加熱夾套的圓柱型筒體，轉(zhuǎn)子和內(nèi)置冷凝器；在轉(zhuǎn)子的固定架上精確裝有刮膜器和防飛濺裝置。內(nèi)置冷凝器位于蒸發(fā)器的中心，轉(zhuǎn)子在圓柱型筒體和冷凝器之間旋轉(zhuǎn)。
       短程蒸餾器由外加熱的垂直圓筒體、位于它的中心冷凝器及在蒸餾器和冷凝器之間旋轉(zhuǎn)的刮膜器組成。
       蒸餾過程是：物料從蒸發(fā)器的頂部加入，經(jīng)轉(zhuǎn)子上的料液分布器將其連續(xù)均勻地分布在加熱面上，隨即刮膜器將料液刮成一層薄、呈湍流狀的液膜，并以螺旋狀向下推進。在此過程中，從加熱面上逸出的輕分子，經(jīng)過短的路線和幾乎未經(jīng)碰撞就到內(nèi)置冷凝器上冷凝成液，并沿冷凝器管流下，通過位于蒸發(fā)器底部的出料管排出；殘液即重分子在加熱區(qū)下的圓形通道中收集，再通過側(cè)面的出料管中流出。
       短程蒸餾器還適合于進行分子蒸餾。分子流從加熱面直接到冷凝器表面。如圖所示，分子蒸餾過程可發(fā)如下四步：
       1、分子從液相主體向蒸發(fā)表面擴散：
       通常，液相中的擴散速度是控制分子蒸餾速度的主要因素，所以應(yīng)盡量減薄液層厚度及強化液層的流動。
       2、分子在液層表面上的自由蒸發(fā)：
       蒸發(fā)速度隨著溫度的升高而上升，但分離因素有時卻隨著溫度的升高而降低，所以，應(yīng)以被加工物質(zhì)的熱穩(wěn)定性為前提，選擇經(jīng)濟合理的蒸餾溫度。
       3、分子從蒸發(fā)表面向冷凝面飛射：
       蒸氣分子從蒸發(fā)面向冷凝面飛射的過程中，可能彼此相互碰撞，也可能和殘存于兩面之間的空氣分子發(fā)生碰撞。由于蒸發(fā)分子遠(yuǎn)重于空氣分子，且大都具有相同的運動方向，所以它們自身碰撞對飛射方向和蒸發(fā)速度影響不大。而殘氣分子在兩面間呈雜亂無章的熱運動狀態(tài)，故殘氣分子數(shù)目的多少是影響飛射方向和蒸發(fā)速度的主要因素。
       4、分子在冷凝面上冷凝：
       只要保證冷熱兩面間有足夠的溫度差（一般為70~100℃），冷凝表面的形式合理且光滑則認(rèn)為冷凝步驟可以在瞬間完成，所以選擇合理冷凝器的形式相當(dāng)重要。
       由此可得，分子蒸餾的條件是：
       1、殘余氣體的分壓必須很低，使殘余氣體的平均自由程長度是蒸餾器和冷凝器表面之間距離的倍數(shù)。
       2、在飽和壓力下，蒸汽分子的平均自由程長度必須與蒸發(fā)器和冷凝器表面之間距離具有相同的數(shù)量級。
       在這此理想的條件下，蒸發(fā)在沒有任何障礙的情況下從殘余氣體分子中發(fā)生。所有蒸汽分子在沒有遇到其它分子和返回到液體過程中到達(dá)冷凝器表面。蒸發(fā)速度在所處的溫度下達(dá)到可能的大值。蒸發(fā)速度與壓力成正比，因而，分子蒸餾的餾出液量相對比較小。
       在SY短程蒸餾中，冷凝器和加熱表面之間的距離約為20~50mm，殘余氣體的壓力為10-3mbar時，殘余氣體分子的平均自由程長度約為2倍長。短程蒸餾器完滿足分子蒸餾的所有必要條件。
       分子蒸餾有如下特點：
       1、普通蒸餾在沸點溫度下進行分離，分子蒸餾可以在任何溫度下進行，只要冷熱兩面間存在著溫度差，就能達(dá)到分離目點。
       2、普通蒸餾是蒸發(fā)與冷凝的可逆過程，液相和氣相間可以形成相平衡狀態(tài)；而分子蒸餾過程中，從蒸發(fā)表面逸出的分子直接飛射到冷凝面上，中間不與其它分子發(fā)生碰撞，理論上沒有返回蒸發(fā)面的可能性，所以，分子蒸餾過程是不可逆的。
       3、普通蒸餾有鼓泡、沸騰現(xiàn)象；分子蒸餾過程是液層表面上的自由蒸發(fā)，沒有鼓泡現(xiàn)象。
       4、表示普通蒸餾分離能力的分離因素與組元的蒸汽壓之比有關(guān)，表示分子蒸餾分離能力的分離因素則與組元的蒸汽壓和分子量之比有關(guān)，并可由相對蒸發(fā)速度求出。

裝置特性
高沸點物劑
       使用專用的金屬部件，能處理沸點達(dá)450℃的物料在真空0.001mbar條件下。
粘性和容納有固體物料
       浸入液膜的刮片產(chǎn)生強烈的剪切力，能相當(dāng)可觀地減輕混合液的粘度，因此，可處理粘度達(dá)50Pas的物料。
固體含量富余料
       浸入液膜的刮片產(chǎn)生一個強烈的攪拌力，同樣能防止固體在加熱面上結(jié)垢。
顏色敏感物料
       在SY型短程蒸餾器中，本公司專業(yè)設(shè)計有一種裝置能防止金屬磨損。這一裝置重要，萬一處理顏色敏感物料因非揮發(fā)物（重組分）流經(jīng)蒸餾器由于金屬磨損而受到影響。
高蒸餾比
       使用制作精密的刮膜片，意味著液膜能被均勻地涂沫在加熱面并使整個受熱面濕潤，這就能滿足高蒸餾比的要求，使得90%以上產(chǎn)品被蒸餾，維持恒量的殘留物。
低維修費用
       由于合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和*的轉(zhuǎn)子，避免了刮膜片和金屬表面的磨損。

結(jié)構(gòu)特點
1. 精密的轉(zhuǎn)子
       深深浸入在液膜里的刮膜片產(chǎn)生的強烈湍流，導(dǎo)致在加熱面產(chǎn)生一個較好的熱傳遞比其它轉(zhuǎn)子系統(tǒng)（例大金屬棒上套PTFE管），下列例子為異氰酸酯的提純從預(yù)聚物里，最終的含量小于0.1%。

2. 精確的內(nèi)置冷凝器
       冷凝器一般采用盤管、U形管或管束，固定在蒸餾器的底部，冷凝器的形狀及與加熱面的間隙合理與否直接影響到產(chǎn)品的分離純度、得率及蒸餾器內(nèi)的真空度。所以，公司根據(jù)長期從事蒸發(fā)/蒸餾的經(jīng)驗，按照不同的工藝物料設(shè)計不同的內(nèi)置冷凝器。
3. 霧沫分離器
       霧沫分離器對于有此產(chǎn)品是必須的，它可以被插在轉(zhuǎn)子刮膜片之間，也可設(shè)在刮膜片后面。這些防濺裝置支掉由蒸汽流夾帶的任何液滴。液滴通過它們時轉(zhuǎn)向和拋回到加熱面被分離。

裝置類型
       短程蒸餾器工作在高真空條件下，它對刮膜片及內(nèi)置冷凝器具有特殊的要求，為了減少液膜厚度及強化液層的位移，本公司按刮膜片型式分如下2種類型：
SY-A型短程蒸餾器
       刮膜片型式為徑向滑動型，它由WFE-VA 刮膜蒸發(fā)器演變而來；刮片鑲嵌在轉(zhuǎn)子的U導(dǎo)槽內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)是時刮片受離心力的作用從U導(dǎo)槽內(nèi)徑向滑到加熱壁面。導(dǎo)槽均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周（見圖1），轉(zhuǎn)子呈鼠籠型，在導(dǎo)槽之間設(shè)有動態(tài)汽液分離裝置，防止液滴的飛濺及夾帶。
       刮片材料一般由聚四氟乙烯、石墨等組成。
SY-B型短程蒸餾器
       同樣SY-VB的刮膜片類似于WFE-VC（圖2），刮膜片靠離心力緊貼在加熱壁面上。在SY-B型短程蒸餾器中，刮片被限位防止金屬磨損，這個特性是重要的，萬一處理顏色敏感的物料，因為這物料的非揮發(fā)性成份流經(jīng)這蒸餾器，它的顏色不因金屬磨損而受到影響。該類型應(yīng)用廣泛，靠改變刮片的頻率和質(zhì)量，調(diào)節(jié)離心力來適應(yīng)各種粘度。刮板材質(zhì)通常采用和蒸發(fā)器筒體相同的金屬材料、也可采用PTFE材質(zhì)。

SY-A型短程蒸餾器（圖1）

SY-B型短程蒸餾器（圖2）

這鉸鏈刮板短程蒸餾器對于蒸發(fā)器一個特定的、適當(dāng)?shù)臐饪s和提純物質(zhì)下列列出的一些典型事例