《分子蒸镏》PPT课件

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1、1第三章分子蒸镏分子蒸馏的基本原理常用的分子蒸馏方法，运用相关的基本理论和方法描述分子蒸馏过程。结合二元连续分子蒸馏过程，关联分子蒸馏主要设计变量或操作条件与分离过程关系。选择适宜设计变量或操作参数，进行分子蒸馏塔设计和实际分子蒸馏过程的分析诊断。2回顾3精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件、实现传质过程的设备。该设备可分为两类，一是板式塔，二是填料塔板式精馏塔如图所示。气、液两相在塔内逆向流动，气相从下至上流动，液相依靠重力自上向下流动，在塔板上接触进行传质。两相在塔内各板逐级接触中两相的组成发生阶跃式的变化，故称板式塔为逐级接触设备。4xFynxnyn-1yn+1nn+1n-

2、1xn+1xn-1xmymxD5塔板上发生部分汽化和部分冷凝，若所提供的汽液接触时间（或接触表面）充分，每层塔板相当或接近于一次平衡蒸馏，即离开每层塔板的汽液两相达到平衡yn=f(xn)向塔顶方向，蒸汽越来越富集易挥发组分，即yn>yn+1；向塔底方向，液体越来越富集难挥发组分，即xn>xn+1。物料温度自下而上降低，即Tn>Tn-1。浓度分布：塔顶塔底，易挥发组分浓度难挥发组分浓度温度升高，压力升高xwPD6填料精馏塔如图所示。塔内装有大比表面和高空隙率的填料当气相从塔底进入时，在填料孔隙内沿塔高上升，与展在填料上的

3、液沫连续接触，进行传质，使气、液两相发生连续的变化，故称填料塔为微分接触设备。7MOLECULARDISTILLATIONTECHNOLOG分子蒸馏技术8分子蒸馏技术是现代工业生产的一项重要分离技术9什么是分子蒸馏1.1分子运动自由程2.2分子运动平均自由程3.3分子运动自由程的分布规律一、有关分子运动理论－分子运动平均自由程10分子与分子之间存在着相互作用力。当两分子离得较远时，分子之间的吸引力是主要的。但当两分子相互接近到一定距离之后，分子之间的作用力就会改变为斥力，并且随着其接近程度而迅速增加。当接近到一定程度时，由于斥力的作用，两分子发生斥离。这种由于接近而至斥离的过程就

4、是分子的碰撞过程。分子碰撞：分子运动自由程：一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程。11分子运动平均自由程：平均自由程的数字表达式可写为：－平均自由程；Ｐ－运动分子所处空间的压强；Ｔ－运动分子的环境温度；Ｋ－波尔兹曼常数12分子蒸馏的原理根据分子运动理论，液体分子受热从液面逸出，不同种类的分子，其平均自由程不同；液体混合物为达到分离的目的，首先进行加热，能量足够的分子逸出液面。轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，若在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面，使得轻分子落在冷凝面上被冷凝，从而破坏了轻分子的动态平衡，使得轻分子继续不断逸出。而重分子因达不到

5、冷凝面，很快趋于动态平衡。这样就将混合物分离了。由于轻分子只走很短的距离即被冷凝，所以分子蒸馏亦叫短程蒸馏。（Short—PathDistillation）13分子蒸馏是一种特殊的液—液分离技术，它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。这里，分子运动自由程（用λ表示）是指一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程。　　当液体混合物沿加热板流动并被加热，轻、重分子会逸出液面而进入气相，由于轻、重分子的自由程不同，因此，不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同，若能恰当地设置一块冷凝板，则轻分子达到冷凝板被冷凝排出，而重分子达不到冷凝板沿混合液排出

6、。这样，达到物质分离的目的。14分子蒸馏的理论对于许多物料而言，至今基本上仍未有可供实际应用的数学公式能对分子蒸馏中的变量参数进行准确的描述。但在包括生产线在内的相关设计模型范围内，由经验从各种规格蒸发器模型中获得的蒸馏条件，可以安全地推广到从实验室用的到生产线上用的分子蒸馏装置中，尽管没有一个完整的理论。15膜形成Nasselt对降膜、无机械运动的“垂直”装置中的膜形成，描述如下：假设一个层（无扰动）流，其名义膜厚：式中：－　名义膜厚［米］－　物料动力粘度［米2·秒-1］g－　重力加速度［米·秒-2］－　雷诺数，无因次＞400时，该方程成立－　表面载荷［米3·秒-1·米-1

7、］－　物料的动力粘度［米2·秒-1］这里：16对机械式刮膜来说，文献中所见到的所有膜厚都是由经验公式确定的，它们介于0.05～0.5mm之间。主要参数是：*表面载荷（取决于蒸发器的长度）*物料粘度*刮片元件施加于膜上的力17停留时间和热分解名义停留时间直接取决于：加热面长度物料粘度表面载荷要求的产量18分解几率（对物料的热破坏）Hickman和Embree对分解几率给出如下公式：Z＝p·tZ－分解几率P－工作压力（与工作温度Ｔ成正比）t－停留时间［秒］19相同物料在不同蒸馏过程