江涛

【摘 要】蒸馏设备在化工生产过程中得到广泛的应用。在这里讨论化工生产过程中应用的设备。在实验室中，经常用到的玻璃蒸馏、旋转蒸发仪、双层玻璃反映釜、亚沸蒸馏设备等；生产中，蒸馏设备、薄膜分离设备、（降膜设备、升膜设备、分子蒸馏设备）精馏塔设备、离心式分子蒸馏设备等；在这里主要分析反应釜和薄膜蒸发设备在精细化工中的应用和特点。

【关 键 词】：蒸馏设备：在两种液体分离过程中，根据液体物料性质通过不同的加热方式使液体分离；亚沸蒸馏设备：是利用热辐射原理，保持液相温度低于沸点温度蒸发冷凝而制取高纯水和高纯试剂；薄膜分离设备：物料首先被预热，进入膜蒸发设备迅速蒸发，进行分离处理。一些低沸点组分被蒸发，冷凝并被收集。分离后的物料进入薄膜蒸发器进行再次蒸馏，从而达到更纯的溶剂或液液分离的目的。

【中图分类号】Q2【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0176-01

蒸馏是精细化工过程中的主要单元过程之一，蒸馏设备是一种在高真空条件下进行的分离技术。具有蒸馏温度低，体系真空度高，物料受热时间短，分离程度高等特点；且分离过程不可逆，没有沸腾鼓泡现象。非凡适用于分离高沸点、热敏性和易被氧化的物质。特别这几年精细化工越来越接近人们的生活，与蒸馏相关的设备是车间建设投资的主体，所以受到普遍的重视，在精细化工的发展得到日益完善和精细成熟化。设备的蒸馏计算过程比较繁琐、复杂，但是其生产原理仍然是利用汽液平衡数据计算，根据物料守恒、能量守恒等原理计算设备相关理化数据。蒸馏设备在精细化工中如何选择是每个设计者的难题下面分别论述一下我在生产过程对蒸馏设备的总结各分析。

反应釜蒸馏设备是依靠溶液沸点差分离原理，其主要组成包括搅拌式反应容器、冷凝设备、填料住、接受设备等。在生产过程中为了提高生产效率和回收品质，可以增加精馏柱，以及系统采用高真空系统，降低溶剂的蒸发度从而在相同的温度和压力下，提高溶剂的蒸发量和纯度。近几年由于设备简单、投资较少、操作方便被广泛的应用与制药、精细化工、合成化工等生产领域；目前，反应釜蒸发设备主要应用化工间歇操作。通过加热蒸发达到指定浓度。反应釜蒸发设备用于高粘性、膏状体和浆状的物体。由于蒸发效率低，生产为了提高效率增加真空和设备结构得到满意的蒸发速率。

薄膜蒸馏设备由于其蒸发温度低、蒸发强度大、受热时间短、操作弹性大等等特点在精馏的溶剂提纯领域的到更好的应用。膜蒸发设备在精细化中由于其的多样性，又分为：薄膜蒸发设备、分子蒸馏设备、短程蒸馏设备、降膜蒸馏设备、升膜蒸馏设备等等。

薄膜蒸发设备：其主要原理是主蒸发器内部刮板在机械条件下，通过旋转刮板，混合溶液从加热区上方加入主蒸发器。在重力的作用下强制生成薄膜进行热交换，混合溶剂各组分的沸点差别在形成薄后，并快速通过加热面，在真空条件下进行热分离的高校蒸发器。薄膜蒸发设备包括主蒸发器、加热系统、冷却系统、真空系统等等。其核心部分就是蒸发器，蒸发器刮板不同溶剂蒸发效果也有不同。目前最主要应用有固定刚性刮板转子、滚动刮板转子、离心滑块刮转子、螺旋刮板转子、铰链转子等等多种模式有效的提高物料在蒸发器的液膜厚度、热交换效率和停留时间。薄膜蒸设备的工艺与普通高真空蒸馏设备对比。蒸发温度低蒸发量大，溶剂通过刮板和布液器的作用下，把物料以薄膜状均匀的分布在设备的加热面上，减少液体在蒸发形成的过程中溶剂的有效分子在主体表面的素服。再加上系统真空度提高大大降低汽化温度。提高溶剂浓度或达到液液分离的目的；受热时间短，混合液从上部加入轻质的溶剂组分受热迅速汽化通过真空系统推动下转移到冷却系统冷却。从而瞬时达到轻重组分的分离，减少溶液长时间加热氧化变质产生的杂质；操作弹性大，根据物料的不同，其主蒸发器的搅拌速度、刮板布液形式、受热系统、冷却系统、真空系统等的不同，通过各个系统得调节控制轻重组分在蒸发过程的比例，从而达到最佳的提纯效果。

分子蒸馏设备和短程蒸馏设备：是精细化工中一种液-液分离技术，他不同反应釜蒸溜设备，而是靠不同物质分子平均自由程的差别实现分离。其原理是依靠液体混合物沿着加热筒体流动被加热，轻重分子会逸出液面进入气相，由于轻重分子的自由程不同，因此，不同的溶剂分子从液面逸出后移动不同，若恰当的被冷凝快迅速的捕捉到，则轻组分达到冷凝随冷凝排出，而重组分达不到冷凝随混合液排出，这样达到液液分离目的。分子蒸馏设备是利用薄膜蒸发原理，在薄膜蒸发的技术更加一部的提升。设备技术特点是，其分离技术高于薄膜蒸发器，在医药和精细化工中高分子分离技术得到更好的提升。设备特点：操作温度低、（低于沸点）真空度高、（系统小于20pa）受热时间短、分离效率高、特别适用于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离；在分离的过程中不被杂质干扰，特别是天然药草的提纯，分离效果比较高，优于传统的薄膜蒸发设备和反应釜设备。

降膜蒸发设备：降膜设备是充分离用薄膜蒸发设备得以升华，混合物料从蒸发器顶部加入到布料器淋洗到蒸发器管壁上。由于表面张力和重力的作用下，物料在蒸发器上自然形成蒸发液膜并以液膜的形式逐层向下分布，在蒸发器的加热介质源源不断的混合物料生成的膜传热，混合液中轻组分会变成汽相分子脱离混合溶液。在真空和汽体分子的推动下，轻组分分子进入冷却系统中，在冷却系统中冷却并收集。而混合液在蒸发器底部收集。而如果增加进料和初料的循环，在一定温度、压力下可以达到循环蒸馏、高精度提纯、减少机械杂质的产生。在大量和批量生成过程中经常采用循环精馏和多套设备连续精馏。由于降膜设备的这个优点其工艺特点：溶液在受热过程中时间比较短，整个体系密闭，系统在负压得作用下，与氧气接触比较少，避免了精馏过程容易氧化的物料氧化变质；没有机械转动装置，可以使系统达到绝对的真空，并减少机械杂志的引入；增大了受热面积扩大了蒸发的面积，大大提高效率；安全环保在生产过程中降低了溶剂在高温下分离产生的不安全因素。

离心式分子蒸馏设备：离心力成膜，膜薄，蒸发效率高，但结构复杂，真空密封较难，设备的制造成本高。在这里就不详细说明；精馏塔设备：在大型化工设备应用比较广泛，在这里就不详细论述。

由于反应釜蒸馏设备、薄膜蒸发设备、分子蒸馏设备（短程蒸馏设备）和降膜蒸发设备各有优缺点，因此在精细化工生成的过程中以上设备得到很广泛的应用。由于各自的加工特点在不同的物性的特点选择合适的加热方式是比较经济的选择。

从能效上分析：反应釜蒸馏≤分子蒸馏设备≤薄膜蒸发设备≤降膜蒸发设备

从分离效果上分析：反应釜蒸馏≤薄膜蒸发设备≤降膜蒸发设备≤分子蒸馏设备

从生产能力分析：反应釜蒸馏≤分子蒸馏设备≤薄膜蒸发设备=降膜蒸发设备

从安全性分析：反应釜蒸馏≤薄膜蒸发设备=分子蒸馏设备≤降膜蒸发设备

对于以上判别在精细化工广泛应用物料反应、合成、提纯等等经常用反应釜蒸馏设备；而薄膜蒸发设备和分子蒸馏设备一般在提纯过程中一般配套使用，薄膜蒸发设备作为原料的预热和初步的提纯，而分子蒸馏设备进一步得到提纯；降膜蒸发设备是近几年最新的蒸馏设备，由于其有分子蒸馏和薄膜蒸发设备优越的特点所以得到广泛的应用。