刮膜分子蒸馏数学模型
2012-07-09刘克平唐重和孙天放
长春工业大学学报 2012年1期
金 晶, 刘克平, 唐重和, 孙天放
(长春工业大学电气与电子工程学院,吉林长春 130012)
0 引 言
分子蒸馏(molecular distillation)技术不同于一般蒸馏技术,是一种特殊的液-液分离技术。它产生于20世纪20年代,是伴随着真空技术及真空蒸馏技术的发展而发展的。分子蒸馏是在高真空下进行分解操作的非平衡蒸馏过程,由于分子蒸馏器内的蒸发面和冷凝面的距离小于本分离物系分子的平均自由程,可以避免分子间的相互碰撞,大大提高蒸发效率,因此也称为短程蒸馏(short path distillation)。其分离过程如图1所示。
分子蒸馏突破了依靠沸点差进行分离,而是依据不同物质分子运动平均自由程不同的原理,具有操作温度低、蒸馏压强低、受热时间短等特点,适用于高沸点、热敏、高粘度物质的提取、分离和精制。目前,它已成为分离技术的一个重要分支[1]。分子蒸馏技术在工业中的应用极为广泛,如在石油化学、食品、医药、农药、塑料、核工业等。

图1 分子蒸馏原理
刮膜分子蒸馏器应用较为广泛,但目前国内对分子蒸馏的工艺理论研究还十分薄弱,它内部液膜流动、质量和热量传递过程与机械操作之间的影响对蒸馏过程的影响十分复杂。针对这种情况,文中对分子蒸馏的基础理论根源和传热机理进行研究,建立模型,揭示其规律性,为工艺操作提供理论依据。
1 分子蒸馏过程分析
在早期,间歇釜式分子蒸馏器的使用最为广泛。Inuzuka[2]用“高质量流量下膜理论模型”描述了液体内部的传递过程对液相温度和组成分布的影响。……
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