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真空蒸馏:分子蒸馏装置的基本原理

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-02-16 0:27:39 * 浏览: 0
分子蒸馏是一种特殊的蒸馏过程,在1Pa〜1倍的高真空和10 ^ -2Pa的高真空下进行。在这种条件下,蒸发表面和冷凝表面之间的距离小于或等于被分离材料的蒸气分子的平均自由程,并且从蒸发表面逸出的分子在冷凝表面上冷凝。分子蒸馏被广泛用于浓缩或纯化热稳定性极差的高分子量,高沸点,高粘度物质和有机化合物。 (1)分子蒸馏过程如图10-172所示。分子蒸馏过程的过程可分为以下四个步骤:①组分的分子从液相主体扩散到蒸发表面。根据传质理论,为了提高液相扩散速度,需要减小液层的厚度并增强液层的流动。 ②液体层表面的分子自由蒸发。蒸发速率随温度的升高而增加,但分离系数有时随温度的升高而降低。图10-172分子蒸馏过程示意图,因此加工材料的经济稳定性应作为前提和经济选择合理的蒸馏温度。 ③分子从蒸发表面飞到冷凝表面。在蒸气分子从蒸发表面飞到冷凝表面的过程中,它们可能相互碰撞,或者与残留在两个表面之间的空气分子碰撞。由于大多数蒸气分子具有相同的运动方向,因此它们自身的碰撞对飞行方向和蒸发速度几乎没有影响,并且残留气体分子在两侧之间处于无序的热运动状态。喷射速度和蒸发速度的主要因素。实际上,只要建立足够高的真空度以使蒸气分子的平均自由程大于或等于两侧之间的距离,喷射过程和蒸发过程就可以快速进行。 ④分子在凝结面上凝结。只要冷热两面之间有足够的温差(通常为70°C,100°C)且冷凝表面的形状合理且光滑,冷凝即可立即完成。 (2)分子蒸馏工艺的特点与普通蒸馏相比,分子蒸馏具有以下四个特点:①普通蒸馏在沸点温度下进行分离,只要分子之间存在温差,分子蒸馏就可以在任何温度下进行。冷热两面,都能达到分离的目的。 ②普通蒸馏是蒸发和冷凝的可逆过程,可以在液相和气相之间形成相平衡。在分子蒸馏过程中,从蒸发表面逸出的分子被直接喷射到冷凝表面上,而不会与中间的其他分子碰撞。理论上不可能返回蒸发表面,因此分子蒸馏是不可逆的。 ③普通蒸馏有鼓泡和沸腾现象,分子蒸馏是在液层表面自由蒸发,没有鼓泡现象。 ④表示普通蒸馏分离能力的分离系数与组分的蒸气压比有关,表示分子蒸馏分离能力的分离系数与组分的蒸气压和相对分子量比有关,可以从相对蒸发速率。