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传统釜式减压蒸馏的局限性

传统的釜式减压蒸馏仍然是很多化工企业进行蒸馏分离的手段,其蒸馏原理如下图所示。
其中1为加料口,2为冷凝轻相出口,3为重相出口,4为加热热源,5为轻相冷凝器冷媒,6为真空系统管口。

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相比较短程蒸馏,釜式减压蒸馏的主要弊端在于:
- 这是一种批处理的工艺过程,是非连续的工艺;
- 物料在釜内停留的时间很长,长时间的加热很容易造成热敏性物料的热分解、结焦、聚合;
- 最为关键的是,由于釜内有液柱的压力,实际在釜内底部的压力需要加上液柱的压力,也就是说即使真空系统的真空度再好,也无法克服这个液柱的压力,这势必造成需要更高的加热温度才能实现热分离,而过高的温度会加剧物料热分解、聚合的风险。

举例说明,如上图所示,釜内有2米高的液体,密度为800 kg/m3,而液面上方釜内空间内的绝对操作压力已经能够达到200Pa即2mbar.
h = 2 m
ρ = 800 kg/m3
P pot = 200 Pa = 2 mbar
P heating = P pot + ρ x g x h=160mbar.

这就意味着,即使釜内已经达到了2mbar的真空度,而釜内底部的压力仍然为160mbar,这种真空条件很难将轻组分有效脱除,而短程蒸馏是采用刮膜转子将物料布成非常薄的薄膜进行蒸发,几乎没有液柱压力的影响,短程蒸馏操作压力能够达到0.001mbar, 相比釜式蒸馏下降了5个数量级的操作压力,这也是为什么很多情况下釜式蒸馏难以实现的分离在短程蒸馏中可以在一个非常低的温度下轻松实现。