1.真空精馏的含义
混合物是由许多不同的成分组成的,各种成分的沸点不同,通过加热蒸发成气体,再冷凝成液体或固体来实现物质分离的这一过程,我们定义为蒸馏。真空精馏(Vacuum Distillation)就是在真空状态下,利用蒸馏方法实现混合物中各组分成分分离的技术。
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2.真空精馏的特点
真空精馏工艺在石油化工、金属冶炼等行业中使用较普遍,与常压下蒸馏相比,真空精馏具有许多优点:
①真空环境下物质的沸点降低,有利于物质的分离;
②在真空状态下,聚合物分解后重新聚合的概率降低,能进行低温处理;
③真空精馏工艺中物质容易加热,保温简单,热损失减小;
④空气中氧、水蒸气等成分的影响减小;
⑤相对挥发度大,物质更容易分离;
⑥平衡关系改变,真空下恒沸混合物消失等。
由于真空精馏工艺的操作环境要求严格,真空精馏也有不足之处:
①真空系统是获得真空工作环境的必要设备,真空精馏设备费及操作费较高;
②装置的密封性能要求必须满足工作真空度;
③真空精馏工艺中,沸腾现象常见,对传热方式有一定的要求;
④冷凝器、捕集器均要求低温。
3.真空精馏的分类
按精馏系统操作压力的不同,真空精馏可分为下面几种。
①减压精馏。常见的减压精馏过程,大多在104Pa以上的压力范围内操作。减压蒸馏机理与常压蒸馏差不多,常压精馏装置形式,基本上可用。
②真空精馏。压力范围2~100mmHg(1 mmHg=133.3Pa),气体的流动属粘滞态。在这个压力范围内进行精馏操作是容易实现的。
③高真空精馏。压力范围为0.01~2mmHg,此时气体接近过渡流状态,对真空精馏装置的选型、设计、制造、安装、操作等都有较为严格的要求。
④真空膜精馏(VMD)。在膜的一侧为常压,另一侧抽真空,使溶液通过膜,实现分离和蒸馏的作用。
⑤准分子精馏。压力范围为10-4~10-2mmHg,此时,气体分子的平均自由程与精馏器尺寸相近,气体呈过渡流状态。
⑥分子精馏。操作压力在10-4mmHg以下。在分子精馏或准分子精馏或准分子精馏装置中,气体的流动为分子的自由运动,也就是说,可以忽视该系统中的其他分子的碰撞和干扰,此时,精馏过程受来自液面的蒸发所支配。
按精馏器的形式不同,真空精馏可以分为:塔式精馏、釜形式精馏、喷雾式精馏、离心式精馏、填充式精馏、薄膜式精馏、回转式精馏。
4.真空精馏的应用
真空精馏技术应用广泛,除了在冶金和石油化工领域有大量应用之外,在医药卫生、海水淡化、制冷工业、地质勘探和食品工业等领域都有应用,这里仅举一些在金属冶炼应用中的实例。
真空精馏技术在金属冶炼中的应用主要体现在有色金属的冶炼。有色金属的种类繁多,冶炼方法也不少。但是,采用真空精馏法冶炼有色金属具有工艺流程短、冶炼金属纯度高、无环境污染、清洁、环保、节能等许多优点。所以,在有色金属冶炼过程中得到了广泛的应用。
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