分子蒸馏技术在石油化工中应用.pdfVIP

化 工 进 展 AND PRoGRESS ·41· 2009年第28卷增刊 CHEMICAL玳DUSTRYENGINEERnqG 分子蒸馏技术在石油化工中的应用 朱宝璋，刘松，冯志豪 (华南理工大学化工与能源学院，广东广州510640) 摘要：本文介绍了分子蒸馏技术的基本原理，技术特点，主要设备及其在石油化工领域的应用。分子蒸馏技术 作为一种对高沸点和热敏性物质有效分离手段，在石化产品开发与回收方面具有广阔的应用前景。 关键词：分子蒸馏；石油化工；分离提纯 分子蒸馏(moleculardistillation)是一种非平等，由热力学原理推导出的某时间间隔内分子运 衡蒸馏，它依据不同物质分子运动平均自由程的差 动的平均自由程为 别在高真空下实现物质间的分离，它是一种特殊的 液．液分离技术，其实质是分子的蒸发过程。它具有 厶=去舞 ㈤ 真空度高、蒸馏温度低、受热时间短、分离程度高 式中，k为分子运动平均自由程；d为分子有 等特点，因此能大大降低高沸点物料的分离成本， 效直径；P为分子所处环境压强；T为分子所处环 极好地保护热敏物料的品质，特别适用于高沸点、 境温度；七为波尔兹曼常数。 高热敏性及易氧化物质的分离提取纯化，能解决大 1．2分离原理 量用常规技术分离难于解决的问题。目前分子蒸馏 分子蒸馏是在高真空条件下进行的非平衡蒸 技术已经比较成熟，成功应用于医药、食品、精细 馏，根据组分间的相对挥发度不同而进行的分离。 化工、石油化工、塑料等多个行业，技术应用潜力 分离操作是在混合物的沸点温度下进行的，其分离 极大。随着石油资源的日益枯竭、人们环保意识的 是依据不同物质分子运动平均自由程的差别，在高 增强以及油价的不断上涨，提高石油利率利用率受 真空下实现物质间的分离。当设备冷凝表面与蒸发 到了世界各国的高度重视。分子蒸馏作为一种物理 表面有温度差时，分离操作就能进行。在分子蒸馏 法分离技术，生产过程绿色清洁，在石油化工领域 操作过程中，轻组分分子的平均自由程大，重组分 中显示出广泛的应用前景。 分子的平均自由程小。若在离蒸发面小于轻组分分 子的平均自由程而大于重组分分子平均自由程处设 1分子蒸馏的基本原理 置一冷凝面，使得轻组分分子落在冷凝面上被冷凝， 1．1分子运动平均自由程【11 使其流出，而重组分分子因到达不了冷凝面而返回 分子之间存在范德华力及电荷作用力等，常 原来液面，混合物中的不同组分就能分离开来[2-4]。 温或相对低温下液态物质由于分子间引力作用较 分子蒸馏原理如图l所示。 大，使该分子的活动范围相对气态分子要小些。 当两分子问的距离较远时，分子问的作用力以吸 引力为主，使得两分子逐渐被拉近，但当分子间 距近到一定程度后，分子间力又以相瓦排斥力为 主，其作用力大小随距离的接近而迅速增大，该 作用力的结果又会使两分子分开。这种由接近又 分离的过程就是分子的碰撞过程。而在每次的碰 撞中，两分子的最短距离称为分子的有效直径 (d)，一个分子在相邻两次分子碰撞问隔内所走 的距离为分子自由程(k)。不同的分子，有着 不同的分子有效直径，在同一外界条件下也有着 不同的分子运动自由程；即使是同一分子，在不 图1分子蒸馏原理示意图 同的时刻其分