分子蒸餾過程研究.pdf

1、分子蒸餾是一種特殊的分離技術(shù),自問世以來受到了人們的高度重視,但是由于對分子蒸餾理論研究尚不夠深入,限制了分子蒸餾技術(shù)在應(yīng)用上的推廣和突破.因此,研究分子蒸餾器內(nèi)液膜中的傳質(zhì)和傳熱過程,以及蒸發(fā)空間的氣體流動對分子蒸餾過程的影響是非常有意義的.該文從單組分非線性BGK方程出發(fā),建立了描述多組分稀薄氣體流動的非線性BGK模型方程,并通過對降膜分子蒸餾器和刮膜分子蒸餾器中液膜流體的分析,建立了液膜的傳質(zhì)和傳熱方程.通過適當?shù)倪吔鐥l件將液膜方

2、程和氣體方程耦合在一起,得到了分子蒸餾過程的傳質(zhì)與傳熱數(shù)學模型.并分別在直角坐標系和柱坐標系下進行了離散化,采用有限差分法和高斯迭代法對方程進行了數(shù)值求解.該模型既能預(yù)測蒸發(fā)空間氣體的密度、溫度和速度的變化規(guī)律,也能預(yù)測液膜內(nèi)溫度和濃度的變化規(guī)律.運用該模型可以對恒壁溫以及絕熱壁等不同操作方式進行模擬計算.該文研究了由蒸發(fā)與冷凝而引起的稀薄氣體流動規(guī)律,討論了蒸發(fā)器與冷凝器表面溫度、殘留惰性氣體分壓等工藝參數(shù)以及蒸發(fā)與冷凝表面之間的距離

3、、蒸發(fā)器型式等結(jié)構(gòu)參數(shù)對蒸發(fā)速率的影響.研究表明:蒸發(fā)器表面溫度升高,蒸發(fā)速率增大;冷凝器表面溫度升高,殘留惰性氣體分壓增加,蒸發(fā)速率減小;蒸發(fā)與冷凝器表面之間的距離增加,蒸發(fā)速率減小;凸面蒸發(fā)器的蒸餾速率大于凹面蒸發(fā)器的蒸發(fā)速率.另外,該文研究了DBP-DBS在恒壁溫下的降膜分子蒸餾過程和刮膜分子蒸餾過程,考察了各種工藝參數(shù)以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對兩過程的影響.結(jié)果表明,在蒸發(fā)空間內(nèi)蒸發(fā)氣體分子之間以及蒸發(fā)氣體分子與殘留惰性氣體分子之間的碰撞對

4、分子蒸餾過程的影響不可忽略,實際蒸發(fā)速率要小于不考慮碰撞的理想條件下蒸發(fā)液膜表面的蒸發(fā)速率.刮膜分子蒸餾與降膜分子蒸餾相比,由于刮膜器的旋轉(zhuǎn)和攪拌,強化了蒸發(fā)液膜內(nèi)的傳質(zhì)和傳熱過程,有利于物質(zhì)在傳熱表面的蒸發(fā),所以是一種更為理想的選擇.通過數(shù)值模擬還可以得到,在分子蒸餾中,提高進料流量,蒸餾速率和蒸餾產(chǎn)物濃度增大,但將導致產(chǎn)率降低;提高蒸發(fā)溫度,使產(chǎn)率增加,但蒸餾產(chǎn)物濃度降低,并且使物料熱分解的危險性增加.因此在選擇操作參數(shù)時,需要綜合