[发明专利]一种毛细精馏原理、工艺及其设备

说明书

技术领域：

本发明涉及一种毛细精馏原理、工艺及其设备。该技术属于化学工程的热工传导分离工程及热工设备技术领域。

背景技术：

本发明涉及一种毛细精馏原理、工艺及其设备，依据于毛细管在液相中存在着毛细管上升即表面张力现象，借此液体固有毛细管上升现象及其表面张力现象，发明了一种精馏溶液不断反复交替毛细汽化与冷凝精馏的原理、工艺及其设备。

众所周知，当干净的玻璃毛细管插入液体中时，若此液体能润湿毛细管壁，则因表面张力的作用，液体沿毛细管上升，直到上升的力被液柱的重力所平衡而停止上升，即称之为毛细管上升，此正是毛细管蒸发加速的原理与动力。此毛细力可以加速蒸发溶液气相的分离！

液膜有自动收缩的趋势，这种收缩表面的力叫表面张力。其物理意义在于表面张力是沿着与表面相切的方向，垂直通过液体表面上任一单位长度收缩表面的力。任何液体，在一定的条件下均有一定的表面张力。如水在20℃是的表面张力为72.75mN/m。

鉴于此，本发明实现了一种毛细精馏塔，其精馏效果好，精馏效率高，就热能的利用而言节能、低碳、高效。

发明内容：

一种毛细精馏原理、工艺及其设备，其特征在于包括以下步骤：

本发明毛细精馏原理即为毛细管自然上升法。

我们知道，毛细管自然上升力其几乎是不受任何受力方向的作用与影响。当干净的玻璃毛细管插入液体中时，若此液体能润湿毛细管壁，则因表面张力的作用，液体沿毛细管上升，直到上升的力(2πγcosθ)被液柱的重力(πr²ρgh)所平衡而停止上升，即：

2πγcosθ＝πr²ρgh       (1)

整理(1)式，得到：

γ=r2ρgh2cosθ---(2)]]>

式中：γ为表面张力，r为毛细管直径，ρ为液体密度，g为重力加速度，h为液柱高，θ为接触角。

液膜有自动收缩的趋势，这种收缩表面的力叫表面张力。其物理意义在于沿着与表面相切的方向，垂直通过液体表面上任一单位长度收缩表面的力，通常存在表面张力，其单位用mN/m表示。

任何液体，在一定的条件下均有一定的表面张力。如水在20℃时的表面张力为72.75mN/m。

本发明涉及一种毛细精馏原理、工艺及其设备，即依据于毛细管在水相中存在的表面张力现象，并借助于液体的存在的表面张力发明、实现了溶液精馏溶剂蒸汽毛细精馏原理、工艺及其设备。

本发明毛细精馏工艺原理依据于毛细管在液相中存在的表面张力现象，并借助于溶液精馏溶液固有的溶液表面张力而加速溶液的毛细组合、耦合化精馏、冷凝与分离。

本发明毛细精馏工艺为：被精馏的溶液经毛细精馏再沸加热器加热后变成蒸汽，先后进入毛细精馏耦合化汽液毛细提馏段、耦合化汽液毛细精馏段经毛细精馏塔精馏后，进行毛细精馏组合、耦合化汽液冷凝分离，即毛细精馏蒸汽通过毛细冷凝吸嘴管束及其冷凝管组而冷凝得到毛细精馏分馏冷凝液。毛细精馏分馏冷凝液一小部分返回精馏塔内，用于平衡精馏塔分馏液的浓度，大部分毛细精馏冷凝分馏液经进一步冷却后收至储罐内。毛细精馏再沸加热的热媒为过热蒸汽或导热热油。毛细精馏组合、耦合化冷凝吸嘴管束及其冷凝管组的冷凝、冷却冷媒为空气或水或冷冻液。毛细精馏组合、耦合化冷凝中的不凝性气体经常压或抽真空排出。毛细精馏与毛细冷凝的毛细冷凝吸嘴管束及其冷凝管组冷凝组合、耦合化构成。

本发明的毛细精馏设备主要有：再沸加热器①、毛细精馏耦合化汽液毛细提馏段②、毛细精馏耦合化汽液毛细精馏段③、毛细精馏组合、耦合化冷凝器④、接管⑤⑥、蒸汽或导热油热媒⑦、空气或水或冷冻液冷媒⑧、不凝性气体⑨、溶剂冷却器⑩。