[实用新型]微波诱导蒸发分离含极性混合物的装置

说明书

本实用新型涉及一种微波诱导蒸发分离含极性混合物的装置，由于不同介电性质的物质吸收微波的效果不同，本实用新型所开发的根据混合物系中各物质在介电常数上的差异进行分离的新技术，可以有效分离各种由极性/非极性物质组成的混合物，特别是沸点相近或具有共沸特性的难分离极性/非极性体系。待分离混合液体物料通过预热器预热后由分布器送入蒸发器内，分布为液膜，液柱、液滴、液雾等不同形式被加热。同时产生的气体沿蒸发器上部出口流出，由冷凝管冷凝收集。剩余液相物料沿蒸发器下部出口流出，由液相取样口进行取样。此方法可针对极性/非极性混合物实现痕量、快速、高效的分离。

技术领域

本实用新型属于外场强化的化工分离过程领域,特别涉及一种微波诱导蒸发分离含极性混合物的装置。

背景技术

在化工生产过程中，经常需要面对气体和液体混合物的分离，常用的分离方法包括萃取、吸收、蒸馏、吸附等，其中蒸馏已经发展了二百多年，是工业中最重要的分离手段之一，其原理是根据混合物中各组分的沸点不同，沸点低的组分被蒸出并冷凝，而沸点高的组分则留在体系中，从而达到分离的目的。

然而，常规的蒸馏方法无法满足高纯度产品的要求，且能耗大，不适用于近沸点体系混合物的分离；对于共沸物，则无法使组分完全分离。因此，需要特殊的精馏方法才能达到强化分离的目的。

微波是指频率在300MHz-300GHz范围、波长在1m-1mm范围内的电磁波，在化工生产过程中最常用的两个微波频率为915MHz和2450MHz。微波具有波长短、频率高、穿透性强、易被吸收等独特优点。与传统加热以热传导、热辐射等方式由外向内传递热量不同，微波加热是一种“体加热”，通过电磁场与物质分子之间的交互作用，将微波能直接输送到物质内部并转化成热能，更加快速高效；微波辐射另一大特点是具有“选择性加热”的功能，这是由于不同分子结构的物质对微波的吸收作用是不同的。只有具有极性的分子结构的物质才有吸收微波的能力，极性越大吸收微波的能力越强，而非极性物质是没有这种能力的。因此,当二元混合物中一方极性很大,而另一方几乎没有极性时,微波能量几乎只作用在极性物质上。尤其共沸体系的各组成间挥发度接近，难以分离，常规的分离方法不易实现且能耗高。通过微波辐射，以介电性质的差异为依据进行分离，是日后处理难分离共沸物体系的一种重要思路。

据检索,发现如下与本申请相关的专利文献,具体公开内容如下：

专利CN201658856U公开了一种微波场强化分子蒸馏的分离装置,具有刮膜器。通过成膜强化加热，但是液体分布形式过于单一，且仅限于分子蒸馏，需要受到高真空条件的限制。

专利CN101342425A公开了一种微波分离方法及所用装置，其特征是以微波为热源，在不同真空度下，对介电常数不同的被分离物质进行加热，通过对微波不敏感的冷端对馏出部分蒸汽进行冷却收集，实现高介电常数和低介电常数混合物的分离。但整个操作属于间歇过程，需要每次将液膜置于密闭试剂瓶中后放入微波源的加热范围内，操作过于繁琐，无法实现液体的自然分布。

专利CN206404364U提出了一种微波分离提取设备，解决了现有技术中原料提取物的生产厂家因为采用电阻丝加热或燃气加热导致提取物质量差的问题，设置了微波发生器产生微波对原材料进行加热。但其未充分利用到微波对不同介电性质选择性加热的优势，且将反应罐整体置于微波辐射下进行加热，未将液体均匀分散，大大降低了加热效率。

专利CN105481038A提出了一种用于重金属废水处理的胶囊圆柱形微波闪蒸装置，根据准光学谐振腔的原理,实用新型胶囊圆柱形的微波闪蒸装置，解决现有蒸发装置设备流程长、投资成本高等问题。但同时加大了设备的成本和制造难度，且未提出相应的蒸发设备与之匹配，大大降低了腔体本身的利用空间。

因此，本领域需要一种通过微波这种独特的作用方式结合特殊的蒸发形式，来实现难分离二元物系的分离的方法和装置。

实用新型内容