真空蒸馏是种使待分离液体上方压强小于其蒸汽压蒸馏方法[1]。这方法适用于蒸汽压大于环境压力的液体。待分离液体沸点降低,真空蒸馏不一定需要加热。

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图1:一大气压二甲亚砜在189°C沸腾,瓶内处于真空状态,接受瓶只有70°C

实验室

实验室将真空蒸馏用于沸点太高或温度接近沸点时易起反应的液体。[2][3][4]β-胡萝卜素等对高温敏感的物质须以真空蒸馏分离,可防止高温造成的化学反应。真空蒸馏比普通蒸馏有更少残留物。

工业

工业真空蒸馏有几项优点 ,沸点相近的混合物可能需要多级平衡级来分离出关键物质[5],而真空蒸馏可以减少平衡级数目。炼油厂使用的真空蒸馏塔直径可达约14米,高度可达50米,每天可处理16万桶原油。

在大多数系统,压力降低而相对挥发度升高。真空蒸馏增加了许多应用中关键产物的相对挥发度,相对挥发度越高就越易分离不同产物。意味真空蒸馏可以更少步骤达到蒸馏塔相同的分离效果。

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图2:炼油厂典型干燥真空蒸馏塔简化动画

一些反应的产物在高温下会有副反应,真空蒸馏在工业上还可以在低压下降低分离物质所需的温度。

石油炼制中的真空蒸馏

原油是由上百种不同类组成的复杂混合物,分子通常由3到60粒原子构成,少部分烃会超出此范围。[6]原油炼制开始于在所谓的常压蒸馏塔中蒸馏原油,其操作压力略高于常压。[7][8][9]

真空蒸馏也称为 “低温蒸馏”。

蒸馏原油时,不要让原油的温度高于370到380°C很重要,在此温度以上原油中的高分子量组分会热裂解形成石油焦。形成的焦炭会阻塞加热炉管,加热是用于加热原油蒸馏塔的进料物流的。阻塞还会发生在加热炉到蒸馏塔的管路和塔本身。

可通过限制入口原油的温度低于370到380°C来约束,这些原油是来自常压蒸馏塔底部的完全由烃组成的沸点高于370到380°C的渣油。

为进一步蒸馏常压蒸馏塔的渣油,必须在绝压英语absolute pressure低至10到40mmHg(也称)的条件下蒸馏,这样才能限制工作温度低于370到380°C。

图2是炼油厂真空蒸馏塔的简化流程图,它描述了塔的内部结构;图3是炼油厂真空蒸馏塔的照片。

真空蒸馏塔中10到40mmHg的绝压提高了单位蒸馏液体体积中形成蒸汽的体积,这种塔的直径非常大。[10]

像图1和图2的蒸馏塔,直径可达15米以上,高度可达50米,进料速度可达每日25400m³(16万桶)。

真空蒸馏塔内部必须保证良好的汽液接触,同时维持塔顶至塔底很低的压力增量。因此,真空塔使用只从塔的侧面抽出产品(也称侧线产物)的蒸馏塔盘英语Theoretical plate。大部分塔用填料英语Packed bed汽液接触,因为这种填料的压降比蒸馏塔盘低。填料既可以是整齐的金属片,也可以是随机填充的填料,如拉西环(Raschig rings)。

真空塔10到40mmHg的绝压以多级蒸汽喷射器来实现。[11]

炼油工业外的其他工业通常使用尺寸小得多的真空蒸馏塔。

参见

脚注

外部链接

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