The invention relates to a method and a device for separating polar mixtures by microwave-induced evaporation. Due to the different effects of absorbing microwave by materials with different dielectric properties, a new technique for separating various polar/nonpolar substances according to the difference of dielectric constant of each substance in the mixture system developed by the invention can effectively separate various polar/nonpolar substances. Mixtures consisting of substances, especially hard-to-separate polar/nonpolar systems with similar boiling points or azeotropic properties. The separated mixed liquid material is preheated by a preheater and then sent into the evaporator by a distributor, which distributes as a liquid film. The liquid column, droplets and fog are heated in different forms. At the same time, the gas flows out of the upper outlet of the evaporator and condenses and condenses through the condensing tube. The remaining liquid material flows out along the outlet of the evaporator and is sampled by liquid sampling port. This method can achieve trace, rapid and efficient separation for polar / non-polar mixtures.
【技术实现步骤摘要】
微波诱导蒸发分离含极性混合物的方法与装置
本专利技术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方法与装置。
技术介绍
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 ...
【技术保护点】
1.一种微波诱导蒸发分离含极性混合物的装置,其特征在于:由微波传输系统和蒸发系统组成,微波传输系统包括:微波发生器、三端环形器、三销钉调配器、过渡波导、微波腔体、水负载、可变衰减器、安培表;微波发生器依次同轴连接三端环形器、三销钉调配器和过渡波导,三端环形器的另一侧相连水负载,水负载通过可变衰减器连接安培表;过渡波导端部与微波腔体主体相连通;蒸发系统包括:蒸发器、冷凝器;蒸发器顶部气相物料出口连接冷凝管,蒸发器底部液相物料出口连接收集瓶进行收集;蒸发系统中的蒸发器设置在微波腔主体中。
【技术特征摘要】
1.一种微波诱导蒸发分离含极性混合物的装置,其特征在于:由微波传输系统和蒸发系统组成,微波传输系统包括:微波发生器、三端环形器、三销钉调配器、过渡波导、微波腔体、水负载、可变衰减器、安培表;微波发生器依次同轴连接三端环形器、三销钉调配器和过渡波导,三端环形器的另一侧相连水负载,水负载通过可变衰减器连接安培表;过渡波导端部与微波腔体主体相连通;蒸发系统包括:蒸发器、冷凝器;蒸发器顶部气相物料出口连接冷凝管,蒸发器底部液相物料出口连接收集瓶进行收集;蒸发系统中的蒸发器设置在微波腔主体中。2.根据权利要求1所述的微波诱导蒸发分离含极性混合物的装置,其特征在于:所述蒸发器顶部进样口分别连接预热器以及温度计。3.根据权利要求1所述的微波诱导蒸发分离含极性混合物的装置,其特征在于:所述微波腔体为圆柱形、长方形或球型,材料需可以截止微波并保证其不被吸收或透过。4.根据权利要求1所述的微波诱导蒸发分离含极性混合物的装置,其特征在于:蒸发器下部设置测温凹槽,测温凹槽连接光纤温度计。5.根据权利要求1所述的微波诱导蒸发分离含极性混合物的装置,其特征在于:所述蒸发器为降膜管、刮膜器、旋转叶轮喷雾器或压力喷嘴。6.根据权利要求1所述的微波诱导蒸发分离含极性混合物的装置,其特征在于:所述蒸发器内上部安装液体分布器。7.根据权利要求1所述的微波诱导蒸发分...
【专利技术属性】
技术研发人员:高鑫,刘心爽,李洪,李鑫钢,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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