Thiết bị chưng cất phân tử đường ngắn

Nhiều loại vật liệu, chẳng hạn như cặn dầu mỏ nặng, hóa chất, dược phẩm và thực phẩm tự nhiên, sản phẩm chăm sóc sức khỏe, axit béo, v.v., thường nhạy cảm với nhiệt độ, có độ nhớt cao và/hoặc có điểm sôi cao. Để tách các vật liệu này khỏi các thành phần khác trong khi vẫn duy trì chất lượng sản phẩm, quá trình chưng cất chỉ có thể được thực hiện ở nhiệt độ thấp hoặc thậm chí dưới điểm sôi, và sự phân hủy nhiệt hoặc trùng hợp chỉ có thể được giảm thiểu trong một khoảng thời gian ngắn để tránh làm hư hại sản phẩm.

Khi độ chân không hoạt động khoảng 500Pa, quá trình có thể được thực hiện trong thiết bị bay hơi màng cạo hoặc thiết bị bay hơi màng rơi. Tuy nhiên, nếu quá trình chưng cất phải được thực hiện trong điều kiện chân không trung bình đến cao (chẳng hạn như áp suất từ ​​0,001 đến 100Pa), thì sẽ phát sinh vấn đề. Cần phải chọn thiết bị bay hơi có áp suất hơi không vượt quá chênh lệch áp suất giữa bề mặt gia nhiệt và bề mặt ngưng tụ của sản phẩm, do đó các thiết bị bay hơi có bộ ngưng tụ ngoài bị loại trừ khỏi quá trình chưng cất trong phạm vi chân không trung bình đến cao.

Ngược lại, thiết bị bay hơi tầm ngắn kiểu SY rất phù hợp cho ứng dụng này, và bộ ngưng tụ được chế tạo bên trong thiết bị bay hơi, nằm ngay đối diện với quá trình chưng cất gia nhiệt. Do đó, thiết bị bay hơi tầm ngắn là một công nghệ tách tương đối mới, chưa được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp và có thể giải quyết được nhiều vấn đề tách mà các kỹ thuật chưng cất thông thường không thể giải quyết.

Máy chưng cất tầm ngắn có thể được chia thành ba loại theo hình dạng của lưỡi gạt: lưỡi gạt màng cuộn, lưỡi gạt trượt và lưỡi gạt bản lề. Các loại lưỡi gạt khác nhau được lựa chọn dựa trên độ nhớt và tính chất xử lý của vật liệu. Thời gian lưu ngắn và chức năng của lưỡi gạt làm cho màng chất lỏng chỉ lưu lại trên bề mặt gia nhiệt trong thời gian cực ngắn. Nhiệt độ chưng cất thấp, do bộ ngưng tụ được đặt trực tiếp ở phía đối diện của bề mặt gia nhiệt, làm giảm sự chênh lệch áp suất, và do đó có độ chân không cực cao. Vật liệu có thể được chưng cất ở nhiệt độ cực thấp hoặc thậm chí không đạt đến điểm sôi. Việc nhúng sâu các chất dính và sản phẩm chứa lưỡi gạt rắn, dọc theo một cạnh đáng kể, tạo ra hiệu ứng cắt và trộn mạnh mẽ trên màng vật liệu, làm giảm độ nhớt của chất lỏng được xử lý. Nó phù hợp để xử lý độ nhớt lên đến 50 Pa·s và ngăn ngừa đóng cặn trên bề mặt gia nhiệt, đặc biệt thích hợp cho chất lỏng có chứa chất rắn.

Chức năng của bộ gạt mức chất lỏng chưng cất siêu mỏng là gạt chất lỏng nguyên liệu thành một lớp màng chất lỏng cực mỏng. Quá trình tách chiết sẽ triệt để hơn.

Vật liệu nhạy nhiệt, tỷ lệ tách cao và dụng cụ gạt chính xác sử dụng một lớp màng chất lỏng cực mỏng được phân bố đều trên bề mặt gia nhiệt, làm cho toàn bộ bề mặt gia nhiệt trở nên ướt. Điều này cho phép đạt được tỷ lệ tách sôi cao trong thiết bị vận hành. Điều này có nghĩa là hơn 90% lượng chất đầu vào được bay hơi, và có thể đạt được mức độ chất dư ổn định.

Chênh lệch áp suất giữa màng sôi và bề mặt ngưng tụ là động lực thúc đẩy dòng hơi nước, và một sự giảm áp suất nhỏ cũng có thể gây ra dòng hơi nước. Hoạt động ở áp suất 1 mbar đòi hỏi khoảng cách rất ngắn giữa bề mặt sôi và bề mặt ngưng tụ, và một thiết bị chưng cất được chế tạo dựa trên nguyên lý này được gọi là thiết bị chưng cất tầm ngắn. Thiết bị chưng cất tầm ngắn (chưng cất phân tử) có bộ ngưng tụ tích hợp nằm đối diện với bề mặt gia nhiệt và giảm áp suất hoạt động xuống 0,001 mbar.

Thiết bị chưng cất tầm ngắn là một quy trình tách nhiệt hoạt động ở áp suất 1~0,001 mbar. Nhiệt độ sôi thấp hơn của nó làm cho nó rất phù hợp với các chất nhạy nhiệt và có điểm sôi cao. Cấu tạo cơ bản của nó gồm: một xi lanh hình trụ có áo gia nhiệt, rôto và bộ ngưng tụ tích hợp bên trong; lắp đặt chính xác một bộ gạt và thiết bị chống bắn tóe trên giá đỡ cố định của rôto. Bộ ngưng tụ tích hợp được đặt ở trung tâm của thiết bị bay hơi, và rôto quay giữa xi lanh hình trụ và bộ ngưng tụ.

Thiết bị chưng cất tầm ngắn bao gồm một thân hình trụ được gia nhiệt theo chiều dọc, một bộ ngưng tụ đặt ở trung tâm và một bộ gạt quay nằm giữa thiết bị chưng cất và bộ ngưng tụ.

Quá trình chưng cất diễn ra như sau: nguyên liệu được thêm vào từ phía trên của thiết bị bay hơi, và được phân phối liên tục và đều đặn trên bề mặt gia nhiệt thông qua bộ phân phối chất lỏng nguyên liệu trên rôto. Sau đó, lưỡi gạt sẽ gạt chất lỏng nguyên liệu thành một lớp màng chất lỏng cực mỏng, xoáy và đẩy nó xuống theo hình xoắn ốc. Trong quá trình này, các phân tử nhẹ thoát ra từ bề mặt gia nhiệt sẽ ngưng tụ thành chất lỏng trên bộ ngưng tụ tích hợp thông qua một đường ngắn và hầu như không va chạm, và chảy xuống ống ngưng tụ trước khi được thải ra qua ống xả nằm ở đáy thiết bị bay hơi; chất lỏng còn lại, còn được gọi là các phân tử nặng, được thu gom trong một kênh tròn bên dưới vùng gia nhiệt và sau đó chảy ra qua ống xả bên hông.