薄膜蒸发仪
薄膜蒸发仪是一种用于在高真空、低温条件下高效分离、浓缩或提纯热敏性液体物料的精密化工设备。
基本原理
薄膜蒸发仪的核心思想是:通过机械刮膜装置将物料在加热面上形成极薄、湍动的液膜,极大增强传热与传质效率,同时在高真空下大幅降低沸点,实现温和、快速的蒸发分离。具体过程如下:
1.进料
待处理物料从顶部进入蒸发器主腔体。
2.成膜
物料流至高速旋转的转子(带刮板或滑动刮片)上,在离心力和刮板作用下,沿加热筒体内壁迅速铺展成厚度仅0.1~1.0 mm的均匀液膜。
3.蒸发
加热筒体外部通入热媒(如导热油、电加热),液膜受热后,其中低沸点组分迅速汽化。由于系统处于高真空状态(通常为0.001~1 mbar),物料沸点可降低数十甚至上百度,避免热分解。
4.气液分离
蒸发产生的蒸汽沿短路径(故称“短程蒸馏”)直线飞行至内置冷凝器(通常为同心冷凝柱或外置冷阱),迅速冷凝为馏出液;未蒸发的高沸点残留物(重组分)则沿筒壁向下流动,从底部排出。
5.产物收集
馏出物(轻组分)和残留物(重组分)分别收集,实现高效分离。
主要特点
1.低温操作:高真空下沸点显著降低,适合热敏物质(如维生素、精油、甾醇);
2.停留时间短:物料在加热面停留仅几秒至几十秒,减少热损伤;
3.传热效率高:刮膜形成湍流薄层,传热系数远高于传统蒸发器;
4.分离效率高:尤其适用于沸点相近或常规蒸馏难以分离的混合物;
5.可连续操作:适合工业化生产,也可小试/中试;
6.无沸腾暴沸:液膜平稳蒸发,无剧烈沸腾,操作稳定;
7.适用高黏度物料:刮板可有效处理黏度达数千mPa·s的物料。
结构组成
1.加热筒体:带夹套,用于通热媒加热;
2.转子与刮膜系统:PTFE或金属刮板,高速旋转(100–400 rpm);
3.内置冷凝器:位于蒸发器中心,冷却介质循环;
4.高真空系统:通常配二级泵(罗茨泵+旋片泵)或扩散泵;
5.进料与出料系统:计量泵进料,馏出物与残余物分路收集;
6.驱动与控制系统:调速电机、温度/真空/流量监控。
注意事项
1.根据物料特性选择刮膜形式:
滚轮式:适合低黏度;
铰链刮板式:适合中高黏度;
滑动刮板式(如DKR型):自调节,适应性强。
2.真空度匹配:高真空(<0.1 mbar)才能发挥短程蒸馏优势;
3.加热温度控制:需精确控温,避免局部过热;
4.材质选择:接触物料部分常用316L不锈钢、玻璃衬里或哈氏合金,防腐蚀;
5.预处理要求:进料应过滤除杂,防止堵塞或刮板磨损;
6.清洗维护:停机后及时清洗,防止高沸物固化粘附。
应用领域
1.天然产物提取:鱼油中DHA/EPA浓缩、植物精油脱臭、辣椒红色素提纯;
2.制药工业:激素、抗生素、中药有效成分的精制;
3.食品工业:脱酸、脱臭、脱溶剂(如大豆油、棕榈油精炼);
4.高分子材料:单体回收、聚合物脱单;
5.环保与能源:废润滑油再生、生物柴油甘油提纯;
6.电子化学品:高纯溶剂、硅油的精馏。