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摘 要

本文设计了一套实验室用的分子蒸馏装置，用于分离棕榈油中的甘油二酯。

本文主要针对在实验室环境下的分子蒸馏装置系统进行设计。在熟悉文献的基础上选定了旋转刮膜式分子蒸馏装置，其主要的优点是在筒体内部引入了刮膜器，使得液膜在蒸发器表面上能够更加分布均匀，因而有效的降低了液膜的传热以及传质阻力，使得传热效率优于传统分离技术，分离效率更加优越，也是目前市场上最为广泛使用的一种分子蒸馏装置。本设计通过工艺计算（物料衡算、热量衡算）、总体结构设计（筒体设计、传动装置、加热系统等）、设备及机器的选型等，可以估算产品的生产成本，并为分子蒸馏工艺提供一定的科学依据。

关键词：分子蒸馏 刮膜式 工艺计算 结构设计

Design of Molecular Distillation Unit in Laboratory

Abstract

In this dissertation ,a set of laboratory molecular distillation device was designed for the separation of glycerol diesters from palm oil.

This dissertation mainly introduced the design of the molecular distillation system in the laboratory environment. On the basis of the literature, a rotating scraping membrane type molecular distillation apparatus was selected, and the main advantage was that a gasket was introduced inside the cylinder so that the liquid film was more evenly distributed on the surface of the evaporator and thus effectively reduced Liquid film heat transfer and mass transfer resistance, making the heat transfer efficiency is better than the traditional separation technology, separation efficiency is more superior, is currently the most widely used on the market a molecular distillation device. This design can estimate the production cost of the product by means of process calculation (material balance, heat balance), overall structural design (cylinder design, transmission, heating system, etc.), equipment and machine selection, and molecular distillation Technology to provide a certain scientific basis.

Key Words: Molecular distillation;Rotary wipes;Process calculation;Structural design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

第二章 工艺设计 2

2.1 工艺说明 2

2.2 物料衡算 2

2.3 热量衡算 3

2.3.1 预热阶段 3

2.3.2 脱气阶段 4

2.3.3 薄膜蒸发阶段 5

2.3.4 分子蒸馏阶段 5

第三章 设备设计与选型 8

3.1 储料罐设计计算 8

3.2 脱气罐设计计算 10

3.3 薄膜蒸发器结构设计 13

3.3.1 筒体设计计算 13

3.3.2 封头设计计算 14

3.3.3 夹套设计计算 15

3.3.4 传动装置设计计算 16

3.3.5 刮板设计计算 19

3.3.6 液体分布器设计计算 19

3.3.7 支座结构设计计算 19

3.3.8 接管设计计算 20

3.3.9 接管法兰选择 20

3.4 分子蒸馏器结构设计 21

第四章 附件选型 23

4.1 物料输送泵的选择 23

4.2 真空泵的选择 23

4.3 导热油用泵以及纯水用泵选择 23

4.4 电加热器的选择 25

4.5 冷却装置的选择 25

第五章 控制方案设计 27

5.1 控制方案设计 27

5.2 自动控制过程说明 27

第六章 产品经济核算与评价 28

6.1 经济核算 28

6.2 产品评价 28

第七章 总结与展望 29

7.1 总结 29

7.2 展望 29

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

分子蒸馏技术是目前广泛受到人们青睐的一种特殊的液-液分离技术^[1-6]，其分离机理与常规的分离技术不同，它是利用分子平均自由程的差异实现混合物的分离^[7-9]。其分离特点可以概括为：操作温度要求低、操作压力低、受热时间短、分离效果优越等^[10]。实验室分子蒸馏装置可以很便捷的获得工业生产装置的设计相关参数，因为实验用分子蒸馏装置可以认为是工业分子蒸馏装置的微型化，其设备组成不仅包含有工业化生产的装置，还具有实验用装置的特有属性^[11-13]。

本设计以棕榈油为原料，利用分子蒸馏装置，分离其中的轻组分甘油二酯。通过对相关文献的解读，得知温度是影响分离效果的主要因素，为了达到更好的分离效果，应把温度控制在220℃左右。由于分子蒸馏器采用的是旋转刮膜式，则刮膜器的转速也是分离效果的影响因素之一，转速应控制在200r/min左右^[14]，另外进料量的流速也会一定程度影响分离效果，当进料量达到10L/h的时候，蒸馏效果最佳，但考虑到流量的大小会直接影响到设备尺寸的设计，并且该装置系统应用于实验室，总体结构尺寸不宜过大，也不宜过小，影响数据的收集，所以将进料量定为15L/h。分离过程中，为了使液体能在较低温度条件下蒸发，分子蒸馏器内部一般为真空系统，压力要求达到1Pa以下，使得液体在低于其沸点的情况下蒸发，以减少热量成本的投入^[15]。

本设计以旋转刮膜式分子蒸馏器为主体，以棕榈油为原料，设计一套包括储料罐、脱气装置、薄膜蒸发器、分子蒸馏器等设备的分离甘油二酯的分子蒸馏装置系统^[16]。该设计的基本参数为：物料的进料量为15L/h，分子蒸馏器内部压力为1Pa，温度为220℃，刮板的旋转速度为200r/min。

第二章 工艺设计

2.1 工艺说明

工艺流程方框图如图2-1。

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