[发明专利]一种利用静电场改变二元混合物体系蒸馏条件的方法

说明书

本发明属于化工热力学工程应用领域方面，涉及一种利用静电场改变二元混合物体系蒸馏条件的方法，包括：确定压强下，对组成一定的二元混合物体系施加方向与相界面平行的静电场可使二元混合物体系的温度‑组成相图向温度上升的方向移动，二元混合物体系的泡点温度和露点温度相较于无静电场作用时升高；确定压强下，对组成一定的二元混合物体系施加方向与相界面垂直的静电场可使二元混合物体系的温度‑组成相图向温度降低的方向移动，二元混合物体系的泡点温度和露点温度相较于无静电场作用时降低。本发明通过对二元混合物体系提供较小的电能来改变体系的气液平衡条件，有利于利用静电场提高蒸馏效率，强化气液传质分离过程，减少能耗。

技术领域

本发明属于化工热力学工程应用领域方面，涉及一种利用静电场改变二元混合物体系蒸馏条件的方法。

背景技术

在工业生产中常常要将产物从与之互溶的原料、中间产物、副产品等中分离出来以符合工业生产所要求的浓度标准，其中蒸馏或精馏是应用最为广泛的互溶液体混合物的分离技术。蒸馏分离是利用不同混合物间各组分挥发性的差异，通过气液两相间动力学传质来实现分离的热力学分离工艺。由于操作简便、可适用范围广泛、操作过程中不会引入新的杂质等优点，它在工业领域占据着举足轻重的地位。然而，在大规模工业生产中，其高能耗及低效率的弊端也被无限放大。因此，将过程强化技术应用于蒸馏操作以提高生产效率和增强资源利用率具有广阔的发展前景。过程强化主要包括利用声场、重力场、静电场及电磁辐射等能量形式有效地提高传热传质效率。相较于其他几种形式的能量，静电场由于具有优良的可控性及较高的能源效率已被广泛应用于分离过程和传热操作中。

蒸馏操作是通过对混合物体系进行加热使其部分气化，最终轻组分在气相增浓富集，而重组分在液相增浓富集从而实现物质的初步分离。整个过程是气液两相间进行传质的过程，混合物体系达到气液平衡是传质过程的极限。可见，气液平衡是蒸馏操作的主要限制之一。另外，根据蒸馏混合物体系中组分数目的不同可将蒸馏划分为二元蒸馏和多元蒸馏。工业上涉及到的通常是多元蒸馏，但是多元蒸馏是建立在二元蒸馏的基础之上的，并且某些多元蒸馏问题往往可以用二元蒸馏的方法逐一处理。因此，探究静电场对二元混合物体系气液平衡的影响对于提高电场强化蒸馏过程中组分的分离效率有着极为重要的意义。

发明内容

为了解决现有蒸馏单元操作由于气液平衡方面的限制造成蒸馏效率低和耗能高问题，本发明提供一种利用静电场改变二元混合物体系蒸馏条件的方法。

本发明采用如下技术方案来实现：

一种利用静电场改变二元混合物体系蒸馏条件的方法，包括：

确定压强下，对组成一定的二元混合物体系施加方向与相界面平行的静电场可使二元混合物体系的温度-组成相图向温度上升的方向移动，二元混合物体系的泡点温度和露点温度相较于无静电场作用时升高；

确定压强下，对组成一定的二元混合物体系施加方向与相界面垂直的静电场可使二元混合物体系的温度-组成相图向温度降低的方向移动，二元混合物体系的泡点温度和露点温度相较于无静电场作用时降低。

优选地，对于温度、压强和体系组成固定的状态点，平行于相界面的静电场可以使在无静电场作用时处于气相区的状态点在新的平衡下处于气液共存区，也可以使在无静电场作用时处于气液共存区的该状态点在新的平衡下处于液相区。

优选地，对于温度、压强和体系组成固定的状态点，垂直于相界面的静电场可以使在无静电场作用时处于液相区的状态点在新的平衡下处于气液共存区，也可以使在无静电场作用时处于气液共存区的状态点在新的平衡下处于气相区。

优选地，利用静电场改变二元混合物体系蒸馏条件的方法还包括：

确定的压强和平衡温度下，在平行于相界面的静电场作用下，易挥发组分在气相和液相中的平衡组成都增加，相当于在无静电场作用的常规条件下的降温操作或增压操作；