一种利用静电场改变二元混合物体系蒸馏条件的方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种利用静电场改变二元混合物体系蒸馏条件的方法
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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，本专利技术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。本专利技术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；确定的压强和平衡温度下，在垂直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减少，相当于在无静电场作用的常规条件下的升温操作或降压操作。优选地，确定的压强和平衡温度下对于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使二元混合物体系的液相量增加，气相量减少。优选地，确定的压强和平衡温度下对于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使二元混合物体系的气相量增加，液相量减少。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：温度和液相组成一定的二元混合物体系，施加静电场的方向与相界面平行时，二元混合物体系的平衡蒸气压降低；温度和液相组成一定的二元混合物体系，施加静电场的方向与相界面垂直时，二元混合物体系的平衡蒸气压上升。优选地，当静电场施加方向与相界面法线夹角一定时，在确定温度及压强下，电场强度越大，静电场对二元混合物体系气液平衡的影响越显著。优选地，二元混合物体系中各组分的液相介电常数越大，静电场对二元混合物体系气液平衡的影响越显著。优选地，二元混合物体系为二元混合物气液平衡体系，气相和液相均只含有组分1和组分2，为封闭体系与外界不存在物质交换。优选地，二元混合物体系气液两相均视为理想混合物，因此混合物中各组元为性质相似的电介质，电介质混合物包括：甲醇-乙醇、R32-R22。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)通过对二元混合物体系施加一定强度的静电场可以打破体系原有的平衡态建立新的平衡。对于其他条件均与无静电场作用时相同的二元混合物体系相比，电场强度越大，二元混合物体系平衡的改变越显著。(2)确定压强下，对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泡点温度和露点温度相较于无静电场作用时有所升高。此特性，平行于相界面的一定电场强度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；相反地，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液相区。(3)确定压强下，对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泡点温度和露点温度相较于无静电场作用时有所降低。由此特性，垂直于相界面的一定电场强度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；相反地，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。(4)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。这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。而在垂直于相界面的静电场作用下，易挥发组分在气相和液相中的含量都减少。这相当于在无静电场作用的常规条件下的升温操作或降压操作。(5)由于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增加，那么由杠杆规则可知易挥发组分在液相中的含量必然增加而其在气相中的含量必然减少。相对应地，由于在垂直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减小，那么由杠杆规则可知易挥发组分在液相中的含量必然减小而其在气相中的含量必然增加。(6)确定温度下对液相组成一定的二元混合物体系，相对于无静电场作用时施加平行于相界面静电场可使二元混合物体系的平衡蒸气压降低，而施加垂直于相界面静电场则使二元混合物体系的平衡蒸气压升高。(7)上述改变的大小或程度除了与所施加的静电场的电场强度有关以外还与物质本身的诸如介电常数、相对分子质量、密度等物理性质有关。(8)本专利技术详述了静电场对二元混合物体系的气液平衡的影响机制，利用该机制可根据实际生产要求对待分离的二元混合物体系施加一定方向和强度的静电场改变平衡时的温度和体系压强以达到强化蒸馏分离、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用静电场改变二元混合物体系蒸馏条件的方法，其特征在于，包括：/n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；/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用静电场改变二元混合物体系蒸馏条件的方法，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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；
确定的压强和平衡温度下，在垂直于相界面的静电场作用下，易挥发组分在气相和...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩光泽，陈俊岩，胡秋霞，陈明东，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44