專利名稱：微波場汽液相平衡測定裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化工傳質與分離過程強化領域，特別涉及一種微波場汽液相平衡測定
>J-U ρ α裝直。
技術背景 在化工生產(chǎn)中往往面對著大量的氣體和液體混合物的分離，這些待分離體系的熱力學性質決定了分離過程進行的可能性與分離程度。汽液相平衡數(shù)據(jù)是化工基礎數(shù)據(jù)的重要組成部分，對化學化工理論研究及實際應用都具有重要意義。如化工工藝優(yōu)化、單元操作設計、汽液理論研究等都與汽液平衡密切相關，有賴于汽液平衡數(shù)據(jù)的測定。正是基于汽液平衡數(shù)據(jù)的重要性，微波場強化輕重組分間的傳質與分離更需要微波場下的汽液相平衡測定。只要微波場下汽液平衡組成與常規(guī)加熱下的汽液平衡組成不一樣，則應用微波的手段強化物質分離就有據(jù)可循，微波與傳統(tǒng)分離方法的耦合才更有現(xiàn)實意義。汽液平衡是在一定的溫度和壓力下，汽液兩相達到平衡時，各組分在汽液兩相中的化學位趨于相等?；蛘哒f在混合物中各組分在汽相和液相中的逸度相等。汽液相平衡測定方法分為直接法和間接法，直接測定法又分為精餾法、靜態(tài)法、流動法、循環(huán)法和泡露點法。這些常規(guī)方法均為沒有外加物理場下的汽液平衡測定，但實驗表明，微波場作用能改變相當一部分具有極性或弱極性的物質沸點和揮發(fā)度。本發(fā)明為測定微波場作用下的汽液相平衡的裝置及測定方法。微波是一種頻率在300MHz至300GHz之間的電磁波。與傳統(tǒng)加熱以熱傳導、熱輻射等方式由外向內傳遞熱量不同，微波是通過偶極子旋轉和離子傳導兩種方式內外同時加熱，并具有對物質加熱的選擇性。微波還具有改變組分沸點的現(xiàn)象。微波輻射對物質作用的一個顯著特點是具有“選擇性”功能。這是由于不同分子結構的物質對微波的吸收作用不同，極性越大吸收微波的能力越強。因此，當二元混合物中一種物質極性很大，而另一種物質幾乎沒有極性時，微波能量只作用在極性物質的分子上。而在極性分子吸收微波能量的同時極性分子與非極性分子之間也存在著相互碰撞和能量傳遞，如果極性分子吸收微波輻射的頻率大于其與非極性分子碰撞和傳遞能量的頻率的話，則吸收了微波輻射的極性分子沒有完全將能量傳給非極性分子，即在液相混合物中兩種分子的能量傳遞達到平衡之前，具有較大能量的極性分子通過汽、液相間的傳質作用，從液相傳遞到汽相中。從而微波場下二元體系的汽液相平衡組成將不同于常規(guī)加熱下的汽液相平衡組成。微波輻射還具有改變液體沸點的現(xiàn)象。微波場作用下極性的液體組分沸騰時的溫度高于大氣壓下該液體的沸點。學術界提出了包括水力學不穩(wěn)定性理論、過熱理論、蒸發(fā)表面的非平衡特性以及表面壓力增加等理論揭示微波對組分沸點的影響。組分沸點在微波場的輻射作用下發(fā)生變化這一現(xiàn)象，可能成為提高組分間沸點接近的精餾體系分離效率的有利因素。尤其對于共沸物系，在微波場的能量作用下，共沸平衡極有可能被打破，朝著更有利于提高產(chǎn)品純度的方向進行。與常規(guī)加熱(電爐加熱，1000W)時各溶劑的沸點比較見下表(實驗地氣壓為8IkPa)。
權利要求1.一種微波場汽液相平衡測定裝置，包括微波腔主體(I)、微波腔上蓋(2)、汽液平衡釜(3)、冷凝器(4)、汽相取樣口(5)、汽液相界面紅外測溫儀(6)、汽相冷凝回流管(7)、液相主體下段(8)、液相主體上段(9)、液相主體紅外測溫儀(10)、液相取樣口(11)、汽提管(12)、汽相主體(13)、多模箱式微波發(fā)生器(14)、矩形波導(15)、微波環(huán)行器水負載(16)；微波截止波導(17);其特征在于汽液平衡釜(3)設置在微波腔主體(I)中，汽液相界面紅外測溫儀(6)測定汽液相界面的溫度，其測溫點位于混合物液體的上表面；液相主體紅外測溫儀(10)測定液相主體的溫度，其測溫點位于液相主體上段(9)的中部；汽液相界面紅外測溫儀￠)、液相主體紅外測溫儀(10)通過電纜與微波發(fā)生器(14)相連；微波發(fā)生器(14)經(jīng)過微波環(huán)行器水負載(16)與矩形波導(15)連接，矩形波導(15)與微波腔主體(I)接口連接。
2.如權利要求I所述的裝置，其特征在于汽液平衡釜(3)由液相主體下段(8)、液相 主體上段(9)、液相取樣口(11)、汽提管(12)、汽相主體(13)、冷凝器(4)、汽相取樣口(5)和汽相冷凝回流管(7)組成；冷凝器(4)、汽相取樣口(5)和汽相冷凝回流管(7)位于微波腔主體(I)的外面，不受微波場的作用。
3.如權利要求I所述的裝置，其特征在于所述的微波發(fā)生器為多模箱式微波發(fā)生器。
4.如權利要求I所述的裝置，其特征在于所述的矩形波導(15)與微波腔主體(I)的接口型號為BJ-26。
5.如權利要求I所述的裝置，其特征在于所述的微波腔上蓋(2)為活動連接。
6.如權利要求I所述的裝置，其特征在于微波腔主體(I)上的所有開口都配置微波截止波導(17)。
7.如權利要求I所述的裝置，其特征在于冷凝器(4)與汽相取樣口(5)的連接方式是玻璃磨口。
8.如權利要求I所述的裝置，其特征在于汽相冷凝回流管(7)采用膠皮管或者聚四氟乙烯管連接汽液平衡釜(3)和汽相取樣口(5)。
專利摘要本實用新型涉及一種微波場汽液相平衡測定裝置及測定方法。汽液平衡釜(3)設置在微波腔主體(1)中，汽液相界面紅外測溫儀(6)測溫點位于混合物液體的上表面；液相主體紅外測溫儀(10)測溫點位于液相主體上段(9)的中部；微波發(fā)生器(14)經(jīng)過微波環(huán)行器水負載(16)與矩形波導(15)連接，矩形波導(15)與微波腔主體(1)接口連接。微波發(fā)生器(14)通過矩形波導(15)，將微波能量作用于汽液平衡釜的液相主體上段(9)和汽相主體(13)的交界面，液體受熱汽化被冷凝器(4)冷凝后，經(jīng)回流管(7)返回液相主體下段(8)，達到平衡后分別從液相取樣口(11)和汽相取樣口(5)取樣分析。由于微波不對硼硅玻璃材質的汽液平衡釜體進行加熱，直接作用于汽液相主體，實現(xiàn)了節(jié)能，具有快速、高效加熱的特點。
文檔編號G01N30/06GK202372393SQ20112053119
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權日2011年12月16日
發(fā)明者丁輝, 侯鈞 申請人:天津大學