分离方法——分子蒸馏法
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(2)分子蒸馏不仅能有效地去除液体中的 低分子物质,如:有机溶剂、臭味等,而且可以 有选择地蒸出目的产物,去除其它杂质,因此被 视为天然品质的保护者和回归者。
(3)分子蒸馏能实现传统分离方法无法实现 的物理过程,因此,在一些高价值物料的分离上 被广泛用作脱臭、脱色及提纯的手段
3 分子蒸馏技术的应用 (1)应用范围 石油化工方面: 碳氢化合物的分离、原油的渣油及其类似物质 的分离、表面活性剂的提纯及化工中间体的精制等, 如高碳醇及烷基多酣、乙烯基吡咯烷酮等的纯化、 羊毛酸酯、羊毛醇酯等的制取等。 塑料工业方面: 增塑剂的提纯、高分子物质的脱臭、树脂类物 质的精制等。
(3)受热时间短: 由分子蒸馏原理可知,受加热的液面与冷凝面 间的距离要求小于轻分子的平均自由程,而由液面 溢出的轻分子,几乎未经碰撞就到达冷凝面,所以 受热时间很短。另外,混合液体呈薄膜状,使液面 与加热面的面积几乎相等,这样物料在蒸馏过程中 受热时间就变得更短。对真空蒸馏而言,受热时间 为一小时,而分子蒸馏仅为十几秒。
分子蒸馏
1 原理:分子蒸馏是一种在高真空下操作的蒸馏方 法,是一种特殊的液--液分离技术,它不同于传统 蒸馏依靠沸点差分离原理,而是靠不同物质分子运 动平均自由程的差别实现分离。 分子运动自由程(用λ表示)是指一个分子相邻 两次碰撞之间所走的路程。
分子蒸馏技术的基本原理 (1) 分子运动平均自由程: 任一分子在运动过程中都在不断变化自由程。在某 时间间隔内自由程的平均值为平均自由程。
(4)分子蒸馏比常规蒸馏分离程度更高,能分离常 规蒸馏不易分开的物质:
分子蒸馏的特点决定了它在实际应用中较传统 技术有明显的优势: (1)由于分子蒸馏真空度高,操作温度低 和受热时间短,对于高沸点和热敏性及易氧化 物料的分离,有常规方法不可比拟的特点,能 极好地保证物料的天然品质。可被广泛应用于 天然物质的提取中。
则: λm = K ──── · (2)½π T ──── d²P
其中:
d - 分子有效直径 P - 分子所处空间的压强 T - 分子所处环境的温度 K - 波尔兹曼常数
( 2)
分子蒸馏的基本原理:
由分子平均自由程的公式可以看出,不同种类的分子, 由于其分子有效直径不同,其平均自由程也不同,换句话说, 不同种类的分子溢出液面后不与其它分子碰撞的飞行距离是 不同的。
(1)分子蒸馏的操作温度远低于物料的沸点: 由分子蒸馏原理可知,混合物的分离是由于不 同种类的分子溢出液面后的平均自由程不同的性质 来实现的,并不需要沸腾,所以分子蒸馏是在远低 于沸点的温度下进行操作的,这一点与常规蒸馏有 本质的区别。
(2)蒸馏压强低:由于分子蒸馏装置独特的结构形式, 其内部压强极小,可以获得很高的真空,因此分子 蒸馏是在很低的压强下进行操作, 一般为×10-1Pa数量级(×10-3数量级)。
事例1
事例2
事例3
事例4
事例5
下面列举一些典型的分子蒸馏生产工艺: (1) 低沸点、热敏性物料的分离 如香料类物质,该类物质挥发性强,热敏性高。 ┎→产品1 玫瑰油→第一级(脱气)→第二级→┃ ┖→蒸余物→第三级→ 产品2 渣 通过上述处理,可解决香味不好、颜色深及蜡含量高等问题, 使产品的附加值大大提高。
食品工业方面: 分离混合油脂,可获纯度达90%以 上的单甘油脂,如硬脂酸单甘酯、月桂 酸单甘酯、丙二醇脂等;提取脂肪酸及 其衍生物、生产二聚脂肪酸等;从动植 物中提取天然产物如鱼油、米糠油、小 麦胚芽油等。
医药工业方面: 提取合成及天然维生素A、E; 制取氨基酸及葡萄糖衍生物等。
香料工业方面: 处理天然精油,脱臭、脱色、提 高纯度,使天然香料的品位大大提高。 如桂皮油、玫瑰油、香根油、香茅油、 山苍子油等。
(2) 高沸点、热敏性物料的分离
该类物质分离的关键是温度和受热时间的控制。 若温度和受热时间控制得不好,不但影响分离效果, 而且还会使物质歧化宿合。如:
付产 品
鱼油乙酯→第一级(脱腥)→第二级(提纯)→ 蒸余物 主产品 渣
→第三级(脱色)→
通过上述处理,所得产品不仅气味、颜色优良,而且 有效成分的含量提高,保护了天然的结构。
在一定温度下,压力越低,气体分子的平均自由程 越大。当蒸发空间的压力很低(10-2 ~10-4 mmHg),且使冷凝表面靠近蒸发Hale Waihona Puke Baidu面,其间的垂 直距离小于气体分子的平均自由程时,从蒸发表面 汽化的蒸气分子,可以不与其他分子碰撞,直接到 达冷凝表面而冷凝。
(0.0133332-1.3332 Pa)
分 子 蒸 馏 装 置
内部冷凝器,流 阻小,极限真空 高
分子蒸馏器的模式
离心薄膜式
转子刮膜式
主要区别在于物料形成薄膜的方法不同 现在国内、外的工业化装置以转子刮膜式为主
离心薄膜式分子蒸馏器
MDL-150(离心式)
转子刮膜式分子蒸馏器
2 分子蒸馏技术的特点 分子蒸馏技术作为一种高新分离技术,具有其 它分离技术无法比拟的优点:
实验型设备: MD-S80
中试型设备:MD-S150
MD-S300
Wiped Film Molecular Stills & Evaporators 刮膜式分子蒸馏设备和蒸发设备