分子蒸馏技术原理

1、分子蒸馏技术的基本原理

分子蒸馏不同于一般的蒸馏技术。它是运用不同物质分子运动平均自由程的差别而实现物质的分离,因而能够实现在远离沸点下操作。

根据分子运动理论,液体混合物的分子受热后运动会加剧,当接受到足够能量时,就会从液面逸出而成为气相分子,随着液面上方气相分子的增加,有一部分气体就会返回液体,在外界条件保持恒定情况下,就会达到分子运动的动态平衡。从宏观上看达到了平衡。

液体混合物为达到分离的目的,首先进行加热,能量足够的分子逸出液面,轻分子的平均自由程大,重分子平均自由程小,若在离液面小于轻分子的平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面,使得轻分子不断被冷凝,从而破坏了轻分子的动平衡而使混合液中的轻分子不断逸出,而重分子因达不到冷凝面很快趋于动态平衡,不再从混合液中逸出,这样,液体混合物便达到了分离的目的。

2、分子蒸馏技术的特点

由分子蒸馏的原理可以看出，分子蒸馏有许多常规蒸馏所不具备的特点。

2.1分子蒸馏的操作真空度高。

由于分子蒸馏的冷热面间的间距小于轻分子的平均自由程，轻分子几乎没有压力降就达到冷凝面，使蒸发面的实际操作真空度比传统真空蒸馏的操作真空度高出几个数量级。分子蒸馏的操作残压一般约为0.1～1Pa数量级。

2.2分子蒸馏的操作温度低。

分子蒸馏依靠分子运动平均自由程的差别实现分离，并不需要到达物料的沸点，加之分子蒸馏的操作真空度更高，这又进一步降低了操作温度。

分子蒸馏在蒸发过程中，物料被强制形成很薄的液膜，并被定向推动，使得液体在分离器中停留时间很短。特别是轻分子，一经逸出就马上冷凝，受热时间更短，一般为几秒或十几秒。这样，使物料的热损伤很小，特别对热敏性物质的分离过程提供了传统蒸馏无法比拟的操作条件。

3.4分子蒸馏的分离程度更高。

,由分子蒸馏的相对挥发度可以看出：

x式中：M1————轻分子分子量；

M2————重分子分子量

而常规蒸馏相对挥发度α=P1/P2 ，由于M2 ＞M1 ，所以ατ＞α。2 q+ p1 d2 `1 J/ u

由以上特点可以看出，分子蒸馏技术，能分离常规蒸馏不易分离的物质，特别适宜于高沸点、热敏性物质的分离。

分子蒸馏是一种在高真空（<10Pa）条件下，在加热面上被蒸发的分子经过尽可能短的距离到达冷凝面进行冷凝，从而实现液-液分离的蒸馏过程。它具有蒸馏温度低、蒸馏真空度高、受热时间短、分离程度高等优点，是一种较新的尚未广泛运用于工业化生产的分离技术。

物料从上法兰盖进入分子蒸馏器，通过转子上的分配盘将物料连续均匀的分布到垂直的筒体加热面上，物料靠重力下降的同时，被旋转的刮膜装置在加热面强制形成极薄的湍流状液膜。

被蒸发的分子经过很短的距离到达内置冷凝器并冷凝下来，通过蒸发器底部的出料口排出，重组份进入短程蒸馏器的残渣收集槽并从侧面的出口排出。其蒸馏过程分以下几个步骤：

物料在加热面上形成液膜

分子在液膜表面上蒸发

被蒸发的分子从加热面向冷凝面运动

被蒸发的分子在冷凝面上冷凝

蒸馏物和残留物的收集排放

◆真空度高、蒸馏温度低

分子蒸馏器及其配套设备充分考虑到分子蒸馏的要求，确保最小的空气泄漏率，并根据具体工艺要求，配置最合理的真空系统及其附属设备，使分子蒸馏器内部能稳定处于高真空状态（0.1Pa～10 Pa），此外由于刮膜装置在加热面上强制形成极薄的湍流状液膜，在较低的蒸馏温度下，被蒸发的分子经过很短的距离到达冷凝面并冷凝下来。

◆传热系数大、蒸发效率高

由于旋转的刮膜装置将物料在蒸发筒体内表面刮成均匀的薄膜，有效降低了热阻，在极高的真空度下，使得易蒸发物质非常容易从物料中蒸馏分离出来；由于筒体内表面与刮膜器之间的液膜处于剧烈的湍动状态，物料中的不同组份传递以及与加热夹套内的加热介质的热量传递都非常高效；此外，由于筒体内表面的高光洁度以及刮膜器的不停运动，使得加热面不容易结焦、结垢，也有助于增大总传热系数，提高蒸发效率。

◆受热时间短

进入分子蒸馏器的物料由分配盘均匀分布到垂直的加热面上，在重力和刮膜器的双重作用下沿长度有限的加热面呈螺旋下转，在蒸发器内的停留时间很短，一般为几秒～几十秒（平均停留时间与加热面长度、刮膜器的形式及物料的特性、膜厚等参数相关）。分子蒸馏器的“无死角”设计，避免了物料在分配盘、加热面和刮膜系统等部位堆积，减少了热敏性物质的热聚合和热分解。

◆分离程度高

在分子蒸馏操作中，随着真空度的提高，分子平均自由程加大，当蒸发面与冷凝面的距离小于或等于操作条件下的分子平均自由程时，分离过程由短程蒸馏改变为分子蒸馏，在这种状态下，两种物质的相对挥发度αc =（P1/P2）*（M2/M1）1/2，其中，M1、M2分别为轻重组份的相对分子量，P1、P2分别为轻重组份的饱和蒸汽压。而常规蒸馏状态下两种物质的相对挥发度α =P1/P2，由此可见，分子蒸馏比常规蒸馏更容易分离物质。

◆适应性强、操作方便

分子蒸馏器不仅适宜处理高沸点、热稳定性较差及易氧化物质，还由于具有不同形式的刮膜器可供选择，因而可以处理各种不同特性的物料，如高粘度物料，甚至含有少量固体颗粒的物料。此外，由于无物料堆积，设备容易清洗。

短程蒸馏器（分子精馏）短程蒸馏bolg

分子精馏一、概述

许多如石油重渣油、化学药品、药物及天然食品、保健品、脂肪酸等，常常是热敏性的、粘滞的及或具有高沸点的物料。要把这些物料从它们的其他组成分离出来，而保持产物的质量，只能在低的沸腾温度甚至是不到沸腾温度下精馏，且只能在很短的时间里，把热分解作用或聚合作用减到最小，以消除对产品的破坏。

当操作真空度约为500Pa时，可以在刮膜蒸发器或降膜蒸发器中进行。但是，如果蒸馏必须在高真空下操作（如压力在0.001-100Pa之间）就存在问题。必须选用在产品蒸汽压不超过通过加热表面和冷凝表面之间压差的蒸发器，因而带有外置冷凝器的蒸发器被排除在高真空范围的蒸馏过程之外。

相比只下，SPE型短程蒸发器非常适合于这种应用场合，冷凝器被制造在蒸发器内，直接位于加热蒸馏发生的对面。所以，短程蒸馏器短程蒸馏bolg

是项较新的尚未广泛应用于工业化生产，能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的新型分离技术。