《分子蒸馏技术》课件

分离程度及产品收率高
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分子蒸馏技术
原理及特点
• 分子蒸馏技术特点
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分子蒸馏技术
原理及特点
• 分子蒸馏技术特点
分子蒸馏较常规蒸馏存在的优势 （1）产品质量高 （2）产品能耗低 （3）产品成本低 （4）易于放大
分子蒸馏的缺点：一次性投入较大
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分子蒸馏技术
原理及特点
• 分子蒸馏技术的参数
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分子蒸馏技术
原理及特点
• 例：空气
有效直径：3.11*10-10m，压力与平均自由程的关系见 下表：
压力/mmHg
1.0
10-1 10-2 10-3 10-4
平均自由程/cm 0.0056 0.056 0.56 5.6 56
注：1mmHg=133.322Pa
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分子蒸馏技术
原理及特点
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原理及特点
• 几个基本概念
分子碰撞：分子与分子之间存在着相互作用力， 远时表现为吸引、近时表现为排斥，由接近到 排斥分离的过程称为分子碰撞。
分子有效直径：分子碰撞过程中，两分子质心的 最短距离（即发生斥离的质心距离），称为分 子有效直径。
分子运动自由程：一个分子在相邻两次分子碰撞 之间所经过的路程。
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分子蒸馏技术
工艺及设备—刮膜式流程
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分子蒸馏技术
工艺及设备—刮膜式多级流程
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分子蒸馏技术
工艺及设备—离心式
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分子蒸馏技术
工艺及设备—离心式
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分子蒸馏技术
工艺及设备—离心式
• 分子蒸馏技术原理
分子蒸馏技术
分子蒸馏技术是 利用分子平均 自由程差异实 现的一种液液 分离技术
两个条件：轻重 分子平均自由 程不同，蒸发 面与冷凝面之 间的距离小于 轻分子的平均 自由程
压力：0.1～4104Pa
原理及特点
• 分子蒸馏技术特点
是一种非平衡状态下的分离技术，原理上与常规蒸馏存在根 本区别
工艺及设备—实验室设备
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分子蒸馏技术
工艺及设备—实验室设备
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分子蒸馏技术
工艺及设备—自由降膜式-外蒸发面
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分子蒸馏技术
工艺及设备—自由降膜式-内蒸发面
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分子蒸馏技术
工艺及设备—刮膜式示意图
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分子蒸馏技术
工艺及设备—刮膜式内部结构
如果在蒸馏时设法使一部分由液相流向气相的分子
不再返回液相，则分离效率会大幅提高。这就是
分子蒸馏的思想。
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分子蒸馏技术
绪论
• 分子蒸馏技术是怎样发展的—历程
真空度5kPa以上 蒸发液面厚，停
留时间长，加 热温度较高
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分子蒸馏技术
绪论
• 分子蒸馏技术是怎样发展的—历程
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分子蒸馏技术
绪论
• 分子蒸馏技术是怎样发展的—历程
与强制成膜蒸馏 装置类似，只 是由外冷式改 成内冷式
薄膜蒸发器
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分子蒸馏技术
绪论
• 分子蒸馏技术是怎样发展的—历程
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分子蒸馏技术
真空度0.1～100 Pa
蒸发面、冷凝面 之间的距离小 于轻分子的平 均自由程
原理上不同于薄 膜蒸发器和普 通蒸馏
为什么称为分 子蒸馏？看 其发展历程
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绪论
• 分子蒸馏技术是怎样发展的—思想
分子蒸馏技术是在蒸馏技术的不断改进中产生的一 种特殊的蒸馏分离技术
蒸馏时，存在两股分子流向：液体气化，分子由液 体流向气体；气体液化，分子由气体流向液体； 当两股分子流数量相同时，便达到了平衡。平衡 时组分在气液两相中的分配，由气液平衡常数决 定。
化工分离过程
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分子蒸馏技术
内容
• 绪论 • 原理及特点 • 工艺及设备 • 工业化应用 • 展望
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分子蒸馏技术
绪论
• 什么是分子蒸馏技术 • 分子蒸馏技术是怎样发展的
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3百度文库
分子蒸馏技术
绪论
• 什么是分子蒸馏技术
分子蒸馏技术
分子蒸馏技术 是利用分子 平均自由程 差异实现的 一种液液分 离技术
操作温度低：蒸气分子一旦由液相逸出（挥发）即可实现分 离，无需达到沸腾状态，即可在原理沸点下操作，一般分 子蒸馏的操作温度比常规真空蒸馏低50～100℃
操作压力低：压力越低，分子平均自由程越大，越有利于分 子蒸馏分离。一般分子蒸馏的真空度达到0.1～100Pa，而 一般真空蒸馏的真空度是5kPa
受热时间短：假定真空蒸馏的受热时间为数十分钟，而分子 蒸馏的受热时间仅为几秒或几十秒
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分子蒸馏技术
原理及特点
• 分子蒸馏技术的参数
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分子蒸馏技术
原理及特点
• 分子蒸馏技术的影响因素
各种因素对蒸发效率的影响 系统压力升高，蒸发效率下降 冷凝器温度升高，蒸发效率下降 蒸发器与冷凝器之间的间距加大，蒸发效率下降 随蒸发器与冷凝器的配置方式不同而不同
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分子蒸馏技术
分子蒸馏技术
真空度2kPa以上
降低了蒸发液面 厚度，剩余物 和蒸出物分别 采出，可以实 现连续化生产
液膜厚度不匀， 会产生局部过 热，造成裂7 解
绪论
• 分子蒸馏技术是怎样发展的—历程
真空度0.1kPa
液膜薄、匀，物 料迅速被分离 （以分、秒计）
蒸出分子要经过 较长的路程才 能冷凝
薄膜蒸发器
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液膜厚度：一般分子蒸馏液膜厚度为：降膜式0.05～0.3 cm， 刮膜式0.01～0.05 cm，离心式0.005～0.025 cm
停留时间：一般为10 ～25s 蒸发速度：与物质分子在蒸发液面上的挥发度有关，与气液
平衡无关。可用Langmuir-Kundsen近似公式估算 物料的热分解：取决于操作温度、压力及停留时间，成正比
分子平均自由程：自由程是变化的，某时间间隔 内自由程的平均值，称为分子平均自由程。 11
分子蒸馏技术
原理及特点
• 几个基本概念 影响分子平均自由程的因素 温度：温度上升，分子平均自由程增加 压力：压力越高，分子平均自由程越小 物质种类：不同物质的分子有效直径不同，平均 自由程也不同
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原理及特点
• 分子蒸馏技术的影响因素
进料温度对分子蒸馏效率的影响 液膜厚度随进料温度的增加急剧下降 不同进料温度下，薄膜表面温度趋于一致 进料量越大，越难达到薄膜表面温度
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分子蒸馏技术
工艺及设备
• 分类
实验室设备 自由降膜式 刮膜式 离心式 多级分子蒸馏
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分子蒸馏技术