分子蒸馏 展示

5 技术特点
• 物料受热时间短 分子蒸馏装置加热面与冷凝面的距离 小于轻分子的平均自由程，从液面逸出的轻分子几乎未 经碰撞就达到冷凝面，所以受热时间很短，在蒸馏温度 下停留时间可减少到0.1∽1秒。 • 能量利用率高 普通蒸馏是蒸发与冷凝的可逆过程，液 相和气相间可以形成互相平衡状态。而分子蒸馏过程中 从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上，中间不与 其他分子发生碰撞，理论上没有返回蒸发面的可能性， 所以分子蒸馏是不可逆的，能量利用率高。
分子蒸馏的局限性
• 由于分子蒸馏要求在高真空下进行分离,所需要的 设备成本过高,结构复杂,设计技术要求高,相应的 配套设备也多,投资过大,国内尚未见大规模运用; • 分子蒸馏受设备结构和加热面积的限制,设备体积 比常规蒸馏设备体积大,在大规模生产应用中有不 少困难。
1 基本原理
• 分子蒸馏技术原理 利用液体分子受热后平均自由程不同这一性质来实 现分离提纯。 • 由于轻分子只走很短的距离即被冷凝，所以分子蒸 馏亦叫短程蒸馏。（Short—Path Distillation）
1 基本原理
• 分子自由程(λ) 在每次碰撞中,两分子的最短距离称为分子的有效直径( d) ,一个分子在 相邻两次分子碰撞间隔内所走的距离为分子自由程 。由理想气体的分 子动力学理论得
图 7-27 离心式分子蒸馏器
5 技术特点
• 蒸馏压强低 常规真空蒸(精)馏装置:存在 填料或塔板的阻力,系统很难获得较高的真空 度,而分子蒸馏装置内部结构比较简单,压降极 小,可以获得相对较高的真空度,分子蒸馏的操 作压强一般为0.1～1Pa，有利于物料在更低的 温度下分离。 • 蒸馏温度低 分子蒸馏是利用不同组分的 分子逸出液面后的平均自由程不同的性质来实 现分离的,可在远低于沸点的温度下进行操作, 物料并不需要沸腾，更有利于节约能源。 •
分子蒸馏系统由加热系统、冷凝器及高真空系统组 成。
分子蒸馏装置
• 分子蒸馏器有简单蒸馏型与精密蒸馏 型之分，目前采用的装置多为简单蒸 馏型。 • 简单蒸馏型又可分为静止式、降膜式、 离心式等几种。
釜式分子蒸馏器
冷却水入口 抽真空接口 冷却水出口 冷凝器
蒸馏室 蒸馏料液
加热器
馏分液出口
图7-26 釜式分子蒸馏器
分子蒸馏
——应化1101班第一组
分子蒸馏
• 分子蒸馏_____Molecular distillation • 又称短程蒸馏_____ short path distillation • 在高真空下进行，根据分子运动平均自由程的 差别，使液体在远低于沸点的温度下蒸馏分离， 受热时间短，特别适于处理高沸点及热敏性的 物系。
m
T 2 d P 2
• λm 分子平均自由程, m ；d 分子直径, m • T 蒸发温度, K ；P 真空度, Pa • K 为波尔兹曼常数
1 基本原理
• 分子自由程的差异 不同的分子由于有着不同的分子有效直径,它们的平均自由 程也不相同,即不同种类液体混合物的分子受热后从液面逸 出，不与其它分子发生碰撞所运行的距离是不相同的。一 般来讲, 轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小。
分子蒸馏的原理示意图
• 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， 重分子的平均自由程小， 若在离液面小于轻分子平 均自由程而大于重分子平 均自由程处设置一冷凝面， 使得轻分子落在冷凝面上 被冷凝，从而破坏了轻分 子的动态平衡，使得轻分 子继续不断逸出。而重分 子因达不到冷凝面，很快 趋于动态平衡。这样就将 混合物分离了。
• 特点:结构最简单; 分离效果差，蒸馏温度下物料停留时间较长， 热分解性大，在工业上已不采用,一般适用于实验室及小量生产.
降膜式分子蒸馏装置
物料入口 冷凝器
加热器
真空系统
蒸余物
馏出物
图7-25 分子蒸馏原理示意图
• 特点:优点:液膜厚度 小,并且沿蒸发表面流 动；被蒸馏物料停留 时间短,热分解的危险 性较小,过程可以连续 进行,处理能力大。缺 点:蒸发表面难以都被 液膜均匀覆盖；液体 流动时常发生翻滚产 生雾沫溅到冷凝面上, 降低分离效果。改进: 刮膜式分子过程由五步组成： • （1）蒸馏器加热面上形成厚度均匀的液膜； • （2）液膜表面上的分子在高真空，远低于沸点的温度下自由蒸 发； • （3）蒸发分子向冷凝面的运动； • （4）蒸发分子在冷凝面上的冷凝； • （5）馏出物和没有蒸发的重组分的收集。
3 分子蒸馏装置流程 ——
5 技术特点
• 分离程度高 常规蒸馏的相对挥发度 • α=p1/p2 p1 M 2 • 而分子蒸馏的相对挥发度 r p2 M1 • 在p1/p2相同的情况下，由于M1/M2>1，则αr>α。即分子蒸 馏较常规蒸馏更易分离，且M1和M2差值越大分离程度越 高。同时分子蒸馏还可以分离蒸汽压相近而相对分子质 量差别较大的混合物。
离心式分子蒸馏装置
蒸馏室 冷凝器 旋转转盘
流量计
加热器
进料口
馏分液接口
抽真空系统
残液接口
• 特点:优点:由于转盘高 速旋转,可得到极薄的 分布更均匀的液膜,减 少了雾沫飞溅，蒸发速 率和分离效率更好；料 液在蒸发面上的受热时 间更短；处理量更大。 缺点:高速转盘需要较 高的真空密封技术，结 构复杂，设备成本高。
6 分子蒸馏技术在工业上的应用
• 在精细化工行业可用于羊毛衍生物的脱臭 脱色，塑料增塑剂稳定剂的精制，以及硅 油、石腊油、高级润滑油光亮油的精制等。 • 在天然产物的分离上如玫瑰油精制提纯。 • 在分子生物学领域中将分子蒸馏技术作为 分子生物研究的一种前处理技术以保存原 有组织的生物活性和制备生物样本等。
6 分子蒸馏技术在工业上的应用
• 由于分子蒸馏技术与常规蒸(精)馏技术相比具有 明显的节能,不损伤热敏性物料等优点.应用领域 涉及石油化工、食品、医药、农药、香精、香料 及塑料等工业。 • 在食品工业上用于脂肪酸及其衍生物的分离提纯， 如单甘脂的分离、天然鱼肝油的浓缩以及从小麦 胚芽油葵花油等富含维生素E的油脂中分离天然维 生素E等。