分子蒸馏技术的发展及工业应用
分子蒸馏技术
分子蒸馏技术X Y Zhou 化学工程110427001摘要分子蒸馏是一种新型的液－液分离技术，与传统的蒸馏技术相比：操作温度远低于液体沸点，蒸馏压力在极高真空度下，受热时间短，能最大限度地保证物系中的有效成分。
本文分析了分子蒸馏技术的原理、过程，介绍了目前分子蒸馏技术的特点、分子蒸馏设备及其特点，以及分子蒸馏技术在食品、医药、化工等行业的应用。
关键词分子蒸馏；分离技术；分子蒸馏器分子蒸馏技术[1]是一种特殊的液-液分离技术，是新型分离技术中的一个重要分支。
液体混合物的分离，一般是通过蒸馏或精馏来实现的。
在蒸馏或精馏过程中，存在着两股分子流向：一股是被蒸液体的气化，由液相流向气相的蒸气分子流；另一股是由蒸气返回至液相的分子流。
当气液两相达到平衡时，表观上蒸气分子不再从液面逸出。
若果利用某种措施，使蒸气分子不再返回(或减少返回)液相，就会大大提高分离效率。
分子蒸馏技术正是在蒸馏技术的不断改进发展中而产生的一种特殊的蒸馏分离技术。
1 分子蒸馏的原理、过程及其特点1.1 分子蒸馏的基本原理根据分子运动理论，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，就会成为气体分子而从液面逸出。
而随着液面上方气体分子的增加，有一部分气体分子就会返回液体，在外界温度保持恒定的情况下，最终达到分子运动的动态平衡，此外，不同种类的分子，由于其分子有效直径不同，故其平均自由度也不同，从统计学观点看，不同种类的分子逸出液面后不与其他分子碰撞的飞行距离是不同的[2]。
传统的液体混合物的分离，一般都是利用溶液组分间沸点的差异，通过蒸馏或精馏来实现的，其气液处于平衡状态。
而分子蒸馏技术却不同于常规蒸馏，它是利用不同物质分子运动平均自由程的差异，实现液体混合物的分离。
具体的分离过程是：经过预热处理的待分离料液从进料口沿加热板自上而下流入，受热的液体分子从加热板逸出，并向冷凝板运动。
轻分子由于平均自由程较大，能够到达冷凝板并不断在冷凝板凝集，最后进入轻组分接收罐；重分子因平均自由程较小，不能到达冷凝板，从而顺加热板流入重组分接收罐中，这样就实现了轻重组分的分离[3]。
分子蒸馏技术的原理和应用(精)
分子蒸馏技术的原理和应用分子蒸馏技术简介分子蒸馏是一项较新的尚未广泛应用于产业化生产的分离技术，能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的题目。
分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，能在极高真空下操纵，它依据分子运动均匀自由程的差别，能使液体在远低于其沸点的温度下将其分离，特别适用于高沸点、热敏性及易氧化物系的分离。
由于其具有蒸馏温度低于物料的沸点、蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，因而能大大降低高沸点物料的分离本钱，极好地保护了热敏性物质的特点品质，该项技术用于纯自然保健品的提取，可摆脱化学处理方法的束缚，真正保持了纯自然的特性，使保健产品的质量迈上一个新台阶。
分子蒸馏技术，作为一种对高沸点、热敏性物料进行有效的分离手段，自本世纪三十年代出现以来，得到了世界各国的重视。
到本世纪六十年代，为适应浓缩鱼肝油中维生素Ａ的需要，分子蒸馏技术得到了规模化的产业应用。
在日、美、英、德、苏相继设计制造了多套分子蒸馏装置，用于浓缩维生素Ａ，但当时由于各种原因，应用面太窄，发展速度很慢。
但是，在过往地三十多年中，人们一直在不断地重视着这项新的液－液分离技术的发展，对分离装置精益求精、完善，对应用领域不断探索、扩展，因而一直有新的专利和新的应用出现。
特别是从八十年代末以来，随着人们对自然物质的青睐，回回自然潮流的兴起，分子蒸馏技术得到了迅速的发展。
对分子蒸馏的设备，各国研制的形式多种多样。
发展至今，大部分已被淘汰，目前应用较广的为离心薄膜式和转子刮膜式。
这两种形式的分离装置，也一直在精益求精和完善，特别是针对不同的产品，其装置结构与配套设备要有不同的特点，因此，就分子蒸馏装置本身来说，其开发研究的内容尚十分丰富。
在应用领域方面，国外已在数种产品中进行产业化生产。
特别是近几年来在自然物质的提取方面应用较为突出，如：从鱼油中提取EPA与DHA、从植物油中提取自然维生素E等。
另外，在精细化工中间体方面的提取和分离，品种也越来越多。
分子蒸馏的原理和应用
分子蒸馏的原理和应用一、分子蒸馏的原理分子蒸馏是一种重要的分离技术，其原理基于不同组分的挥发性差异。
通过控制温度和压力的变化，将混合物中的各个组分蒸发并再凝结收集，达到分离纯化的目的。
以下是分子蒸馏的原理要点：1.挥发性差异：混合物中的各个组分在蒸馏条件下有不同的挥发性，即蒸发速率不同。
这是分子蒸馏能够实现分离的基础。
2.沸点差异：挥发性差异主要是由组分间沸点差异引起的。
在分子蒸馏过程中，通过调节温度和压力，使得沸点较低的组分先蒸发，沸点较高的组分后蒸发，从而实现分离。
3.密封系统：分子蒸馏需要在密封系统中进行，以保持温度和压力的稳定性。
通常采用精密的实验设备，如分子蒸馏柱和蒸馏装置，来确保分离效果。
二、分子蒸馏的应用分子蒸馏广泛应用于化工、石油、制药等领域，用于纯化和分离各种混合物。
以下是分子蒸馏的常见应用：1.石油精制：在石油炼制过程中，通过分子蒸馏可以将原油中的不同沸点范围内的组分分离出来，从而得到高纯度的油品，如汽油、柴油等。
2.精细化工：在化学工业中，分子蒸馏被广泛应用于石油化工、有机合成等过程中，用于纯化和分离各种化合物。
3.制药工业：在制药工业中，分子蒸馏常用于药物纯化和分离。
通过分子蒸馏可以从复杂的药物混合物中提取出目标化合物，并去除杂质。
4.食品工业：分子蒸馏在食品加工中也有应用，常用于提取香精、食用油等。
通过分子蒸馏，可以将食品中的有害物质去除，提高食品的质量和安全性。
5.环境保护：分子蒸馏技术在环境保护中也得到了应用。
例如，通过分子蒸馏可以将废水中的有机物质分离出来，减少污染物的排放。
三、分子蒸馏的优势与传统的蒸馏技术相比，分子蒸馏具有以下优势：1.高效分离：分子蒸馏可以实现高效分离，适用于挥发性差异较小的高沸点混合物。
2.低温操作：由于分子蒸馏具有较高的分离效率，可以在相对较低的温度下进行操作，可以避免热敏性物质的分解。
3.保留挥发组分：相比传统蒸馏，分子蒸馏可以保留更多挥发性组分，提高产品的纯度和质量。
分子蒸馏技术及其应用
（1）蒸馏温度低 常规蒸馏是依靠物料中不同物料的沸点差进行分离的，因此物料必须加热至沸腾。而分子蒸馏是利用不同种类的分子受热逸出
液面后的平均自由程的不同来实现分离的，只要蒸汽分子由液相逸出就可以实现分离，在在远低于沸点的温度下进行操作，是一个没有沸腾的蒸发过程。由此可见，分予蒸馏技术更有利于节约能源，特别适用于一些高沸点热敏性物质的分离，且可以分离常规蒸馏中难以分离的共沸混合物。
Key words：molecular distillation theory process application
1
分子蒸馏技术可以追溯到第2次世界大战以前，伴随真空技术和真空蒸馏技术发展起来的一种液一液分离技术。Hickman博士是最早的发明人之一。美国首先以=提出“分子蒸馏”的概念并沿用至今。
Abstract：Molecular distillation technology is the bottleneck of high-purity materials technology which has been paid widespread attention in many countries. This paper introduces the developments 0f the molecular distillation technology at home home and and abroad.as well as the basic principle and application bining requirements of practical applications,the comprehensive and particular introduction is given the applications forefront 0f the mechanism 0f molecular distillation and the process of molecular distillation and fine mechanism，pharmaceuticals，high-grade materials,and ultra-molecular compounds．
分子蒸馏工作总结
分子蒸馏工作总结
分子蒸馏是一种重要的化工分离技术，广泛应用于石油化工、食品加工、制药
等领域。
通过控制物质的沸点差，将混合物中的不同成分分离出来，达到纯化和提纯的目的。
下面我们来总结一下分子蒸馏的工作原理和关键步骤。
首先，分子蒸馏是基于不同成分在一定温度下的沸点差异而实现的。
在分子蒸
馏过程中，混合物被加热至其中一个成分的沸点，然后将蒸气冷凝成液体，从而分离出目标成分。
这就要求我们在操作中精确控制温度和压力，以确保目标成分能够被有效分离出来。
其次，分子蒸馏的关键步骤包括加热、蒸发、冷凝和收集。
在加热过程中，混
合物被加热至其中一个成分的沸点，产生蒸气。
然后，蒸汽通过冷凝器冷却成液体，并被收集。
这些步骤需要通过合适的设备和控制系统来实现，以确保分子蒸馏的高效运行。
此外，分子蒸馏还需要考虑混合物的性质和成分之间的沸点差异。
一些混合物
可能具有非常小的沸点差，这就需要更高级别的技术和设备来实现有效的分离。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的分子蒸馏工艺和设备，以确保分离效果和经济效益。
总的来说，分子蒸馏是一种重要的化工分离技术，它在实际生产中具有广泛的
应用前景。
通过深入理解分子蒸馏的工作原理和关键步骤，我们可以更好地应用这一技术，提高产品质量，降低生产成本，实现可持续发展目标。
希望今后分子蒸馏技术能够不断创新和完善，为各行各业的发展贡献更多力量。
分子蒸馏应用
分子蒸馏应用分子蒸馏是一种常用的分离纯化技术，广泛应用于化工、制药、食品等行业。
它基于不同组分的挥发性差异，通过控制温度和压力，使混合物中的组分按照其挥发性从液相转变为气相，然后再通过冷凝液相转变为纯净的液体。
在这个过程中，通过收集不同温度下的冷凝液，可以实现对混合物中不同组分的分离。
分子蒸馏的原理和工艺参数的选择非常重要。
首先，需要了解混合物的组成和性质，以确定适当的温度和压力条件。
温度的选择应该使得待分离的组分有足够的挥发性，但又不至于使其他组分产生分解或降解。
压力的选择要考虑到温度和混合物中组分的相对挥发性，以保证有效的蒸馏效果。
分子蒸馏的设备包括蒸馏塔、加热设备、冷凝器、收集器等。
蒸馏塔是分子蒸馏的核心部分，内部通常由填料或板式结构组成，用于增加物料与蒸汽的接触面积，提高分离效果。
加热设备提供蒸发所需的能量，常用的有加热炉和蒸汽加热器。
冷凝器通过冷却蒸汽使其转变为液体，常用的有管壳式冷凝器和板式冷凝器。
收集器用于收集不同温度下的冷凝液。
分子蒸馏有许多应用领域。
在石油化工行业，分子蒸馏用于原油的分离和石油产品的精制，可以提取出汽油、柴油、航空煤油等不同品位的燃料。
在化工行业，分子蒸馏用于有机物的分离和纯化，例如分离醇类、酮类和醚类化合物。
在制药行业，分子蒸馏用于药物的分离和纯化，可以得到高纯度的药物原料。
在食品行业，分子蒸馏用于食品的提取和香精的制备，可以提取出香料和食品添加剂的纯品。
分子蒸馏的优点是可以实现高效、连续和精细的分离，适用于不同的混合物体系。
然而，分子蒸馏也存在一些限制和挑战。
首先，分子蒸馏对于挥发性相近的组分分离效果较差，需要借助辅助技术如添加剂或采用多级蒸馏来提高分离效果。
其次，分子蒸馏对于高沸点物质的分离困难较大，需要采用真空蒸馏或气相色谱等技术来解决。
此外，分子蒸馏的设备和能耗成本较高，操作复杂，对操作人员的技术要求较高。
分子蒸馏是一种重要的分离纯化技术，具有广泛的应用前景。
分子蒸馏的技术要点和发展
上世纪的三十年代至六十年代，是分子蒸馏技术的研发时代，至六十年代，日、英、美、德、法及前苏联均有多套大型工业化装置投入工业应用。
但由于相关技术的发展还很落后，致使当时分子蒸馏技术及装备在总体上还不够完善。
例如，分子蒸馏蒸发器的分离效率还有待提高、密封及真空获得技术还有待改进、应用领域还有待拓展、分离成本还有待降低等。
所有这些都是后来的研究者改进的方向。
从上世纪六十年代至今的五十多年来，各国研究者均十分重视这一领域的研究，不断有新的专利和文献出现。
同时，也出现了一些专业的技术公司专门从事分子蒸馏器的开发制造，使分子蒸馏技术的工业应用得到了进一步发展。
短程分子蒸馏器按刮膜器形式分三种形式：滚膜、滑动刮膜、铰链刮膜，根据物料的粘度、处理性质选用不同的刮膜器。
短程蒸馏特性：能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的新型分离技术。
短的停留时间：刮膜器的作用，使得液膜在加热面停留时间极短。
低的蒸馏温度：由于冷凝器直接位于加热面的对面，减少了压差，所以具有极高的真空度，物料可在极低的温度下甚至于无需到沸点即蒸馏。
粘性物和产品中含有固体物：刮片的深深浸入，靠一个相当可观的边缘，料膜引起一个强烈的剪切及混合效应，减轻了待处理液的粘性，适合处理粘度到50Pas，并防止加热面结垢，特别适合于含固体料液。
极薄的蒸馏液面：刮膜器的作用将料液刮成极薄的液膜。
分离更彻底。
热敏感物料：高分离比：精密的刮板使用使用得极薄的液膜被均匀地分布在加热面上，导致整个加热面湿润。
这样允许操作单元高沸分离比。
这意味着在案列中进入的90%以上被蒸发，恒量残留物质中水平能被完成。
工作原理：在沸腾的薄膜和冷凝面之间的压差是蒸汽流向的驱动力，对于微小的压力降就会引起蒸汽的流动。
在1mbar下运行要求在沸腾面和冷凝面之间非常短的距离，基于这个原理制作的蒸馏器称为短程蒸馏器。
短程蒸馏器（分子蒸馏）有一个内置冷凝器在加热面的对面，并使操作压力降到0.001mbar。
分子蒸馏技术在工业领域的应用
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分子蒸馏技术在 工业领 域 的应用
赵 久艾
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２２ 天 然维 生素 Ｅ的提 取 ．
１ 分 子蒸馏技术基本原理
传统蒸馏是基于不同物质的沸点差进行分离 的， 因此在沸点温度下易氧化 、 分解或 聚合的某些 物质难以分离。分子蒸馏的分离作用则是利用液体 分 子受 热 时 会从 液 面溢 出 ， 同种类 分 子溢 出后 的 不 运 动平 均 自由程 不 同而实 现物 质 的分离 。蒸馏 原 理 如 下 图所示 【 ３ 】 。
３０ ０ ） ０４ ２
摘要 ： 分子 蒸馏技术是一种新型、 特殊的 用于分 离或精制 的技术 。本 文介绍 了分子蒸馏的基本原理 ， 列举
了分子蒸馏技术在工业 中几个应用实例及其在工业化 应用具有独特的 、 多方 面的优越 性。
关 键 词 ： 子 蒸馏 技 术 ； 业 应 用 ； 越 性 分 工 优
萃取法 、 尿素沉淀法 、 减压蒸馏法 、 多级精馏法 、 分
收 稿 日期 ：０ ６ ０ — １ ２ ０ － ７ ３
维普资讯
天
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２０ ０ ７年 １ 月
子蒸馏法、 超临界 Ｃ Ｏ 萃取法等 。 但无论何种方法 ， 要生产 出品质优 良的天然维生素 Ｅ产品， 最关键 的 问题 就 是 提取 与分 离 工艺 是 否 先进 ， 选 的方 法就 优
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项目三 儿歌
孙瑞利用刮模式蒸馏装置对重质油进行分离，为了更好的分离重质渣油， 本实验采用自制的10kg/h 的降膜式分子蒸馏装置，其结构及组成单元如图1所
示。
图1 分子蒸馏装置与结构图
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1-转子驱动马达； 2-导热油出口； 3-冷凝器； 4-导热油入口； 5-重组分出口； 6-进料口； 7-刮膜转子； 8-接冷阱；
9-轻组分出口； 10-冷凝水出口； 11-冷凝水进口；
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经预处理后的重质油为多组分、高粘度、黑色胶状混合物，其常压下平均 沸点（AEBP）在 500℃左右，对其各物性进行初步测定，其物性参数如表1。
表 1 重油物性参数
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3.1.1 单因素工艺条件研究
• 试验以重质油为原料，以润滑油基础油馏分为目标产品，以产品收率、粘度指数为指 标，考察系统影响因素：预热温度（T0）、蒸馏温度（TDM）、系统残压（Pr）、进 料速度（Q0） 及刮膜转速（R） 等。
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分子蒸馏技术
Molecular Distillation Technology
组员：李昊 陶艳琪 李娜 蒋盼盼
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项目三 儿歌
1.分子蒸馏技术发展简介 2.分子蒸馏在医药工业中的应用 3.分子蒸馏在石油化工中的应用 4.分子蒸馏在食品工业中的应用 5.分子蒸馏在香料工业中的应用
6.分子蒸馏技术的发展展望
表 1 含甲醇物料、滤液和滤饼中维生素E的含量
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2.4.2 一次蒸馏温度对维生素E纯度的影响
表 2 一次蒸馏温度对维生素E纯度的影响
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2.4.3 二次蒸馏温度对维生素E纯度和收率的影响
项目三 儿歌
2.4.4 进料速率的影响
项目三 儿歌
2.4.5 刮膜器转子转速的影响
项目三 儿歌
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项目三 儿歌
1.分子蒸馏技术发展简介
• 早在20 世纪初，人们就意识到要利用真空来改进蒸馏过程，并开始了 降低蒸馏过程中气相阻力的研究，这便是分子蒸馏技术研究的开始。
• Bronzed 和Heresy 在1922年设计了世界上第一套真正的实验用分子蒸 馏装置，利用该装置进行水银同位素分离的研究。
8子蒸馏在石油化工中的应用
3.1 重质油分离
重质油深度分析处理越来越受到人们的关注，在原油中含量高，成分多且复 杂、为粘稠状黑色胶状物，其常压下平均沸点较高，一般高达 500℃左右，常 温常压下为固体、半固体状态，运动粘度较大。根据重渣油不同处理工艺，其 加工产品可作为高附加值润滑油基础油、蜡油、溶剂油、催化裂化原料等工业 。利用分子蒸馏分离重质油避免了高温受热分子断链分解、焦化、聚合等问题
天然维生素E主要存在于一些动植物组织中，由于其对热敏感，沸点较 高，运用传统精馏法不仅易使其变性，而且能耗较高。
王秀华.分子蒸馏提取天然维生素E研究[J] .中国油脂, 2009, 31(9):72 -74.
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2.2 工艺工程
酯化处理
冷冻脱除甾 醇
脱甲醇（一 次蒸馏）
二次蒸馏
2.3 具体的工艺条件
2.5 结论
采用刮膜式分子蒸馏器提取维生素E,根据对蒸馏温度 、进 料速率 、刮膜器转子转速3个因素的单因素试验研究 ,最 终得出分子蒸馏最佳工艺条件为:两次蒸馏 ,第一次蒸馏温 度100℃,第二次蒸馏温度150℃,进料速率1.0mL/min,刮膜 器转子转速120r/min。在此条件下,维生素E含量由原来的
• 1930年，分子蒸馏技术世界上有代表性的研究小组有三个，Burch， Waterman,和Hickman,正是Hickman领导的小组在分子蒸馏的工业规模技术 中起到了非常重要的作用。 • 20世纪的30-60 年代是分子蒸馏装备技术发展的黄金时代，至60年代， 日、英、美、德、法及前苏联均有多套大型工业化装置投入工业应用。
图 2 预热温度的影响
图 3 压强的影响
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图 4 蒸馏温度的影响
图 5 刮模转速的影响
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图 6 进料速率的影响
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3.1.2 结果与讨论
实验在恒定压力（15.0Pa）、 进料速率 8.0kg/h，刮膜转速为130rmp 的条件下， TMD 由在 200 升至 280℃，每隔 20℃做一次调整，分子蒸馏窄馏分的收率及物性参数见
孙瑞.重质油高值化利用工艺技术研究[D].济南：山东理工大学，2014.
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3.2 石化产品中间体的纯化
许多石油化工产品存在气味不纯 、溶剂大量残存 、聚 合单体清除不净等问题 , 这些 "杂质 "严重影响着产品的 质量 ,传统清除这些杂质的方法往往是采用需温度较高 、 耗能较大的方法 ,如真空蒸馏 。而采用分子蒸馏技术则可 解决其他方法中因操作温度较高引起的产品歧化 、缩合或 分解的问题 ,从而保证了产品的质量 。
• 我国分子蒸馏技术的研究起步较晚，上世纪60年代才有研究者开始研究； 1986年蔡沂春申请了关于M型分子蒸馏器的专利；至上世纪80年代末期，国 内引进了几套分子蒸馏生产线，用于硬脂酸单甘油酯的生产。
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2.分子蒸馏在医药工业中的应用
2.1 分子蒸馏技术应用于医药工业的优点
药物活性高 药物纯度高
表2。 表 2 各馏分段收率及物性参数
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由表2中数据可以看出，随着蒸馏温度的上升，重质油由轻到重 不断蒸出，起初轻组分收率较低，油品较好，饱和分含量较高，粘 度指数在 120 以上，240℃时馏分收率达 45.2%，此时除硫含量外， 蒸出馏分各项物性基本符合 API 润滑油基础油Ⅲ类指标；而继续升 温，重馏分不断蒸出，芳香分等较重组分含量增加，饱和烃含量迅 速降低，油品性能变差，故将重质渣油分子蒸馏 200℃~240℃窄馏 分作润滑油基础油。
实验采用两次蒸馏方式 ,第一次蒸馏温度 100 ℃,操作压力 0.5 ～ 1.5 Pa;第二次蒸馏温度 150℃,操作压力 0.1～ 0.4 Pa。进料温度 100℃,
进料速率 1.0 mL /min,刮膜器转子转速 120 r /min
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2.4 各种影响因素
2.4.1 甾醇对维生素E纯度的影响