分子蒸馏PPT课件
合集下载
分子蒸馏PPT.
3
二、分子蒸馏技术发展简介
分子蒸馏技术是随着人们对真空状态下气体的运 动理论进行深人研究而逐渐发展起来的。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。一般认为，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。水银的同位素具有不同的分子质量，因而在高 真空下具有不同的蒸发速度。为了避免蒸发出的分子 与气相返回分子再碰撞，冷凝面被放置在与水银液面 很近的地方并且用液态空气冷却。这样，就得到了较 轻的水银同位素的蒸馏浓缩物。 至1930年，关于分子蒸馏技术世界上有代表性 的研究小组有三个，其中两个在欧洲的两所大学，负 责人分别为Burch和Waterman,另一个在美国,代 表性人物为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。
10
分子蒸馏系统组成框图如下：
11
五、分子蒸馏技术的应用
大量的工业化实践证明，对于液液物系的分离， 分子蒸馏的适用范围可归纳为如下原则。 ①分子蒸馏适用于不同物质分子量差别较大的液体 混合物系的分离，特别是同系物的分离，分子量必须 要有一定差别。 ②分子蒸馏也可用于分子量接近但性质差别较大的 物质的分离，如沸点差较大、分子量接近的物系的分 离。 ③分子蒸馏特别适用于高沸点、热敏性、易氧化（ 或易聚合）物质的分离。 ④分子蒸馏适宜于附加值较高或社会效益较大的物 质的分离。 ⑤分子蒸馏不适宜于同分异构体的分离。
7
三、分子蒸馏基本原理
根据分子运动理论，液体混合物受热 后分子运动会加剧，当接受到足够能量时 ，就会从液面逸出成为气相分子。随着液 面上方气相分子的增加，有一部分气相分 子就会返回液相。在外界条件保持恒定的 情况下，最终会达到分子运动的动态平衡 ，从宏观上看即达到了平衡。 分子蒸馏的分离作用就是依据液体分 子受热会从液面逸出，而不同种类分子逸 出后，在气相中其运动平均自由程不同这 一性质来实现的。
分子蒸馏PPT课件(汇总).ppt
.精品课件.
2
分子蒸馏及其特点
分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程的差异，在高真 空下实现混合物分离的一种新型分离技术。 与真空蒸馏差异：蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分 离物蒸汽分子的平均自由程，蒸发面逸出的分子可无碰撞、 无阻拦地传递扩散到冷凝面上冷凝，其蒸发传质速率可高 达20～40g/m2s 。 由于分子蒸馏过程中的蒸发和冷凝面的间距小于其分子平 均自由程，因此，有时也称为短程蒸馏。.精品课件. Nhomakorabea44
现在国内、外的工业化装置以转子刮膜式为主
.精品课件.
20
离心薄膜式分子蒸馏器
.精品课件.
21
转子刮膜式分子蒸馏器
.精品课件.
22
5.3 分子蒸馏技术的应用
❖适合分离分子量差别大的液体混合物（如同系物）。 ❖不适合异构体分离。异构体不仅分子量相同，而且多数情 况下物理和化学性质差异也不很大。
❖适合分离高沸点、热敏性、易氧化（或易聚合）物质。如 中药有效成分、天然产物的分离等。对于分子量相同或相 近的物质，如果它们的沸点或分子结构等其它性质差异较 大，同样也可分离。
.精品课件.
3
分子蒸馏的特点
在极高的真空条件下，对含有多组
份的物料，使其在远低于其沸点的 温度下进行连续液-液分离，尤其适 合于高沸点、热敏性物质及易氧化 物的高效分离提纯。
.精品课件.
4
操作温度低
常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的, 分子蒸馏基于不同物质分子运动自由程的差异, 在远远低于沸点下进行操作的。
➢产品与催化剂的分离。传统分离方法会使催化剂破坏或失活。
.精品课件.
24
• 石油化工方面
应
• 塑料工业方面
分子蒸馏的原理及设备PPT课件
装置，是一种带循环的间歇蒸馏
装置。由泵从贮罐中将液体打入
分离器内锥形盘中，由马达带动
锥形盘旋转，而使液体形成薄膜，
并向锥形盘周边移动，液膜被加
热后，易挥发物被蒸出，在真空
罩周围冷凝，顺着蒸出物液槽流
出至蒸出液瓶中，蒸余物则顺蒸
余物液槽流出至蒸余物贮罐中，
蒸余物再循环蒸馏。
16
三、分子蒸馏设备
5、简易离心式分子蒸馏实验装置
2019/10/25
5
二、分子蒸馏原理
分子平均自由程 设某一分子vm为平均速度，f为碰撞频率； λm 为平均自由程，则
由热力学原理可知： d——分子有效直径
p——分子所处空间压力
K——波尔兹曼常数
2019/10/25
T——分子所处环境温度 6
二、分子蒸馏原理
分子平均自由程 对比以上两式得：
由上式可以看出温度、压力及分子有效直径是影响分 子运动平均自由程的因素。当压力一定时，一定物质 的分子运动平均自由程随温度增加而增加。当温度一 定时，平均自由程与压力成反比，压力越小（真空度 越高），平均自由程越大，即分子间碰撞机会越少。 不同物质因其有效直径不同，因而分子平均自由程不 同。
2019/10/25
2019/10/25
8
二、分子蒸馏原理
3、分子蒸馏应满足的条件 轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大
越好 蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程 但是实际上，要是蒸发器表面与冷凝器表面的距离小
于分子的平均自由路程，往往是很不经济的。所以通 常其距离稍大于分子的平均自由程，并控制在同一数 量级的范围内。 在生产中分子蒸馏通常在0.4-40Pa压力下操作，另一 种称为无阻碍蒸馏通常在2.7-66.7Pa下操作，无阻碍 蒸馏的板间距较大，分子蒸馏的板间距较小，短程蒸 馏一般分子蒸馏泛指这两者。
第六章蒸馏PPT幻灯片课件
精馏段 L1 L2 Ln L 提馏段 L1 L2 Lm L
恒摩尔流的假定成立的条件： 各组分的摩尔汽化热相等 气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略 塔设备保温良好，热损失可忽略
22
二、物料衡算和操作线方程
1、全塔物料衡算
总物料 F D W
加热 苯和甲苯
苯（沸点低） 易挥发组分 冷凝
甲苯
难挥发组分
苯组成较高的产品
2
蒸馏在化工中的应用 原油蒸馏： 汽油、煤油、柴油及重油 混合芳烃蒸馏： 苯、甲苯及二甲苯 液态空气蒸馏： 液氧、液氮 2、特点 可直接得到所需产品 吸收、萃取等需外加其他组分 适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物 蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离 操作耗能较大
yA
p
0 A
p
xA
k A 相平衡常数
y A k A x A 相平衡常数表示
的气液平衡关系
露点方程
yA
pA0 p
p
p
பைடு நூலகம்0 A
p
0 A
pB0
8
（3）以相对挥发度表示的气液平衡方程
挥发度
vA
pA xA
vB
pB xB
对于理想溶液，符合拉乌尔定律有
vA
p
0 A
vB
p
0 B
相对挥发度 易挥发组分的挥发度与难挥发组分的之比
4
二、两组分理想物系的气液平衡
1、气液平衡相图 温度—组成（t-x-y)图 饱和蒸气线t-y 饱和液体线t-x 液相区、过热蒸气区、气 液共存区
泡点温度 泡点线 露点温度 露点线
恒摩尔流的假定成立的条件： 各组分的摩尔汽化热相等 气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略 塔设备保温良好，热损失可忽略
22
二、物料衡算和操作线方程
1、全塔物料衡算
总物料 F D W
加热 苯和甲苯
苯（沸点低） 易挥发组分 冷凝
甲苯
难挥发组分
苯组成较高的产品
2
蒸馏在化工中的应用 原油蒸馏： 汽油、煤油、柴油及重油 混合芳烃蒸馏： 苯、甲苯及二甲苯 液态空气蒸馏： 液氧、液氮 2、特点 可直接得到所需产品 吸收、萃取等需外加其他组分 适用范围广，可分离液态、气态或固态混合物 蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离 操作耗能较大
yA
p
0 A
p
xA
k A 相平衡常数
y A k A x A 相平衡常数表示
的气液平衡关系
露点方程
yA
pA0 p
p
p
பைடு நூலகம்0 A
p
0 A
pB0
8
（3）以相对挥发度表示的气液平衡方程
挥发度
vA
pA xA
vB
pB xB
对于理想溶液，符合拉乌尔定律有
vA
p
0 A
vB
p
0 B
相对挥发度 易挥发组分的挥发度与难挥发组分的之比
4
二、两组分理想物系的气液平衡
1、气液平衡相图 温度—组成（t-x-y)图 饱和蒸气线t-y 饱和液体线t-x 液相区、过热蒸气区、气 液共存区
泡点温度 泡点线 露点温度 露点线
第四章 分子蒸馏.ppt术
• 分子蒸馏的分馏过程是物理过程，因而可很好的保护被分 离物质不受污染和侵害。
（三） 分子蒸馏技术的缺点
• 加热面积受设备结构的限制，生产能力不大； • 若混合物内各组分的分子平均自由程相近时， 则可能分离不开； • 需要高真空排气装置、高真空动静密封结构等
辅助系统，导致生产技术难度大、整体机组设
1、具有不同沸点产品的分离
• 如脂肪酸甘油单酯的分离： • 脂肪酸甘油三酯的水解产物由甘油单酯和 甘油双酯组成，如何分离得到甘油单酯呢？
• 必须采用分子蒸馏法提纯：二级分子蒸馏 流程，可得含量大于90%的单甘酯产品。
2、从混合物中分离低含量的成分
• 采用二级分子蒸馏，可以从油中分离VA或 VE。
• ④ 轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大 越好；
• ⑤ 蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程。
二、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。 分子运动平均自由程：自由程是变化的，某一种 分子在某时间间隔内自由程的平均值。
4、分离效率高
轻重分子相对分子质量相差越大，就越易 分离，而且，分子蒸馏技术能分离常规蒸 馏不易分离的物质。
（二）分子蒸馏技术的优势
• 对于高沸点、热敏及易氧化物料的分离，分子蒸馏提供了
最佳的方法；
• 对于混合液中的低分子物质（如有机溶剂、臭味物等）的 脱除，分子蒸馏较常规蒸馏有效得多；
• 分离蒸馏可以通过真空度的调节，有选择的蒸出目的产物 ，去除其他杂质，通过多级分离可同时分离多种物质，而 常规蒸馏则不能。这就避免了因受热时间长造成混合物内 某些组分分解或聚合的可能。
（三） 分子蒸馏技术的缺点
• 加热面积受设备结构的限制，生产能力不大； • 若混合物内各组分的分子平均自由程相近时， 则可能分离不开； • 需要高真空排气装置、高真空动静密封结构等
辅助系统，导致生产技术难度大、整体机组设
1、具有不同沸点产品的分离
• 如脂肪酸甘油单酯的分离： • 脂肪酸甘油三酯的水解产物由甘油单酯和 甘油双酯组成，如何分离得到甘油单酯呢？
• 必须采用分子蒸馏法提纯：二级分子蒸馏 流程，可得含量大于90%的单甘酯产品。
2、从混合物中分离低含量的成分
• 采用二级分子蒸馏，可以从油中分离VA或 VE。
• ④ 轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大 越好；
• ⑤ 蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程。
二、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。 分子运动平均自由程：自由程是变化的，某一种 分子在某时间间隔内自由程的平均值。
4、分离效率高
轻重分子相对分子质量相差越大，就越易 分离，而且，分子蒸馏技术能分离常规蒸 馏不易分离的物质。
（二）分子蒸馏技术的优势
• 对于高沸点、热敏及易氧化物料的分离，分子蒸馏提供了
最佳的方法；
• 对于混合液中的低分子物质（如有机溶剂、臭味物等）的 脱除，分子蒸馏较常规蒸馏有效得多；
• 分离蒸馏可以通过真空度的调节，有选择的蒸出目的产物 ，去除其他杂质，通过多级分离可同时分离多种物质，而 常规蒸馏则不能。这就避免了因受热时间长造成混合物内 某些组分分解或聚合的可能。
分子蒸馏分离方法ppt
分离效率(由相对 挥发度表示)
低
高
2.1.2 分子蒸馏与真空蒸馏的比较
原料名称 操 作 蒸发温度℃ 条 件
亚油酸
分子蒸馏 真空蒸馏 分子蒸馏 真空蒸馏 分子蒸馏 真空蒸馏 140 200 1~3 20~30 95 80
鱼油乙酯
130~140 220 1~3 20~30 90 75
天然生育（VE）
160 260 ＜1 20~30 80 55
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
2019/4/11
27
3.4 分子蒸馏技术的优势
• 对于高沸点、热敏及易氧化物料的分离，分子蒸馏提供了 最佳的方法； • 对于混合液中的低分子物质（如有机溶剂、臭味物等）的 脱除，分子蒸馏较常规蒸馏有效得多； • 分离蒸馏可以通过真空度的调节，有选择的蒸出目的产物
2019/4/11
4
设 Vm为某一分子的平均速度；f 为碰撞频 率；λm为平均自由程 则λm=Vm/f ∴f=Vm/λm
d 2 P f Vm • KT
由热力学原理可知：
m T 2 2 d P
则
T m 2 2 d P
d 为分子的有效直径 , p 为分子所处空间的 压强, T 为分子所处环境的温度 , k 为波尔 兹曼常数
图1 蒸发温度对色素色价和色素吸光比的影响
图2 转速对色素色价和色素吸光比的影响
图3 进料温度对色素色价和色素吸光比的影响
图4 进料速度对色素色价和色素吸光比的影响
王芳芳, 江英, 苏丽娜. 应用分子蒸馏技术分离提纯辣椒红色素[J]. 食品科技, 2009(2):196-199.
《分子蒸馏技术》PPT课件
2021/6/10
32
分子蒸馏的特点：
• 分子蒸馏可有选择的蒸出目的产物, 去除其他杂质, 通过多级分离可同 时分离两种以上的物质; 分子蒸馏的分离过程是物理过程, 因而可很好地保护被分离物质不受 污染和侵害。随着工业化的发展, 分子蒸馏技术已广泛应用于高附加 值物质的分离, 特别是天然物的分离, 因而被称为天然品质的保护者和 回归者。
2021/6/10
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
18
刮膜转速的影响
蒸发温度/℃ 含量/%
刮膜速率对含量的影响
40
45
50
55
60
77.93 82.63 83.69 84.50 84.44
84.65
84.6
84.55
含量/%
84.5
84.45
84.4
84.35 0
100
200
300
400
500
转速/rpm 图3-6 转子速率对含量的影响
2021/6/10
20
真空度的影响
• MD 技术特别适用于高沸点、热敏性及易氧 化物系的分离。在高真空的情况下可极大 降低物料的沸点，保护热敏物料的特点品 质。 但对于不同物质的分离采用的真空度 需要根据分离混合物的组成和物质的性能 来确定。
2021/6/10
21
实验举例（薄荷油原油）
2021/6/10
面积 % 23.22881 22.10809 3.81993 1.61041 3.02075 19.96739 4.05085 4.71476
2021/6/10
25
实验举例（茶树油精制）
2021/6/10
26
实验举例（茶树油精制）
分子蒸馏PPT
16
2、脱除产品的ห้องสมุดไป่ตู้质及颜色 分子蒸馏可被用作有效的脱色 及提纯手段，使产品纯度更高，色泽 更好。如应用于脂肪酸及其衍生物、 醇及其衍生物等的精制，这类产品如 芥酸、亚油酸、亚麻酸、二聚脂肪酸 、油酸酰胺、芥酸酰胺、油酸单甘油 酯、硬脂酸单甘油酯、丙二醇酯、高 碳醇等。
17
3、降低热敏性物质的热损伤 采用分子蒸馏技术可有效地降低热 敏性物质的热损伤，提高产品的得率， 降低产品成本。 4、改进传统生产工艺，进行清洁生产。 5、改进传统合成工艺条件。
12
（一）分子蒸馏工业化应用领域：
由分子蒸馏技术的原理及其特点来看，它 可应用于工农业、海洋业等领域的各个方面。 1 、石油化工领域： （1）原油的分离与精制如生产低蒸气压油（如 真空泵油等）；制取高黏度润滑油；碳氢化合 物的分离；原油的渣油及其类似物质的分离等 。 （2）化工及精细化工化工中间体的精制及表面 活性剂的提纯等，如高碳醇及烷基多苷、羊毛 酯酸、羊毛醇酸等的制取等。
18
19
4
20世纪的30-60 年代是分子蒸馏装备技术发展的黄 金时，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。技术研究也十分活跃， Detwlier在1941年检索到了250篇左右的有关分子蒸 馏课题的文献。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60 年代至今的40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，如德国的 GEA公司，美国的POPE公司，日本的神岗公司等，使分 子蒸馏技术的工业应用得到了进一步发展。
2、脱除产品的ห้องสมุดไป่ตู้质及颜色 分子蒸馏可被用作有效的脱色 及提纯手段，使产品纯度更高，色泽 更好。如应用于脂肪酸及其衍生物、 醇及其衍生物等的精制，这类产品如 芥酸、亚油酸、亚麻酸、二聚脂肪酸 、油酸酰胺、芥酸酰胺、油酸单甘油 酯、硬脂酸单甘油酯、丙二醇酯、高 碳醇等。
17
3、降低热敏性物质的热损伤 采用分子蒸馏技术可有效地降低热 敏性物质的热损伤，提高产品的得率， 降低产品成本。 4、改进传统生产工艺，进行清洁生产。 5、改进传统合成工艺条件。
12
（一）分子蒸馏工业化应用领域：
由分子蒸馏技术的原理及其特点来看，它 可应用于工农业、海洋业等领域的各个方面。 1 、石油化工领域： （1）原油的分离与精制如生产低蒸气压油（如 真空泵油等）；制取高黏度润滑油；碳氢化合 物的分离；原油的渣油及其类似物质的分离等 。 （2）化工及精细化工化工中间体的精制及表面 活性剂的提纯等，如高碳醇及烷基多苷、羊毛 酯酸、羊毛醇酸等的制取等。
18
19
4
20世纪的30-60 年代是分子蒸馏装备技术发展的黄 金时，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。技术研究也十分活跃， Detwlier在1941年检索到了250篇左右的有关分子蒸 馏课题的文献。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60 年代至今的40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，如德国的 GEA公司，美国的POPE公司，日本的神岗公司等，使分 子蒸馏技术的工业应用得到了进一步发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/6/2
17
刮 膜 式 蒸 发 器
机械 “刮膜”，温度梯度和死点被大大减 小 极限真空有限，有较高的流阻
2020/6/2
18
分 子 蒸 馏 装 置
2020/6/2
内部冷凝器，流阻小，极限真空高 19
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
2. —酯
3. 乙二醇醚
化
4. 除草剂
5. 全能碳氢化合物
工
6．杀虫剂
7. 硅油
8. 妥尔革柔油
2020/6/2
32Leabharlann 1．环氧树脂2. 环氧化油
塑
3. 异氰酸盐
料
4. 增塑剂
5. 稳定剂
2020/6/2
33
1．脂肪酸及衍生物
2. 二聚酯肪酸
3. 鱼油
塑
4. 小麦胚芽油
5．种子油
料
6. 单甘油酯
7. 双甘油酯
2020/6/2
42
MD-S900 1000吨/年 分子蒸馏单甘脂装置
2020/6/2
43
MDL-150（离心式）
2020/6/2
44
2020/6/2
2
分子蒸馏及其特点
分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程的差异，在高真 空下实现混合物分离的一种新型分离技术。 与真空蒸馏差异：蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分 离物蒸汽分子的平均自由程，蒸发面逸出的分子可无碰撞、 无阻拦地传递扩散到冷凝面上冷凝，其蒸发传质速率可高 达20～40g/m2s 。 由于分子蒸馏过程中的蒸发和冷凝面的间距小于其分子平 均自由程，因此，有时也称为短程蒸馏。
2020/6/2
3
分子蒸馏的特点
在极高的真空条件下，对含有多 组份的物料，使其在远低于其沸点 的温度下进行连续液-液分离，尤其 适合于高沸点、热敏性物质及易氧 化物的高效分离提纯。
2020/6/2
4
1. 操作温度低
常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的, 分子蒸馏基于不同物质分子运动自由程的差异, 在远远低于沸点下进行操作的。
事例5
2020/6/2
30
制 药
2020/6/2
应用领域和产品
1. 酸性氯化物 2. 氨基酸酯 3. 葡萄糖衍生物 4. 吲哚 5. 萜酯 6. 天然和合成维生素 7. 互叶白千层油 8. 辣椒碱 9. 大蒜素的精制 10. 川芎 11. 当归 12. 姜油 13. 中草药有效成分的提纯
31
1．醇类
2020/6/2
10
分子运动平均自由程的数学公式：
l K T
m 2d2 p
lm－平均自由程；Ｐ－运动分子所处空间的压强； Ｔ－运动分子的环境温度；Ｋ－波尔兹曼常数； d－分子有效直径。
不同种类物质的分子，由于其有效直径不同，所以平均 自由程不同。即不同种类物质分子逸出液面后不与其它 分子碰撞的飞行距离不同。
2020/6/2
9
分子运动平均自由程
分子运动自由程：一个分子在相邻两次分子碰撞之间 所经历的路程。任何一个分子的自由程都在不断变化， 在一定条件下，不同物质的分子运动自由程不同。 分子平均自由程：在一定时间间隔内，大量同种物质 的分子自由程的平均值。它受温度、压力及分子有效 直径影响。 分子有效直径：分子在碰撞过程中，两分子质心的最 短距离，即发生斥离的质心距离。
❖设备昂贵、运行成本也高，只适合高附加值物质的分离。
2020/6/2
23
分子蒸馏技术的主要应用领域
➢脱除热敏性物质中的轻分子（气味不纯物、残留溶剂或小分子杂 质）。如：香精香料、大蒜油、姜油的脱臭，天然产物脱溶剂。
➢产品脱色和除杂质。色泽多为重分子所致，也共存重分子杂质。 ➢避免和减少热敏物质的损伤与破坏。 ➢需要避免环境污染的分离问题。如：传统脱除甘油三酸酯中游离脂 肪酸的方法是先用NaOH使游离酸皂化，然后水洗得到纯的甘油三酸 酯。该方法不仅使甘油三酸酯也大量被皂化，而且所用试剂污染产 品和环境。分子蒸馏技术可在不污染环境的前提下，既得到高品质 甘油三酸酯，同时还可得到游离脂肪酸副产品。
常规的真空蒸馏通常在沸腾状态下操作，由于 塔板或填料的阻力较大，使操作温度比分子蒸 馏要高得多，如某一混合物的分离，采用真空 蒸馏时其操作温度为260℃，换用分子蒸馏的 操作温度可能降到160℃左右。
2020/6/2
5
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度。同时, 由分子 运动自由程公式可知, 要想获得足够大的平均 自由程, 可以通过降低蒸馏压强来获得, 一般为 1×10-4Pa数量级。
2020/6/2
11
❖常规蒸馏分离基于不同物质沸点差异；分子
蒸馏基于不同物质分子运动的平均自由程的差 异。
2020/6/2
12
分子蒸馏过程
1. 热量通过加热面快速传递到流动的薄层液膜内，
分子从液相主体向蒸发表面扩散；
2. 在高真空、远低于沸点的温度下，分子从液膜表
面自由蒸发；
3. 基于真空抽力，蒸发分子向冷凝面飞射； 4. 分子自由程大于蒸发面－冷凝面距离的分子在冷
8. 生育酚
9. 黄油
2020/6/2
34
1．盐基油
石
2. 亮库存油
油
3. 润滑油
化
4. 石蜡油
工
5. 沥青残留物
6. 焦油
2020/6/2
35
日 化
2020/6/2
1．羊毛酯酸 2. 羊毛酯醇 3. 烷基多酣 4. 海藻、金雀花、褐苔、鲜花、
根菜作物、辣椒的提取物
36
1．广藿香油
2. 玫瑰油
第五章 分子蒸馏技术
Molecular distillation technology
5.1 分子蒸馏技术原理 5.2 分子蒸馏装置 5.3 分子蒸馏技术的应用
2020/6/2
1
概述：
分子蒸馏是一种特殊的液液分离技术， 它产生于20世纪20年代，是伴随着人们 对真空状态下气体分子运动论的深入研 究以及真空蒸馏技术的不断发展而兴起 的一种新的分离技术。目前，分子蒸馏 技术已成为分离技术的一个重要分支， 广泛应用于天然产物，食品，石油化工， 农药，塑料工业等领域有机物的分离。
2020/6/2
6
5.1 分子蒸馏技术原理
分子碰撞：
➢分子间存在相互作用力。 ➢当分子相距较远时，分子间以吸引力为主。 ➢当分子相互接近到一定距离之后，分子间排斥力迅速 增加。当接近到一定程度时，由于斥力的作用，两分子 发生斥离（排斥而分离）。 ➢分子碰撞：分子由吸引而接近至排斥而分离的过程。
香
3. 山仓子油
料
4. 桉叶油（茶树油）
香
5. 香茅油
精
6. 橙油
7. 紫罗兰酮
2020/6/2
37
典型的三级分子蒸馏流程图:
2020/6/2
38
广受科研人员欢迎的实验型设备：MD-S80
2020/6/2
39
中试型设备：MD-S150
2020/6/2
40
MD-S300
2020/6/2
41
MD-S500
➢产品与催化剂的分离。传统分离方法会使催化剂破坏或失活。
2020/6/2
24
• 石油化工方面
应
• 塑料工业方面
用
情 况
• 食品工业方面
简 介
• 医药方面
• 香料工业方面
2020/6/2
25
事例1
2020/6/2
26
事例2
2020/6/2
27
事例3
2020/6/2
28
事例4
2020/6/2
29
2020/6/2
20
离心薄膜式分子蒸馏器
2020/6/2
21
转子刮膜式分子蒸馏器
2020/6/2
22
5.3 分子蒸馏技术的应用
❖适合分离分子量差别大的液体混合物（如同系物）。 ❖不适合异构体分离。异构体不仅分子量相同，而且多数情 况下物理和化学性质差异也不很大。
❖适合分离高沸点、热敏性、易氧化（或易聚合）物质。如 中药有效成分、天然产物的分离等。对于分子量相同或相 近的物质，如果它们的沸点或分子结构等其它性质差异较 大，同样也可分离。
凝面上冷凝，小于蒸发面－冷凝面距离的分子不 能到达冷凝面；
5. 没有蒸发的重组分和返回加热面上的极少量轻组
分由于重力或离心力作用落到加热器底部。
2020/6/2
13
不同分子量组分的分子蒸馏原理
l l
2020/6/2
14
5.2 分子蒸馏装置
加热系统 冷凝系统
物料输入系统
蒸发系统 内冷凝系统
控制系统 真空系统
物料输出系统
分子蒸馏装置构造框图
2020/6/2
15
真空间歇蒸馏
物料在蒸馏釜内停留时间较长，且处于沸点状态，
所以残留物甚至馏出物经常发生热破坏。
2020/6/2
16
降膜式蒸发器
成膜质量主要取决于:重力、物料的粘度和给料流率; 降膜成层流状态，导致膜上出现“死点”，使物料过热而热分解; 膜层中存在较大的温度梯度，妨碍了最佳蒸馏效果