分子蒸馏技术及应用论文正稿

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分子蒸馏技术及其应用的研究进展(精)

分子蒸馏技术及其应用的研究进展(精)

综述与专论分子蒸馏技术及其应用的研究进展陈立军陈焕钦(华南理工大学化学工程研究所,广州510640摘要分子蒸馏是一种在高真空下进行的特殊蒸馏技术。

分子蒸馏是一项国内外正在工业化开发应用的高新分离技术,尚未实现大规模的工业化。

分子蒸馏技术同普通蒸馏技术的差别很大。

介绍了分子蒸馏基本原理、技术特点、主要装置和优势。

此外还详细介绍了分子蒸馏技术在国内外的应用新进展,并提出了未来分子蒸馏领域的重点研究方向。

关键词平均自由程分子蒸馏应用进展R esearch Progress in the T echnique ofMolecular Distillation and its ApplicationChen Lijun Chen H uanqin(R esearch I nstitute of Chemical E ngineering ,Southern ChinaU niversity of T echnology ,G uangzhou 510640AbstractThe m olecular distillation (short -path distillation or unobstructed distillation is a special separation technique of liquid-liquid and a special distillation technique under the high vacuum.It is an industrializing Hi -tech at home and abroad and not used inthe industry in a large scale.There is much difference between the m olecular distillation and the conventional distillation.The basic principle ,technique characteristics ,main equipment and predominance of the m olecular distillation were introduced.In addition ,the new advance in the application of the m olecular distillation at home and abroad is introduced at length.The key research orientation of m olecular distillation in the future is brought forward.K eyw ordsMean free path M olecular distillation Application Progress 收稿日期:2004204202陈立军(19752,男,安徽合肥人,博士研究生。

分子蒸馏原理及其实际应用

分子蒸馏原理及其实际应用

分子蒸馏原理及其实际应用分子蒸馏是一种通过控制物质的蒸发和凝结来实现分离的方法。

该方法广泛应用于化学、石油、化工、食品等领域,用于分离纯化混合物中的组分。

本文将详细介绍分子蒸馏的原理及其实际应用。

首先,我们来了解一下分子蒸馏的原理。

分子蒸馏是基于混合物中各组分的沸点差异而实现的。

沸点是物质在常压下从液态变为气态的温度。

不同组分的沸点存在差异,因此可以通过逐步加热混合物,并在不同温度下收集不同组分的气体,实现各组分的分离。

分子蒸馏的基本原理是根据组分的沸点差异,在一个装置中连续加热混合物,使其不同组分分别蒸发,然后通过冷凝使其凝结成液体,最终获得纯净的组分。

为了实现分子蒸馏,通常使用蒸馏塔。

蒸馏塔是一个高度分离的装置,通过在塔内逐级降低温度来实现分离不同组分。

蒸馏塔通常包括一个加热器、一个冷凝器和多个隔板。

混合物通过加热器加热,产生蒸汽,然后进入蒸馏塔。

在蒸馏塔内,蒸汽会被隔板分隔成几个部分。

每个部分都有一个不同的温度,较轻的组分稍早地冷凝出来,较重的组分稍晚地冷凝出来。

这样,通过在不同隔板上收集凝结物,我们可以逐渐分离各组分。

实际应用方面,分子蒸馏有很多重要的应用。

首先,分子蒸馏在化学领域中广泛应用于纯化有机化合物。

有机化合物通常是混合物,其中含有许多不同的组分。

通过分子蒸馏,可以将这些组分分离出来,得到高纯度的单一有机化合物。

这对于研究有机化学和制备高质量的化合物非常重要。

其次,分子蒸馏也在石油和化工行业中被广泛使用。

石油是一种混合物,含有不同碳链长度的烷烃。

通过分子蒸馏,可以将石油中的各种组分分离出来,以便进一步加工制造成汽油、柴油、润滑油等产品。

同样,在化工行业中,分子蒸馏可以用来分离有机溶剂、酸、碱等各种化学品。

此外,食品行业也使用了分子蒸馏。

例如,酒精就是通过分子蒸馏从发酵液中提取出来的。

此外,一些食品的香味来自于特定组分,通过分子蒸馏可以将这些组分分离出来,再加入其他食品中,以增添风味。

分子蒸馏和萃取技术的综合应用研究

分子蒸馏和萃取技术的综合应用研究

分子蒸馏和萃取技术的综合应用研究引言:分子蒸馏和萃取技术是化学工程领域中常用的分离和纯化方法,广泛应用于石油、化工、制药、食品等领域。

本文旨在探讨分子蒸馏和萃取技术的综合应用,并重点研究其在石油精炼和药物提取中的应用。

一、分子蒸馏技术的综合应用研究1. 分子蒸馏技术的原理和特点分子蒸馏是一种基于物质的沸点差异进行分离的方法,利用不同物质的沸点差异,使其分离为纯净的组分。

分子蒸馏技术具有高效、高纯度、易操作的特点,适用于多种物质的分离。

2. 分子蒸馏技术在石油精炼中的应用石油精炼是分子蒸馏技术的重要应用领域之一。

通过石油分馏塔,将原油分离为不同的馏分,如液化石油气、汽油、柴油等。

不同馏分可进一步加工和利用,以满足人们对不同石油产品的需求。

分子蒸馏技术在石油精炼中的应用大大提高了产品的品质和产量。

3. 分子蒸馏技术在化工行业中的应用化工行业中有许多物质需要进行分离和纯化,分子蒸馏技术在其中扮演着重要的角色。

例如,分子蒸馏可用于去除废水中的有机溶剂,使其能够得到回收和利用。

另外,分子蒸馏还可以用于纯化有机物,例如合成药物的研发过程中,对中间体或产物进行分离和提纯,保证其质量和纯度。

二、萃取技术的综合应用研究1. 萃取技术的原理和特点萃取是一种将溶质从溶液或固体基质中转移到另一有机相中的分离方法。

它基于溶质在不同溶剂中的溶解度差异,通过萃取剂和萃取剂的相互作用,使溶质从原始相转移到目标相。

萃取技术具有广泛的适用性和高效的分离效果。

2. 萃取技术在石油精炼中的应用萃取技术在石油精炼过程中用于去除原油中的硫化物和酸性物质,以减少对环境的污染。

通过萃取剂与硫化物或酸性物质的选择性结合,实现了对原油污染物的有效去除,提高了石油产品的质量。

3. 萃取技术在药物提取中的应用药物中的有效成分通常被提取出来以用于药物研发和生产。

萃取技术在此过程中发挥着重要作用。

通过选择合适的溶剂和萃取剂,将药物中的有效成分从原料中提取出来,去除杂质,获得高纯度的药物成分。

分子蒸馏技术综述论文【范本模板】

分子蒸馏技术综述论文【范本模板】

分子蒸馏技术摘要:分子蒸馏又称短程蒸馏, 是一种新型的液-液分离技术, 与常规蒸馏相比具有许多优点,是近几十年发展起来的一种先进的液液分离技术。

本文从基本概念、基本理论(原理)、特点、应用范围和应用实例及研究现状等方面对分子蒸馏技术作一全面综述。

关键词:分子蒸馏技术;特点;设备;应用;展望蒸馏是实现分离的一种最基本的方法,可实现固体和液体或液体和液体混合物的分离。

常规蒸馏的过程中,对较易分离或分离要求不高的物系,可采用简单蒸馏;对温度不敏感、粘度适中较难分离的物系,可采用精馏或特殊精馏;而对于热敏性、高沸点、高粘度物质的分离或浓缩,受热温度和停留时间是影响其热分解(热聚合)的2 个决定性因素;King 研究发物质的热分解程度与受热温度成指数关系,与受热区停留时间成正比。

由克劳修斯-克拉伯龙方程得知,物质的沸点随外压的降低而降低;因此,可通过降低蒸馏操作压力以降低物料的操作温度,即所谓的真空蒸馏(减压蒸馏)。

但由于蒸馏单元内大量液体产生的静压差以及蒸馏单元与冷凝器间的管道效应等原因,阻碍了蒸馏单元内压力的进一步降低.但是,对于沸点高、热不稳定、粘度高或容易爆炸的物质,并不适宜使用普通减压蒸馏法,于是,一种新的分离技术-分子蒸馏技术也相应产生.分子蒸馏技术(Mol ecular Distillation,MD)最早可以追溯到第二次世界大战以前,伴随真空技术和真空蒸馏技术发展起来的一种液-液分离技术。

它属于一种特殊的高真空蒸馏技术,其最著显的特点是蒸馏物料分子由蒸发面到冷凝面的行程不受分子间碰撞阻力的影响,蒸发面与冷凝面之间的距离小于蒸馏物质分子在该条件下的分子运动平均自由程。

Hickman 博士是最早的发明人之一,早在1920年,他就利用分子蒸馏设备做过大量的小试实验,并将该方法发展到中试规模。

当时的实验装置非常简单:在一块平板上将欲分离物质涂成薄层使其在高真空下蒸发,蒸气在周围的冷表面上凝结。

操作时使蒸发面与冷凝面的距离小于气体分子的平均自由程,从而气体分子彼此发生碰撞的几率远小于气体分子在冷凝面上凝结的几率。

分子蒸馏过程技术研究及其应用进展

分子蒸馏过程技术研究及其应用进展

分子蒸馏过程技术研究及其应用进展白宇*张炳南高昌保林国强何宇颉钱树成(中国石油塔里木油田公司天然气事业部)摘要分子蒸馏过程技术是近年来发展起来的一种新型的液-液分离技术,现已在很多领域得到广泛的应用。

综合评述了分子蒸馏的基本原理、过程技术特点、常用设备及其优缺点。

工业应用及过程模型化的研究进展。

并对分子蒸馏过程技术的前景提出了一些展望。

关键词分子蒸馏过程技术工业应用模型化0前言分子蒸馏[1]又叫短程蒸馏,是一种在高真空(011~10Pa)下,利用不同物质的分子运动平均自由程的差异来实现分离的液-液分离技术。

该技术具有蒸馏温度低、受热时间短、分离程度高、系统能耗低等特点,并且该分离过程为不可逆过程,不存在沸腾及鼓泡现象。

因此特别适用于分离高沸点、热敏性和易氧化的物质,能解决常规蒸馏技术所不能解决的问题。

目前已广泛地应用于国民经济的各个行业中。

1分子蒸馏过程技术的基本原理和特点分子蒸馏(molecular d istillation)是指在高真空的条件下,液体分子受热从液面逸出,利用不同分子平均自由程差导致其表面蒸发速率不同而达到分离的方法[2]。

分子分离过程如图1所示,经过预图1分子蒸馏过程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。

由于冷凝和蒸发表面的间距一般小于或等于蒸发分子的平均自由程,逸出分子可以不经过分子碰撞而直接到达冷凝面冷凝,最后进入轻组分接受罐。

重组分分子由于平均自由程小,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]。

从理想气体的分子动力学理论[4]可推导出分子平均自由程的定义式:K=12P d2n=K T2P d2P=RT2P d2N A P(1)式中K)))分子平均自由程,md)))分子直径,mT)))蒸发温度,KP)))真空度,PaR)))气体常数,81314N A)))阿佛加德罗常数,为6102@1023从分子蒸馏基本理论中可以看出,不同的分子由于有着不同的分子有效直径,故其平均自由程也不相同。

分子蒸馏技术及其在食品方面的应用

分子蒸馏技术及其在食品方面的应用

【分子蒸馏技术及其在食品方面的应用】一、概述分子蒸馏技术是一种利用物质的沸点差异进行分离、提纯的方法,它在化工、医药等领域早已得到广泛应用。

然而,在食品领域,分子蒸馏技术也逐渐展现出其独特的优势和潜力。

本文将从分子蒸馏技术的原理、食品领域的具体应用以及对食品品质的提升等方面展开讨论,以期帮助读者更全面地了解这一技术及其在食品方面的应用。

二、分子蒸馏技术原理分子蒸馏技术是一种利用不同成分在相同温度下的沸点差异进行分离的技术。

在分子蒸馏过程中,液体混合物首先被加热至其沸点,然后将产生的蒸气冷凝回液体,从而实现对混合物中不同成分的分离。

这一过程主要依赖于不同成分之间的沸点差异,因此适用于需要对成分进行高效、精确分离的场合。

三、食品领域的应用1. 酒精提纯:在酿酒过程中,分子蒸馏技术可以用于提取纯净的酒精。

通过控制温度和流速,可以将水和酒精成功地分离,从而提高酒的纯度和口感。

2. 食用油脂提纯:在植物油中,可能会含有一些杂质和不良物质,而分子蒸馏技术可以有效地去除这些杂质,使食用油脂更加纯净、健康。

3. 食品香精提取:分子蒸馏技术可以帮助提取食品香精中的活性成分,从而保留食品的原味和营养成分,提高口感和风味。

四、食品品质的提升分子蒸馏技术在食品领域的应用,不仅可以帮助提高食品的纯度和香味,还能够提升食品的品质和保质期。

通过对原料的精确分离和提取,可以保留更多的营养成分和风味物质,从而使得食品更加美味和健康。

分子蒸馏技术还可以去除食品中的有害物质,提高食品的安全性和可持续性。

五、个人观点和理解分子蒸馏技术在食品领域的应用为食品加工提供了新的可能性和选择。

它不仅可以帮助提高食品的品质和口感,还能够满足人们对食品安全和健康的需求。

然而,需要注意的是,在应用分子蒸馏技术的过程中,合理控制温度和流速,严格遵守食品安全标准是至关重要的。

只有这样,才能确保食品的质量和安全,从而为用户提供更加放心的食品产品。

总结分子蒸馏技术作为一种高效、精确的分离技术,在食品领域展现出了其独特的优势和潜力。

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。

分子蒸馏技术的原理和应用

分子蒸馏技术的原理和应用1. 引言分子蒸馏技术是一种常用的物质分离和纯化方法,通过利用不同组分的汽化特性差异实现分离。

本文将介绍分子蒸馏技术的原理和应用。

2. 分子蒸馏的原理分子蒸馏是基于组分之间沸点差异的原理进行的。

在混合液中,不同成分的沸点有所不同,通过控制温度和压力条件,将目标成分汽化为气体,然后在特定的设备中进行分离和纯化。

下面是分子蒸馏的主要原理:•按照沸点差异分离:分子蒸馏利用组分之间的沸点差异实现分离。

通过对混合液体加热,使其中的目标成分汽化为气体,然后通过凝华使其重新变为液体形式,从而达到分离的目的。

•借助分馏柱实现分离:为了提高分离效果,通常使用分馏柱进行操作。

分馏柱内部通常填充有不同材料的填料,通过填料增加接触面积,提高分离效率。

•控制温度和压力:在分子蒸馏过程中,需要控制合适的温度和压力条件,以确保目标成分能够汽化,并且避免其他成分的汽化。

通过调整温度和压力,可以控制分馏柱内的温度梯度,实现不同组分的分离。

3. 分子蒸馏的应用由于分子蒸馏技术具有高效、可靠、适用范围广等优点,因此在许多领域得到了广泛的应用。

以下是分子蒸馏技术的主要应用场景:3.1 石油化工行业在石油化工行业中,分子蒸馏是一种常用的分离技术。

通过分子蒸馏,可以将原油中的不同沸点范围内的组分进行分离,获得高纯度的石油产品。

例如,通过石油分子蒸馏可以得到汽油、柴油、润滑油等不同级别的产品。

3.2 医药制造业在医药制造业中,分子蒸馏被广泛应用于药物的纯化和分离。

通过控制温度和压力,可以将原料药中的目标成分进行纯化,并去除其中的杂质。

分子蒸馏可以保证药物的质量和纯度,并确保成品药物符合药典标准。

3.3 食品饮料工业在食品饮料工业中,分子蒸馏被用于酒类和饮料的精制和提纯过程。

例如,在酿酒过程中,通过分子蒸馏可以将原始发酵液中的酒精提纯获得高纯度的酒精产品。

此外,分子蒸馏还可以用于提取植物精油、香料等食品添加剂。

3.4 环境保护分子蒸馏技术还被应用于环境保护领域。

分子蒸馏的原理及其应用

分子蒸馏的原理及其应用1. 什么是分子蒸馏?分子蒸馏是一种常见的分离技术,用于将混合物中的组分分离并提纯。

它是基于不同组分之间的挥发性差异实现分离的。

分子蒸馏常用于液体混合物的分离。

2. 分子蒸馏的原理分子蒸馏的原理是基于不同组分在相同条件下的蒸气压差异。

一般来说,蒸气压越高的组分越容易挥发。

利用这个原理,可以将液体混合物加热到使其中一种组分蒸发,然后通过冷凝将其重新液化,从而实现分离。

3. 分子蒸馏的步骤分子蒸馏通常包括以下步骤:•步骤1:将液体混合物加入蒸馏瓶中。

•步骤2:加热蒸馏瓶,使其中一种组分蒸发。

•步骤3:将蒸发的组分通过冷凝管冷凝成液体。

•步骤4:收集液体产物,即分离出的纯组分。

4. 分子蒸馏的应用4.1. 石油化工分子蒸馏在石油化工中广泛应用,用于原油的分离和提纯。

原油中含有许多不同碳链长度的烃类物质,通过分子蒸馏可以将原油分解为不同沸点的组分,如汽油、柴油和石脑油等。

4.2. 酒精制备酒精的制备过程中,也需要利用分子蒸馏的技术。

通过对发酵液进行分子蒸馏,可以提取出高纯度的酒精。

4.3. 医药化学医药化学领域也经常使用分子蒸馏技术。

分子蒸馏可以用于药物的提纯,去除杂质,获得纯度较高的药物。

4.4. 食品工业在食品工业中,分子蒸馏常用于提取食用植物油和香料。

通过对植物材料进行蒸馏,可以提取出特定的食用油和香料成分。

4.5. 环境监测分子蒸馏也可以应用于环境监测。

例如,通过对空气中的挥发性有机物进行分子蒸馏,可以将其分离出来,并用于环境污染的监测和分析。

5. 分子蒸馏的优点和缺点分子蒸馏作为分离技术具有以下优点:•可以实现高效的分离和提纯。

•对于某些混合物,分子蒸馏可以实现高纯度的分离。

•分子蒸馏过程相对简单,并且可以在常压条件下进行。

然而,分子蒸馏也存在一些缺点:•对于某些组分的分离,分子蒸馏效果较差。

•分子蒸馏的过程消耗能量较大。

6. 结论分子蒸馏是一种常用的分离技术,通过利用不同组分的蒸气压差异实现混合物的分离和提纯。

分子蒸馏原理和其实际应用

分子蒸馏原理和其实际应用分子蒸馏是一种常见的分离技术,主要利用液体混合物的成分具有不同的沸点来实现精确的分离。

本文将详细介绍分子蒸馏的原理以及其实际应用。

分子蒸馏的原理:分子蒸馏的基本原理是根据液体混合物各组分的沸点差异,通过升华和凝结过程将馏出液中想要分离的物质单独收集。

分子蒸馏通常需要通过提高系统压力或降低操作温度来实现。

在分子蒸馏过程中,液体混合物首先被加热,使其达到沸点。

随着液体的升温,其中沸点较低的组分开始蒸发并形成蒸汽。

这些蒸汽通过冷凝器,降温并恢复为液体形式,形成馏出液。

由于液体混合物中各个组分的沸点不同,较高沸点的组分会在液体中留下。

这样,通过重复蒸发和凝结操作,可以分离出不同组分。

分子蒸馏的实际应用非常广泛,下面列举几个常见的应用。

1.原油分离:分子蒸馏是石油工业中最常用的分离技术之一、原油中包含了众多不同成分,通过分子蒸馏可以将这些成分按照沸点逐渐分离出来,从而生产出各种不同的石油产品,如汽油、柴油、润滑油等。

2.酒精制备:在酿酒过程中,通过对发酵产物进行分子蒸馏,可以将酒精与其他组分(如水、醛等)分离出来,从而得到纯净的酒精。

3.食品加工:在食品加工过程中,需要对各种原料进行分离和提纯。

分子蒸馏常被用于提取和分离食品中的香料、色素、味道等物质。

4.药物制备:分子蒸馏在制药工业中也有重要应用。

通过分子蒸馏,可以从草药中提取有效成分,制备高纯度的药物。

5.精细化工:分子蒸馏技术广泛应用于化工领域,用于分离提纯各种有机溶剂、液氨、稀硫酸等化工产品。

除了以上应用外,分子蒸馏还被广泛应用于环境保护和资源回收领域。

例如,在废水处理过程中,可以通过分子蒸馏将废水中的有害物质以及有用的溶质分离开来,达到净化水源的目的。

在资源回收中,分子蒸馏也可以用于提纯回收废物中的有用物质。

总的来说,分子蒸馏是一种重要的分离技术,其原理简单而有效。

在各个工业领域,分子蒸馏都有广泛的应用,用于提纯和分离各种物质。

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目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (2)Keywords (2)绪论 (3)1分子蒸馏的基本原理 (3)2分子蒸流器 (4)3分子蒸馏步骤 (5)4分子蒸馏的优点 (6)5分子蒸馏应用的研究进展 (7)6结束语 (8)参考文献 (9)分子蒸馏技术及应用应用化学专业杜鹏涛摘要:分子蒸馏技术是一种在高真空度条件下进行的液一液分离的连续蒸馏过程,属于高新物理分离技术。

它突破了传统一般蒸馏利用沸点差的原理,而依靠分子运动平均自由程的差别来实现物质的分离。

我国许多高校和科研单位对分子蒸馏技术进行了广泛的研究,我国分子蒸馏技术现已达到国际先进水平,工业上已得到广泛的应用。

关键词:分子蒸馏分离技术应用Molecular distillation technology and its applicationApplied Chemistry Specialty Du PengtaoAbstract: molecular distillation technology is the continuous distillation separation process of a kind of high vacuum degree under the condition of the liquid, which belongs to the high physical separation technology. It broke through the traditional distillation using the principle of boiling point difference, and rely on the mean free path of molecular motion differences to achieve material separation. Many of our universities and scientific research units for a wide range of research on molecular distillation technology, molecular distillation technology in China has reached the international advanced level, have been widely used in industry.Keywords: molecular、distillation、technology、application绪论分子蒸馏技术是一种新型的物理法分离技术,是当今分离领域的高新技术。

分子蒸馏(molecular distillation)又叫短程蒸馏(short path distillation),是一种非平衡蒸馏,它依据不同物质分子运动平均自由程的差别在高真空(压强一般小于5Pa)下实现物质间的分离。

分子蒸馏过程中。

待分离物质组分可在远低于常压沸点的温度下挥发,并且各组分的受热过程很短,因此成为目前分离目的产物最温和的蒸馏方法,特别适合高沸点、粘度大、热敏性的天然物料的分离。

目前分子蒸馏技术已成功应用于食品、医药、化妆品、精细化工、香料工业等行业[1]。

1.分子蒸馏的基本原理常规蒸馏是建立在气液相平衡的基础上,根据蒸馏物质在气一液相组成的不同进行分离,分离操作是在蒸馏物质的沸点温度下进行的。

分子蒸馏不同于常规蒸馏,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。

由分子的平均自由程公式为hm=vm/f(hm:分子的平均自由程;vm:某一分子的平均速度;f:碰撞频率)可知,不同的分子由于其运动速度和有效分子直径不同,它们的平均自由程是不相同的,轻分子的平均自由程大,重分子的平均自由程小,分子蒸馏的分离作用就是利用不同分子的平均自由程不同来实现的。

分子蒸馏技术的核心是分子蒸馏装置。

液体混合物达到分离的目的。

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。

若在离液面小轻分子的平均自由程而大于重分子的平均自由程处设置一捕集器,使得轻分子不断被捕集,从而破坏了轻分子的动态平衡而使混合液中的轻分子不断逸出.而重分子因到达不了捕集器很快趋于动态平衡,不再从混合液逸出,这样液体混合物便达到了分离的目的。

2.分子蒸流器完整的分子蒸馏装置主要由脱气系统、真空系统、控制系统和蒸馏器(包括加热器、冷凝器、捕集器等)组成。

脱气系统是将物料中所溶解的挥发性组分尽量排出,避免蒸馏过程中发生爆沸。

真空系统是保证分子蒸馏过程能够进行的前提[2]。

分子蒸馏器是实现分子蒸馏技术的关键,大体可分为简单蒸馏型与精密蒸馏型,现今使用的装置大多为简单蒸馏型。

根据分子蒸馏器的结构形式及操作特点,又可分为间歇式、降膜式、刮膜式和离心式分子蒸馏器。

间歇式分子蒸馏器(batch molecular stil1):出现最早,结构最简单,由蒸馏釜和置冷凝器组成,类似于简单蒸馏实验装置。

其特点是有一个静止物料输入系统不动的水平蒸发表面,按其形状不同,可分为釜式、盘式等。

物料在分子蒸馏过程中静止不动,停留时间较长(几分钟),分离效果差,热分解危险性大,生产能力低,一般只适用于实验室及小批量生产,工业生产已不采用。

降膜式分子蒸馏器(falling-film molecular stil1):主要由圆柱形的蒸发器和同轴的冷凝器组成,蒸发面位于中央,冷凝面位于外周且相距很近。

物料从顶部进入,靠重力作用在蒸发表面流动形成一层薄膜,液膜在流动过程中被蒸发,逸出的分子被冷凝器表面冷凝。

与间歇式分子蒸馏器相比,蒸发表面所形成的液膜厚度小,停留时间短(数10秒),热分解几率降低,并且蒸馏过程可以连续进行,生产能力有很大的提高。

但液体在向下流动时常发生翻滚现象,不能保证蒸发表面都形成均匀薄膜,容易形成过热点使热敏性组分分解,降低了分离效率。

虽然在实验室及工业生产中有一定应用,但生产规模非常有限。

刮膜式分子蒸馏器(wiped-film molecular stil1):是在降膜分子蒸馏装置设置一个转动的刮膜器,刮膜器结构有刷膜式、刮板式、滑动式和滚筒式等多种形式。

物料在从顶部进入时,借助刮膜器的机械作用,使物料在蒸发表面形成厚度均匀、连续更新的液膜,液膜呈湍流流动,既强化了物料的传热和传质过程,又可避免局部过热。

同降膜式分子蒸馏器相比,物料停留时间更短,液膜厚度更薄且均匀,热分解可能性更小。

可是液体分配装置还是难以保证所有的蒸发表面都被液膜均匀覆盖,过程中产生的雾沫也常溅到冷凝面上。

但由于该装置结构相对简单,价格相对低廉,操作参数容易控制,维修也较方便,故是实验室及工业生产中应用较为广泛的一种分子蒸馏设备。

离心式分子蒸馏器(centrifugal molecular stil1):部有一个高速旋转的圆锥盘,物料被输送到高速旋转的转盘中央,在离心力作用下,物料沿蒸发面自由向外移动并在旋转面扩展形成均匀薄膜,同时液膜受热蒸发并在对面的冷凝面上冷凝。

与其它装置相比,由于转盘高速旋转,可得到极薄且分布更均匀的连续液膜,停留时间更短(几秒),蒸馏过程中几乎没有压力损失,很少有发泡的危险,处理量更大,分离效果好,非常适用于热敏性强及高粘度的物料分离,是目前工业上较为理想的分子蒸馏装置。

但是其结构复杂,转盘的高速旋转需要高真空密封技术,制造难度大,相对投资较大。

随着人们对分子蒸馏技术的深入研究,对分子蒸馏器进行了许多有效的改进,特别是针对不同的物料,其装置结构与配套设备有不同的特点,相继出现了多种不同类型的分子蒸馏器,如E型、V型、M 型、擦膜式和立式等。

目前应用围最广泛的还是刮膜式和离心式分子蒸馏器。

不论采用上述何种分子蒸馏器,分子蒸馏过程一般可分为以下5个步骤:物料在加热表面上形成连续液膜;液膜在加热表面上的自由蒸发;蒸发逸出的分子向冷凝面运动;蒸发分子在冷凝面上冷凝;馏出物和残留物的收集[3]。

3.分子蒸馏的步骤(1)物料在加热表面上形成液膜:通过重力或机械力在蒸发面形成快速移动、厚度均匀的薄膜;(2)分子在液膜表面自由蒸发:分子在高真空和远低于常压沸点的温度下进行蒸发;(3)分子从加热面向冷凝面的运动:只要分子蒸馏器保证足够高的真空度,使蒸发分子的平均自由程大于或等于加热面和冷凝面之间的距离,则分子向冷凝面的运动和蒸发过程就可以迅速进行;(4)分子在冷凝面的捕获:只要加热面和冷凝面之间达到足够的温度差,冷凝面的形状合理且光滑,轻组分就会在冷凝面上瞬间冷凝;馏出物和残留物的收集:馏出物在冷凝器底部收集,残留物在加热器底部收集。

没有蒸发的重组分和返回到加热面上的极少轻组分残留物由于重力或离心力作用,滑落到加热器低部或转盘外缘。

4.分子蒸馏的优点(1)操作温度低。

常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离,因此料液必须加热至沸腾;而分子蒸馏是靠不同物质分子运动自由程的差别进行分离,因此是在远低于沸点条件下进行分离。

故分子蒸馏可以处理高沸点、热敏性物料,且可以分离常规蒸馏中难以分离的共沸混合物[4]。

(2)蒸馏压力低:分子蒸馏由于其特殊的结构,系统真空度较高,压强只有0.5-lPa,而常规蒸馏尽管可提高真空度,但由于其结构上的制约(特别是板式塔或填料塔),其阻力较分子蒸馏要大得多。

因此,常规蒸馏真空度要比分子蒸馏小的多。

分子蒸馏分离可有效避免易氧化物质的氧化分解。

另外,对于混合液中的低分子物质(如有机溶剂、臭味物等)的脱除,分子蒸馏要较常规蒸馏也有效得多。

(3)受热时间短:分子蒸馏装置加热液面与冷凝面间的距离小于轻分子的平均自由程,受热液体呈薄膜状,一般为0.5 mm左右。

而受热面与冷凝面间距很小,比轻分子移动距离还要小。

液面逸出的轻分子几乎未经碰撞就到达冷凝面,所以受热时间很短,在蒸馏温度下停留时间一般几秒至几十秒之间。

由于分子蒸馏温度低,受热时间短,对物料的影响很小。

因此,它特别适合对高沸点、热敏性物料进行有效的分离。

(4)分离效率高:由分子蒸馏的原理知,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,分子蒸馏较常规蒸馏具有更高的挥发度,加之真空度高、操作温度低、受热时间短,因此其分离效率远比常规蒸馏高。

5.分子蒸馏应用的研究进展5.1石油化工行业分子蒸馏技术经过几十年的发展,已经广泛应用于化工、医药、轻工、食品、石油等领域中,如高黏度润滑油的制取、废机油的回收、环氧树脂的生产、聚合物中的溶剂和单体的分离以及高碳醇的生产、油脂脱臭馏出物的回收和利用等过程。

5.1 1粘度润滑油的制造硅氧烷类化合物是很好的润滑油,常用于光盘的制造中,可提高光盘的光滑性,以及光盘在不同湿度和高温下的稳定性,即延长了光盘的使用寿命。

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