分子蒸馏原理示意图
分子蒸馏PPT.
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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。
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分子蒸馏系统组成框图如下：
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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。
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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。
分子蒸馏的原理
分子蒸馏的原理分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术，它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。
这里，分子运动自由程（用λ表示）是指一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程。
当液体混合物沿加热板流动并被加热，轻、重分子会逸出液面而进入气相，由于轻、重分子的自由程不同，因此，不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同，若能恰当地设置一块冷凝板，则轻分子达到冷凝板被冷凝排出，而重分子达不到冷凝板沿混合液排出。
这样，达到物质分离的目的。
分子蒸馏技术的特点分子蒸馏技术作为一种与国际同步的高新分离技术，具有其它分离技术无法比拟的优点：1、操作温度低（远低于沸点）、真空度高（空载≤1Pa）、受热时间短（以秒计）、分离效率高等，特别适宜于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离；2、可有效地脱除低分子物质（脱臭）、重分子物质（脱色）及脱除混合物中杂质；3、其分离过程为物理分离过程，可很好地保护被分离物质不被污染，特别是可保持天然提取物的原来品质；4 、分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。
分子蒸馏技术工业化应用产品A氨基酸酯阿魏酸三萜醇酯B丙烯酸酯丙二醇酯苯乙烯-丙烯腈丙交酯薄荷酯白术挥发油苯基马来酰亚胺柏木油菠萝酮苯甲酸C12~C15醇酯C长链二元酸（C9-C18）粗石蜡除草剂柴胡挥发油茶树油苍术油川芎提取物蚕蛹油D单甘酯（单硬脂酸甘油酯单月桂酸甘油脂等）（牛油及猪油等）脱胆固醇大蒜油丁三醇当归提取物2-丁基辛醇独活提取物豆甾醇独活提取物多糖酯多不饱和脂肪酸对苯二甲酸二乙酯脱除多氯联苯E二十八烷醇（米糠蜡、蜂蜡、蔗蜡）二聚酸二十碳五烯酸（EPA）二十二碳六烯酸（DHA）二十二烷内酯二异氰酸酯三聚体F废油再生番茄红素辅酶Q蜂蜡呋喃脂酚醛树脂防风提取物氟油（全氟烃、氟氯碳油、全氟聚醚）G高碳醇固化剂（脱除TDI、MDI、HDI等）共轭亚油酸果糖酯硅油（聚硅氧烷或聚硅醚）谷甾醇谷维素桂皮油香茅油香根油橄榄油广藿香油（广藿香醇、广藿香酮）癸二酸二辛酯光稳定剂H花生四烯酸（ARA）胡椒基丁醚β-胡萝卜素及类胡萝卜素（棕榈油柑橘油甜橙油桔皮油螺旋藻等）海狗油（双酚A及F型）环氧树脂花椒籽油红花籽油互叶白千层油J聚甘油酯聚酯聚醚聚烯烃聚乙二醇（酯）聚氨酯聚戊烯醇聚四氢呋喃姜油树脂姜辣素姜烯酚焦油角鲨烯结构酯芥酸酰胺碱金属精炼甲基庚烯酮间甲基苯甲酸3-甲基吲哚激素缩体姜樟油鲸醇K葵花籽油糠蜡矿物油渣脱蜡奎宁衍生物扩散泵油天然抗氧化剂L沥青脱蜡辣椒油树脂辣椒红色素辣椒碱氯菊酯磷酸酯连翘挥发油邻苯二甲酸二辛酯M玫瑰油米槁精油没食子酸醛类衍生物毛油脱酸（高酸值米糠油、小麦胚芽油、花椒籽油等）米糠蜡茉莉精油煤焦油酶解脂肪酸N萘甲醛柠檬醛P PET再生（聚对苯二甲酸乙二醇酯）葡萄糖衍生物天然苹果香精帕罗西汀硼酸乙二醇醚Q 茄尼醇（废次烟叶、马铃薯叶）3-羟基丙腈（HPN）R （矿物及合成）润滑油（聚α-烯烃、石蜡氯化合成油、烷基苯合成油、聚异丁烯合成油）L-乳酸松香酯肉桂醛（肉桂油）山苍子油S 生物柴油（脂肪酸甲酯或乙酯）三烯生育酚三氯新（三氯-2羟基二苯醚）三甘醇三十烷醇三聚酸双甘油酯鼠尾草抗氧剂石油渣油（精制或脱除）杀虫剂食用油脱酸缩水甘油基化合物羧酸二酯（润滑油）蒜素鲨烯（三十碳六烯酸）十二烷内酯双-β-羟乙基对苯二甲酸酯酸性氯化物生物碱衍生物四唑-1-乙酸三聚甲醛回收（天然及合成）生育酚T碳氢化合物萜烯烃（酯）桃醛塔尔油（妥尔油）W（天然及合成）脂溶性维生素（A、D、E、K）烷基糖苷（烷基苷烷基多苷烷基多糖苷烷基聚糖苷烷基葡萄糖苷）烷基酚微晶蜡戊二醛维生素E醋酸酯肟类X小麦胚芽油新洋茉莉醛香附子烯α-香附酮香芝麻蒿挥发油香叶醇香紫苏内酯Y亚麻酸油酸酰胺（深海及发酵）鱼油鱼肝油燕麦油羊毛脂羊毛醇异氰酸酯预聚物岩兰草油月桂二酸氧化乐果（聚）乙二醇酯油酸二乙醇酰胺月桂酸二乙酰胺乙醛酸乙酰氨基苯乙酸乙酯异构体亚麻籽油同位素铀浓缩依托芬那酯乙氧基脂肪醇乙氧脂肪酸液化煤乙烯基吡咯烷酮玉米油乙酰柠檬酸酯腰果油异丙烯二羧酸酯Z植物甾醇植物蜡芝麻素真空泵油制动液中碳链甘油三酯（MCT）脂肪酸及其衍生物增塑剂增效醚甾醇酯蔗糖酯紫罗兰酮酯类油（双酯、多元醇酯、复酯）植物油脱臭馏出物紫苏籽油蔗蜡棕蜡镇静剂棕榈油分子蒸馏与传统蒸馏的不同可由下表看出:由上述对比看出，分子蒸馏较传统蒸馏具有明显的技术及经济优势：1、产品质量高。
分子蒸馏原理与装置
C3H6、CH3I、B2H6、C2F6、n-C3H8、n-C4H10、nC14H30、CF2Cl2、C2H5Cl、C2H5OH、CHFCl2、CH2Cl2 、C2H5NH2、、CH2Br2、(CH3)2NH、
SF6、i-C4H10、i-C5H12、i-C8H18、n-C7H16、CHCl3、 CHBr3、CHCl3、CHI3、CCl4、CBr4、C2F2Cl4、C6H6 、B5H9、B10H14、 C6H5CH3、C6H11CF3、C6H4(CH3)2、 (CH3)3N、(C2H5)3N、C(CH3)3Br、C(CH3)3OH、 C(CH3)2CHOH、(CH3)2CHCl、呋喃、吡啶、喹啉、噻 吩、二氧已烷 1,3,5-三已基苯
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Байду номын сангаас
原理
基本原理
– 为达到使液体混合物分离的目的，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 。于是将混合物分离了。 – 由于轻分子只走很短的距离即被冷凝，分子蒸馏亦称短程 蒸馏(Short-Path Distillation)。
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分子蒸馏技术简介与应用
工业化应用分子蒸馏技术的产品
– T：碳氢化合物 萜烯烃(酯) 桃醛 塔尔油(妥尔油) – W：(天然及合成)脂溶性维生素(A、D、E、K)烷基糖苷(烷 基苷 烷基多苷 烷基多糖苷 烷基聚糖苷 烷基葡萄糖苷) 烷基酚 微晶蜡 戊二醛 维生素E醋酸酯 肟类 – X：小麦胚芽油 新洋茉莉醛 香附子烯 α-香附酮 香 芝麻蒿挥发油 香叶醇 香紫苏内酯 – Y：亚麻酸 油酸酰胺 (深海及发酵)鱼油 鱼肝油 燕麦 油 羊毛脂 羊毛醇 异氰酸酯预聚物 岩兰草油 月桂 二酸 氧化乐果 (聚)乙二醇酯 油酸二乙醇酰胺 月 桂酸二乙酰胺 乙醛酸 乙酰氨基苯乙酸乙酯异构体 亚 麻籽油 同位素铀浓缩 依托芬那酯 乙氧基脂肪醇 乙氧脂肪酸 液化煤 乙烯基吡咯烷酮 玉米油 乙酰柠 檬酸酯 腰果油 异丙烯二羧酸酯
第四章分子蒸馏分离技术
二、分子蒸馏的流程
• 分子蒸馏流程有单级、多级分子蒸馏流程
• 1.脱气系统 2.分子蒸发器 3.加热系统 4.真空系统
四级刮膜式分子蒸馏装置流程示意图
多种馏分需要从混合液中分离
离心式分子蒸馏工业化流程图
一级分子蒸馏的成套装置
• 从20世纪60年代至今的40多年来：
二、分子蒸馏技术与传统精馏的区别
① 分子蒸馏的蒸发面与冷凝面距离很小。 ② 普通减压精馏是蒸发与冷凝的可逆过程。
分子蒸馏过程是不可逆的。 ③ 分子蒸馏的分离能力不但与各组分间的相
对挥发度有关，而且与各组分的分子量有关。 ④ 分子蒸馏是液膜表面的自由蒸发过程，没
PA0
0
PB0
MB MA
MA－轻分子相对分子质 量；MB－重分子相对分 子质量；P0A－轻分子 饱和蒸汽压，Pa； P0B －重分子饱和蒸汽压，
Pa；α0－相对挥发度
(二) 分子运动平均自由程
• 依靠不同物质分子运动平均自由程的差别 实现物质分离的。
• 1.分子碰撞 • 2.分子有效直径 • 3.分子运动自由程 • 4.分子运动平均自由程 λm =Vm/f
表41平均自由程和真空度对照表真空度mmhg平均自由程mm810331032511035003103250011033000从公式可以看到混合液中的不同组成分子的有效直径和分子自由程不同轻分子的平均自由程大而重分子的平均自由程小如果冷凝面与蒸发面的间距小于轻分子的平均自由程而大于重分子的平均自由程这样轻分子被冷却收集而重分子又返回到蒸发面从而实现了分离
2. 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。
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三、分子蒸馏设备
5、简易离心式分子蒸馏实验装置
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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
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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。
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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。
分子蒸馏
温度对分离效果的影响非常显著，物质的分子运动平 均自由程随温度的增加而增加，蒸馏速度则随着平均自 由程的增加而加快，如图，在大蒜精油的分离过程中， 在控制真空度，刮膜转速，进料速率的前提下，选取不 同的温度，可知：
温度低于60 ℃时，两种有效成分都达到了较高的 纯度；
温度达到60 ℃以上，由于温度升高，有效成分在 馏出的同时，大量的非有效成分也随之馏出，纯度骤然 降低。随着温度的升高，原料中的有效成分馏出量逐渐 增大；
单甘酯
90％～96％分子蒸馏单甘酯
30％～45％的普通单甘 酯
单甘酯的制备工艺：
单甘酯的合成：脂肪酸+甘油 酯
单酯+双酯+三
利用分子蒸馏技术提纯单甘酯流程：
单甘酯进行分子蒸馏提纯的优点：
1、单甘酯用一般的高真空蒸馏是无法进行的，因为未达到沸点就已经分解焦化，而分子蒸馏就 能顺利进行。
2、分子蒸馏是在高真空下未达到沸点温度时进行的，而且被蒸馏物受热时间很短，因此能确保 一些高沸点而又对氧，对热敏感的有机物在蒸馏时不被氧化、聚合、分解变质。
缺点
1、分子蒸馏的加热面积受设备结构的限制， 生产能力不大，且分子蒸馏是在低沸点的情况 下操作，其汽化量相对于在沸腾下操作的常规 蒸馏要小得多。
2、当混合物内各组分的平均自由程相近，就 很难实现分离，分子蒸馏的工作条件，决定了 其需要高真空排气装置、高真空动静密封结构 等辅助系统，生产技术难度大，投入成本和维 护费用级高，因此该技术适合于热敏高，高沸 点，生产量小，价值高的产物的提取。
刮膜转速的快慢直接影响物料在加热壁面形 成均匀液膜的时间和程度。
转速过小，物料无法在加热避免上形成均匀 液膜，导致蒸馏效率降低。
转速过快，刮膜转子容易产生偏心震动，使 物料在加热面分布均匀性略有下降，同时对设备 主体产生不利影响。
第四章 分子蒸馏.ppt术
（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。
分子蒸馏的原理、仪器及发展前景24
分子蒸馏的原理、仪器及发展前景24 简介在一定温度下，压力越低，气体分子的平均自由程越大。
当蒸发空间的压力很低(10-2 ,10-4 mmHg)，且使冷凝表面靠近蒸发表面，其间的垂直距离小于气体分子的平均自由程时，从蒸发表面汽化的蒸气分子，可以不与其他分子碰撞，直接到达冷凝表面而冷凝。
工作原理分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术，它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。
当液体混合物沿加热板流动并被加热，轻、重分子会逸出液面而进入气相，由于轻、重分子的自由程不同，因此，不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同，若能恰当地设置一块冷凝板，则轻分子达到冷凝板被冷凝排出，而重分子达不到冷凝板沿混合液排出。
这样，达到物质分离的目的。
分子蒸馏设备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。
短程蒸馏器是一个工作在1~0.001mbar压力下热分离技术过程，它较低的沸腾温度，非常适合热敏性、高沸点物。
其基本构成:带有加热夹套的圆柱型筒体，转子和内置冷凝器;在转子的固定架上精确装有刮膜器和防飞溅装置。
内置冷凝器位于蒸发器的中心，转子在圆柱型筒体和冷凝器之间旋转。
短程蒸馏器由外加热的垂直圆筒体、位于它的中心冷凝器及在蒸馏器和冷凝器之间旋转的刮膜器组成。
蒸馏过程是:物料从蒸发器的顶部加入，经转子上的料液分布器将其连续均匀地分布在加热面上，随即刮膜器将料液刮成一层极薄、呈湍流状的液膜，并以螺旋状向下推进。
在此过程中，从加热面上逸出的轻分子，经过短的路线和几乎未经碰撞就到内置冷凝器上冷凝成液，并沿冷凝器管流下，通过位于蒸发器底部的出料管排出;残液即重分子在加热区下的圆形通道中收集，再通过侧面的出料管中流出。