分子蒸馏技术与设备
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
分子蒸馏技术一、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工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问题。
分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，能在极高真空下操作，它依据分子运动平均自由程的差别，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成本，极好地保护了热敏性物质的特点品质，该项技术用于纯天然保健品的提取，可摆脱化学处理方法的束缚，真正保持了纯天然的特性，使保健产品的质量迈上一个新台阶。
二、分子蒸馏技术的基本原理（一）分子运动平均自由程：任一分子在运动过程中都在不断变化自由程。
在某时间间隔内自由程的平均值为平均自由程。
设Vm ＝某一分子的平均速度f ＝碰撞频率λm ＝平均自由程则λm ＝Vm／f ∴ f ＝Vm／λmπd²P由热力学原理可知，f ＝(2)½Vm·────KT其中： d －分子有效直径P －分子所处空间的压强T －分子所处环境的温度K －波尔兹曼常数K T则：λm ＝────·────(2)½πd²P（二）分子运动平均自由程的分布规律：分子运动自由程的分布规律为正态分布，其概率公式为：F = 1 - e-λ／λm其中： F －自由程度≤λm 的概率λm －分子运动的平均自由程λ－分子运动自由程由公式可以得出，对于一群相同状态下的运动分子，其自由程等于或大于平均自由程λm的概率为：1 - F = e-λ／λm = e-1 = 36.8%（三）分子蒸馏的基本原理：由分子平均自由程的公式可以看出，不同种类的分子，由于其分子有效直径不同，其平均自由程也不同，换句话说，不同种类的分子溢出液面后不与其它分子碰撞的飞行距离是不同的。
分子蒸馏技术正是利用不同种类分子溢出液面后平均自由程不同的性质实现的。
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
13
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
分子蒸馏原理与装置模板
馏分分离
收集系统可配备馏分分离装置，根 据馏分的不同性质进行自动或手动 分离。
数据记录
为了便于后续分析和研究，收集系 统可配备数据记录功能，实时记录 馏分的产量、温度、压力等参数。
03
分子蒸馏实验操作流程
实验前准备工作
检查实验装置
确保分子蒸馏装置完好无损，检 查各部件连接是否紧密，防止漏
设备升级改造趋势分析
设备大型化
随着生产规模的扩大，设备大型化成为必然趋势 ，以满足大规模生产的需要。
设备专业化
针对不同行业和不同产品，开发专业化的分子蒸 馏设备，以满足特定需求。
设备自动化
提高设备的自动化程度，减少人工操作，提高生 产效率和产品质量稳定性。
智能化、自动化发展趋势展望
智能化控制系统
分子蒸馏原理与装置 模板
汇报人：XX
目录
• 分子蒸馏基本原理 • 分子蒸馏装置组成及功能 • 分子蒸馏实验操作流程 • 分子蒸馏技术应用领域探讨 • 分子蒸馏技术发展趋势预测 • 总结回顾与展望未来
01
分子蒸馏基本原理
蒸馏过程概述
01
02
03
加热
将混合物加热至其中某一组分 汽化。
汽化
该组分以气体形式从混合物中 分离出来。
要及时关闭电源和火源。
防止中毒
某些原料可能具有毒性，实验过程中 要确保通风良好，避免长时间吸入有 毒气体。
数据记录与分析
认真记录实验数据，对实验结果进行 分析和讨论，以便后续研究和改进。
04
分子蒸馏技术应用领域探讨
石油化工行业应用
石油分馏
01
利用分子蒸馏技术可将石油按照不同沸点范围进行分离，得到
05
实验室分子蒸馏原理
实验室分子蒸馏原理实验室分子蒸馏是一种常用的分离纯化方法，广泛应用于化学、生物、制药等领域。
它基于液体混合物中不同成分的挥发性差异，通过升温使其部分成分转化为气体，再通过冷凝使其重新变为液体，从而实现分离纯化的目的。
下面将从原理、设备和应用几个方面详细介绍实验室分子蒸馏。
一、原理实验室分子蒸馏的原理是利用液体混合物中不同成分的挥发性差异实现分离纯化。
在实验室蒸馏过程中，会将液体混合物置于一个蒸馏瓶中，加热使其升温。
当液体混合物中的某些成分的挥发性大于其他成分时，这些成分会首先转化为气体，进入蒸馏塔。
然后，通过冷凝器冷却，使气体重新变为液体，从而实现分离纯化。
二、设备实验室分子蒸馏通常使用以下设备：蒸馏瓶、加热器、冷凝器和收集瓶。
蒸馏瓶是存放液体混合物的容器，它通常带有一个精确测量温度的温度计。
加热器可以提供热量，使液体混合物升温。
冷凝器则用于冷却气体，使其重新变为液体。
收集瓶则用于收集分离后的纯化物质。
三、应用实验室分子蒸馏在化学、生物和制药等领域有着广泛的应用。
在化学领域，它常用于分离、纯化有机化合物，如提取天然产物中的有效成分。
在生物领域，实验室分子蒸馏常用于提取和纯化蛋白质、核酸等生物大分子。
在制药领域，实验室分子蒸馏用于制备纯净的药物原料，以确保药物的质量和疗效。
实验室分子蒸馏是一种高效、可靠的分离纯化方法，但在实际操作中也存在一些注意事项。
首先，应根据不同物质的挥发性差异选择合适的温度和压力条件。
其次，要确保设备的密封性和安全性，避免气体泄漏或发生意外。
此外，还应注意实验操作的精确性和准确性，以实现高效的分离纯化效果。
总结起来，实验室分子蒸馏是一种重要的分离纯化方法，通过利用液体混合物中不同成分的挥发性差异实现分离纯化。
它在化学、生物、制药等领域有着广泛的应用，可以提取、纯化各种物质。
在实际操作中，需要注意选择合适的温度和压力条件，确保设备的密封性和安全性，并保证实验操作的准确性。
实验室分子蒸馏的发展将为科学研究和工业生产提供更多的可能性，推动相关领域的发展和进步。
分子蒸馏
分子蒸馏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。
蒸馏是最重要的一种用加热对不同物质进行分离的方式之一。
常规的蒸馏方式：原料在蒸发器内被加热至蒸发温度, 低沸点组分蒸发后进入冷凝器冷却, 得到所需的产品。
但是，常规的蒸馏方式 - 需要较高的蒸馏温度 - 物料加热时间较长 局限性- 无法对热敏物质进行分离真空蒸馏通过将系统抽真空可降低蒸发温度压力与沸点的关系压力每降低一个数量级，沸点降低约20－30度但对于热敏物质来说, 在蒸馏釡内进行的真空蒸馏有很多缺陷- 很长的蒸馏时间- 由于压力降的缘故，以及真空泵很难克服蒸馏釜内液面的静压高度，所以在蒸发处的真空是非常有限的。
最终的真空度并不由真空泵的大小而决定, 而是受管路的传导性和蒸发器内静液面高度的限制.薄膜蒸发器中的真空蒸馏从一个薄膜上蒸发能消除静液面高的影响, 在刮膜蒸发器中,物料沿着加热的圆柱筒体表面向下流动, 形成薄膜, 在流动过程中成薄膜状的物料被蒸发.带外冷凝器的薄膜蒸发器液膜被一个刮膜系统不断地进行混合, 冷凝在一个外置的冷凝器中进行, 冷凝器连接有真空系统.刮环靠自身的离心力在蒸发器内壁上刮出约1mm厚薄膜- 传热效率高- 质量交换快- 物料受热时间短,只有15秒到30秒- 物料以膜的形式出现，几乎没有液面压差,减少了真空度的损失但是带外冷凝器的薄膜蒸发器也有局限性:由于蒸发器与冷凝器之间的管路连接导致的压力降, 蒸发器内获得的真空度仅局限于毫巴级,最低大约可降至1毫巴(100Pa)带有内置冷凝器的短程蒸发器使用短程/分子蒸馏能够消除真空度不足的不利因素. 冷凝器置于圆筒型蒸发器的内部, 蒸发器与冷凝器之间的距离非常地短. 事实上, 不存在压力降的问题.如果内置冷凝器与蒸发器表面之间的距离正好为轻分子自由程的平均距离, 则轻分子达到冷凝器被冷凝排出，这种工艺又称为”分子蒸馏”。
分子蒸馏、短程蒸馏技术资料
分子蒸馏、短程蒸馏技术资料分子蒸馏、短程蒸馏介绍一、概述许多如石油重渣油、化学药品、药物及天然食品、保健品、脂肪酸等，常常是热敏性的、粘滞的及或具有高沸点的物料。
要把这些物料从它们的其他组成分离出来，而保持产物的质量，只能在低的沸腾温度甚至是不到沸腾温度下精馏，且只能在很短的时间里，把热分解作用或聚合作用减到最小，以消除对产品的破坏。
当操作真空度约为500Pa时，可以在刮膜蒸发器或降膜蒸发器中进行。
但是，如果蒸馏必须在高真空下操作(如压力在0.001-100Pa之间)就存在问题。
必须选用在产品蒸汽压不超过通过加热表面和冷凝表面之间压差的蒸发器，因而带有外置冷凝器的蒸发器被排除在高真空范围的蒸馏过程之外。
相比只下，SPE型短程蒸发器非常适合于这种应用场合，冷凝器被制造在蒸发器内，直接位于加热蒸馏发生的对面。
所以，短程蒸馏器(Thefishoilshortdistancedistils)短程蒸馏bolg是项较新的尚未广泛应用于工业化生产，能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的新型分离技术。
二、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具有非常短的距离，基于这个原理制作的蒸馏器称为短程蒸馏器(Thefishoilshortdistancedistils)。
短程蒸馏器(Thefishoilshortdistancedistils)短程蒸馏bolg(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以下。
它较低的沸腾温度，非常适合热敏性、高沸点物。
基本构成:带有外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片和防飞溅装置。
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。
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布向加热面，随即刮膜片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。
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的分离。
石油工业中渣油的处理 利用分子蒸馏技术处理渣油可以切割出更多的
馏分，且馏分间的切割清晰，生产能力增加，分 离出的润滑油不含金属元素，产品品质好。
高粘度润滑油的制造
硅氧烷类化合物是很好的润滑油，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。 由于硅氧烷类化合物属热敏性物质且沸点均在 200℃以上，常规蒸馏的分离方法容易使其变性， 而通过分子蒸馏不但可使润滑油中成色物质的含量 大大减少，而且使蒸馏相同量的硅氧烷的时间减少 了40％ 。
（3）食品工业
分子蒸馏分离混合油脂，可获纯度达90％以 上的单甘油酯，如硬脂酸单甘油酯、月桂酸单甘 油酯、丙二醇甘油酯等；提取脂肪酸及其衍生物， 生产二聚脂肪酸等；从动植物中提取天然产物， 如鱼油、米糠油、小麦胚芽油等。
（4）化工行业
分子蒸馏技术是最近二十年才应用于化工行业 的一种新型分离技术，主要用于反应的后处理。
7 分子蒸馏技术
分子蒸馏是一种在高真空条件下进行的液液 分离技术，又称为短程蒸馏，具有蒸馏温度低、 真空度高、物料受热时间短、分离程度高等特点， 且分离过程为不可逆过程，不存在沸腾和鼓泡现 象，因而特别适合于高沸点、热敏性和易氧化物 质的分离。
7.1 分子蒸馏的分离机理 分子蒸馏就是基于在一定的馏技术是新近兴起的绿色分离技术，工业 化应用在国内才刚刚起步。需要对分子蒸馏各过程进 行基础理论研究并模拟建立相应的数学模型，加强新 型高效节能分子蒸馏器的研制开发，并对特定工艺中 各种设备进行能量集成及调优，还需研究基于不同化 学原理的各种单元技术的耦合联用，进一步加强基础 试验研究并积累相关数据，针对各环节中存在的问题， 采取相应的措施。随着人们研究的不断深入和发展， 分子蒸馏技术必将越来越发挥出它的巨大潜力，带来 极好的社会效益和经济效益。
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。 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。
分子蒸馏技术特点
(1)蒸馏温度低 (2)蒸馏压强低
(3)受热时间短 (4)分离程度高
(5)没有沸腾、鼓泡现象
(6) 不可逆性
(7) 清洁环保
7.2 分子蒸馏器的种类
静止式分子蒸馏器
降膜式分子蒸馏器
刮膜式分子蒸馏器
离心式分子蒸馏器
7.3 分子蒸馏技术的发展趋势及应用
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、天然物质的提取、油脂脱 臭馏出物的回收和利用、废机油的回收、高黏度 润滑油的制取等过程。
利用待分离混合液中不同物质的分子平均自由程 差异，而达到极好的分离效果的一种分离技术。
具体方法是在液面上方大于重分子平均自由 程而小于轻分子平均自由程处设置一冷凝面，使 得重分子达不到冷凝面而返回液面，保持原有的 平衡；而轻分子则不断地在冷凝面上冷凝，从而 破坏了轻分子的动态平衡，结果是混合液中的轻 分子不断从液相逸出，最终达到分离的目的。
（1）医药行业
分子蒸馏是近年来被广泛应用于中药产业的 高新技术，可用来提取合成天然维生素A、E，制 取氨基酸及葡萄糖衍生物等。
（2）轻工工业
分子蒸馏方法用于天然精油的脱臭、脱色和提 纯，使天然香料的品位大大提高，如桂皮油、玫瑰 油、香根油、香茅油、山苍子油等分子蒸馏法从脱 蜡的甜橙油中进一步提取得到的类胡萝卜素，不含 外来的有机溶剂，而且产品的色价很高。此外分子 蒸馏技术也广泛应用于羊毛脂的提取，羊毛脂的成 分复杂，主要含脂、游离醇、游离酸和烃，这些组 分相对分子量大、沸点高且具有热敏性。