分子蒸馏技术及其应用的研究进展(精)
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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】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。
分子蒸馏的研究现状及应用前景学生卢贝贝学号2014118008所属学院化学化工学院专业化学工艺日期2014年10月分子蒸馏的研究现状及应用前景摘要:分子蒸馏技术的基本原理及其有别于一般蒸馏技术的特点。
例如,蒸馏温度远低于液体沸点,蒸馏压强低,受热时间短等。
同时还介绍了分子蒸馏技术在工业中的应用以及国内外发展概况综合评述了分子蒸馏技术的基本原理、技术特点及装置,提出了未来分子蒸馏领域的重点研究方向。
分子蒸馏技术作为一种环境友好的高新别离技术,向人们展示出广阔的应用前景。
关键词:分子蒸馏特点装置应用展望引言分子蒸馏技术不同于一般蒸馏技术[1]。
它是运用不同物质分子运动自由程的差异而实现物质的别离,因而能够实现远离沸点下的操作。
分子蒸馏[2]是一种在高真空(0.1~10Pa)条件下进行的液—液别离技术,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、别离程度高等特点,且别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别离。
目前,分子蒸馏已被成功地应用于制药、石油化工、食品、化装品、农业等领域[2-12]。
1分子蒸馏的基本原理、特点及设备1.1 分子蒸馏的基本原理分子蒸馏是利用分子平均自由程的差异来别离液体混合物的,其基本原理如图1 所示[13]。
待别离物料在加热板上形成均匀液膜,经加热,料液分子由液膜外表自由逸出。
在与加热板平行处设一冷凝板,冷凝板的温度低于加热板,且与加热板之间的距离小于轻组分分子的平均自由程而大于重组分分子的平均自由程。
这样由液膜外表逸出的大部分轻组分分子能够到达冷凝面并被冷凝成液体,而重组分分子则不能到达冷凝面,故又重新返回至液膜中,从而可实现轻重组分的别离。
图1 分子蒸馏原理Fig.1Scheme diagram of molecular distillation一套完整的分子蒸馏设备主要有进料系统、脱气系统、分子蒸馏器、加热系统、冷却系统、真空系统和控制系统等部分组成!脱气目的是排除物料中所溶解的挥发性组分,以免蒸馏过程中发生爆沸!真空系统是保证分子蒸馏过程进行的前提,合适的真空设备和严格的密封性是分子蒸馏装置的一个技术关键,为保证所需真空度,一般采用二级或二级以上的真空泵联用,并设液氮冷阱以保护真空泵[14]。
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。
第26卷第3期2007年5月 食品与生物技术学报Journal of Food Science and Biotechnology Vol.26 No.3May. 2007 文章编号:167321689(2007)0320121206 收稿日期:2007201215.作者简介:王宝辉(19602),男,黑龙江肇州人,教授,博导,主要从事新能源与环境科学方面的研究.Email :wang 2baohui60@分子蒸馏技术研究进展王宝辉, 张学佳, 纪巍, 范印帅, 柳荣伟(大庆石油学院化学化工学院,黑龙江大庆163318)摘 要:综合评述了分子蒸馏技术的基本原理、技术特点及设备,并对其优缺点进行分析评价;介绍了分子蒸馏技术在工业生产中的应用及存在的问题和解决办法;提出了未来分子蒸馏领域的重点研究方向。
分子蒸馏技术作为一种环境友好的高新分离技术,向人们展示出广阔的应用前景。
关键词:分子蒸馏技术;特点;设备;应用;展望中图分类号:TQ 028文献标识码:AProgress in the R esearch on Molecular Distillation T echnologyWAN G Bao 2hui , ZHAN G Xue 2jia , J I Wei , FAN Y in 2shuai , L IU Rong 2wei(College of Chemistry and Chemical Engineering ,Daqing Petroleum Institute ,Daqing 163318,China )Abstract :Molecular distillatio n as a environment 2friendly new separation technology shows a broad p ro spect of application.Firstly ,t he basic p rinciple ,main equip ment and technological feat ures of molecular distillation technology are summarized in t his manuscript.Secondly ,t he indust rialized application and t he practical p roblems existing in t he application are int roduced at lengt h ,t he met hods how to solve t hem are also p resented.Finally ,t he key research orientation of molecular distillation technology in t he f ut ure is finally brought forward.K ey w ords :molecular distillation technology ;characteristic ;equip ment ;application ;pro spect 蒸馏技术作为一种较成熟的分离技术在工业生产中有着广泛的应用。
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。
Email :chenlijun 1975@s 。
陈焕钦,教授,博士生导师。
Email :cehqchen @ 。
分子蒸馏(m olecular distillation 是一种在高真空下进行的特殊蒸馏技术。
该技术自20世纪30年代问世以来得到人们的广泛重视。
20世纪60年代,此项技术已成功地应用于从浓缩鱼肝油提炼维生素A 的工业化中。
虽然近年来一些国家如美国、德国、日本、瑞典、波兰以及前苏联等相继利用分子蒸馏技术解决了许多分离领域中的难题,但分子蒸馏是一项国内外正在工业化开发应用的高新技术,尚未实现大规模的工业化。
我国对分子蒸馏技术的应用研究起步较晚,偶见60年代的少量报道,到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酯等的生产,目前该项技术在我国工业化推广应用处于起步阶段。
但由于该项技术的先进性和独特性以及广阔的应用前景,极大地激发了国内科研人员的兴趣,一些科研单位和大专院校如:广州汉维有限公司、北京化工大学、华南理工大学化学工程研究所等对此都做了大量的实验研究工作和分子蒸馏设备的研制和改进,并且有些成果陆续进行了工业化生产,取得了良好的经济效益和社会效益。
1分子蒸馏的基本原理1.1分子运动平均自由程[1]分子在运动过程中,它的自由程不断发生变化,在某时间间隔内自由程的平均值为平均自由程。
设v m为任一分子的平均速度,f为分子间的碰撞频率,λm为平均自由程,则λm=v m/f;由热力学原理可知f=2v m・πd2/kT,所以λm=kT/2πd2p(1,其中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。
1.2分子运动自由程的分布规律[2]分子运动自由程的分布规律可表示为F=1 -e-λ/λm(2,式中F为自由程不大于λ的概率,λm为平均自由程,λ为分子运动自由程,由公式可以得出,对于一群相同状态下的运动分子,其自由程不小于平均自由程λm的概率为1-F= e-λm/λm=e-1=0.368。
1.3分子蒸馏的基本原理[3]由分子运动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,其自由程也不相同,即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相同的。
分子蒸馏技术正是利用不同种类分子逸出液面(蒸发液面后的平均自由程不同的性质实现的。
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的平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面,使得轻分子落在冷凝面上被冷凝,而重分子因达不到冷凝面而返回原来液面,这样混合物就得到了分离。
1.4影响分子运动平均自由程的因素温度、压力及分子的有效直径是影响分子运动平均自由程的主要因素,物质确定以后,分子的有效直径一定,当温度升高,分子运动加剧,分子运动自由程增加;当温度恒定时,压力降低,单位体积的分子数减少,分子碰撞的频率降低,分子运动的平均自由程增加。
1.5分子蒸馏的蒸馏速度和相对挥发度[4]1.5.1分子蒸馏速度分子蒸馏速度完全是由物质分子从蒸发液面挥发速度决定,同气液平衡无关。
G reeberg从这个角度出发推导出物质分子蒸馏速度方程,即:N=p・12πT MR g1/2(3,其中N为摩尔蒸发速度(md/cm2・s,P为组分的蒸汽压(g/cm2,M 为分子量,T为绝对温度(K,R g为气体常数(g・cm/g・m ol・K。
对于双组分体系则N i=c ic T・αi・p i・12πR g T M i1/2(4,其中c i为摩尔浓度,c T为总的摩尔浓度,αi为蒸发系数,这组函数关系比较适合描述离心式蒸馏;对于降膜式分子蒸馏,由于液膜比较厚,必须考虑扩散对蒸馏速度的影响。
1.5.2相对挥发度分子蒸馏表示组分分离难易程度用相对挥发度表示。
在分子蒸馏过程中,理论相对挥发度用以下方程式表示:α1=p1op2oM2M1(5,其中p1o为组分1的饱和蒸汽压,p2o为组分2的饱和蒸汽压,M1为组分1的分子量,M2为组分2的分子量。
在实际过程中,对于双组分体系,真空相对挥发度为:α2=Y(1-XX(1-Y(6,其中Y为在气相中的摩尔分率,X为在液相中的摩尔分率。
2分子蒸馏装置[5]分子蒸馏技术的核心为分子蒸馏装置。
各国研制出了多种多样分子蒸馏装置,但根据形成蒸发液膜的不同设计和结构差异,大致可分为3 大类:(1降膜式分子蒸馏器(falling-film evapo2 rator;(2刮膜式分子蒸馏器(wiped-film evapo2 rator;(3离心式分子蒸馏器(centrifugal evapora2 tor。
2.1降膜式分子蒸馏器该装置是采取重力使蒸发面上的物料变为液膜降下的方式。
将物料加热,蒸发物就可在相对方向的冷凝面上凝缩。
降膜式装置为早期形式,结构简单,在蒸发面上形成的液膜较厚,效率差,现在各国很少采用。
2.2刮膜式分子蒸馏装置该装置是采取重力使蒸发面上的物料变为液膜降下的方式,但为了使蒸发面上的液膜厚度小且分布均匀,在蒸馏器中设置了一硬碳或聚四氟乙烯制的转动刮板。
该刮板不但可以使下流液层得到充分搅拌,还可以加快蒸发面液层的更新,从而强化了物料的传热和传质过程。
其优点是:液膜厚度小,并且沿蒸发表面流动;被蒸馏物料在操作温度下停留时间短,热分解的危险性较小,蒸馏过程可以连续进行,生产能力大。
缺点是:液体分配装置难以完善,很难保证所有的蒸发表面都被液膜均匀覆盖;液体流动时常发生翻滚现象,所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,现在的实验室及工业生产中,大部分都采用该装置。
2.3离心式分子蒸馏装置将物料送到高速旋转的转盘中央,并在旋转面扩展形成薄膜,同时加热蒸发,使之与对面的冷凝面凝缩,该装置是目前较为理想的分子蒸馏装置。
但与其它两种装置相比,要求有高速旋转的转盘,又需要较高的真空密封技术。
离心式分子蒸馏器与刮膜式分子蒸馏器相比具有以下优点:由于转盘高速旋转,可得到极薄的液膜且液膜分布更均匀,蒸发速率和分离效率更好;物料在蒸发面上的受热时间更短,降低了热敏物质热分解的危险;物料的处理量更大,更适合工业上的连续生产。
3分子蒸馏技术的特点[4,6]3.1分子蒸馏的操作温度由分子蒸馏的原理可知,混合物的分离是基于不同种类的分子平均自由程的不同来实现分离的,并不需要沸腾,所以分子蒸馏是在远低于沸点的温度下进行操作的,属于非平衡级蒸馏。
这是分子蒸馏与常规蒸馏的本质区别。
3.2蒸馏压强低由于分子的平均自由程与压强成反比以及分子蒸馏装置独特的结构形式,其内部压降很小,可以获得很高的真空度,通常分子蒸馏在很低的压强下进行操作,一般为1—10Pa 。
3.3蒸馏液膜薄,传热效率高在降膜式分子蒸馏装置中,液膜的厚度可用以下方程计算:δm =33v2gRe (7,其中v 为运动粘度,g 为重力常数,R e 为雷诺数。
对于刮膜式分子蒸馏和离心式分子蒸馏,液膜的厚度同操作条件有关,通常降膜式分子蒸馏的厚度为0.1—3mm ,刮膜式分子蒸馏是0.1—0.25mm ,而离心式分子蒸馏液膜厚度在5×10-2mm 数量级。
3.4物料停留时间短由分子蒸馏原理可知,受加热的液面与加冷凝面之间的距离要小于轻分子的平均自由程,而由液面逸出的轻分子几乎未经碰撞就达到冷凝面,物料停留时间短。
因此,蒸馏物料受热时间短,减少了物料热分解的机会。
但在实际操作中,蒸馏物料的停留时间同分子蒸馏柱的长度、刮板转速或离心转速、物料的粘度等相关。
通常物料在分子蒸馏柱的停留时间在15s 左右。
3.5分离程度更高在分子蒸馏过程中,理论相对挥发度为:α1=p 1op 2o M 2M 1式中M 1为轻组分分子量;M 2为重组分的分子量。