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。由于分子蒸馏操作温度低、受热时间短，可以获得纯度高而且原有品质保持好的产品，对于天然物质尤其重要。

2、 产品成本低。由于分子蒸馏的分离效率高、产品得率高，从而可大大降低生产成本。

二、分子蒸馏技术的应用特点

由分子蒸馏的原理及特点可知，分子蒸馏技术具有独特的、多方面的优越性：

1、可有效地脱除热敏性物质中轻分子物质

（1）产品物质的脱臭

例1、姜油的脱臭

（2）产品物质的脱溶

例2、辣椒红色素脱溶

（3）产品物质中脱单体

例3、酚醛树脂中单体酚的脱除

2、脱除产品中重物质及颜色

精细化学品中常常有一些重分子物质、甚至金属离子等难以分离，分子蒸馏为此提供了有效方法。

例4、乳酸精制

其它如芥酸、亚油酸、亚麻酸、二聚酸、芥酸酰胺、硬脂酸单甘酯、高碳醇的精制及脱色，也需要采用分子蒸馏技术。

3、降低热敏性物质热损伤

例5、鱼油乙酯脱色及浓缩

与传统的釜式蒸馏比较，可明显看出分子蒸馏技术的优势：

不仅产品得率高，而且产品品质好，绝大多数的天然或合成香精香料都属于热敏性物质，均适合采用分子蒸馏技术提纯。

4、改进传统工艺，进行清洁生产

例6、鱼油甘三酯精制

省去了传统工艺中碱炼法脱酸，不但避免了皂化液对环境的污染，变废为宝，而且提高了主产品质量。其它类似产品有小麦胚芽油、米糠油、椰子油、大豆油脱酸等。

例7、废润滑油回收

传统工艺除去重杂质的方法为硫酸法，该方法对环境污染很大，发达国家均已经禁止，而采用分子蒸馏技术则可防止污染，变废为宝。

5、优化产品的合成工艺，提高产品的质量。

例8、烷基多苷精制

烷基多苷合成工艺中，脂肪醇过量有利于合成反应，但又直接影响产品纯度，采用分子蒸馏可有效脱醇，使合成工艺中脂肪醇的使用可根据工艺需要而定，提高了产品收率和质量。

三、分子蒸馏在精细化工中的应用

随着科学的发展，精细化学品种类越来越多，产品分类越来越细，产品纯度要求越来越高。分子蒸馏技术起到了十分重要的作用。

工业实践证明，分子蒸馏除了可代替传统蒸馏技术应用于某些产品之外，它还解决了传统蒸馏无法解决的一系列产品的纯化问题。

下面列出分子蒸馏技术可应用的部分精细化工领域及产品。

1、医药：氨基酸酯、葡萄糖衍生物、茄尼醇、萜烯酯，合成及天然维生素(维生素A、维生素E、β胡萝卜素)等；

2、农药：氯菊酯、增效醚、氧乐果等；

3、涂料：异氰酸酯预聚物、二聚酸；

4、食品添加剂及饲料添加剂：脂肪酸及其衍生物、精制鱼油、米糠油、硬脂酸单甘酯、乳酸、丙二醇酯、共轭亚油酸、α-亚麻酸、植物蜡、各类香精、香料等；

5、日用化工及化妆品：各类油脂、羊毛酸、羊毛醇、天然植物提取物、蛋白质水解物、防腐剂等；

6、塑料助剂：环氧树脂、酚醛树脂、异氰酸酯、增塑剂、丙烯酸酯、聚醚、氧化烯烃等；

7、表面活性剂：烷基多苷、芥酸酰胺、油酸酰胺等；

8、矿物油：合成润滑油及润滑剂、石蜡油、焦油、沥青、废润滑油回收等。

实例1、高纯二聚酸制取

高纯二聚酸的生产，其关键在于后提纯工艺。目前，许多工厂二聚酸的纯化采用真空蒸馏法，生产中存在蒸馏温度高、受热时间长、分离效率低等缺点，所得产品色泽差、纯度低、单酸含量高，产品纯度仅达70～75%。

北京化工大学与国内某厂合作，建成了国内第一条生产线。

工艺流程如下：

与国外引进技术、产品质量对比

例2、在聚氨酯领域的应用

聚氨酯用途十分广泛。近年来，聚氨酯涂料作为高档涂料得到广泛的应用，但该种涂料中含有有毒溶剂，特别是异氰酸酯单体毒性极大。我国聚氨酯涂料使用的异氰酸酯通常是甲苯二异氰酸酯（TDI）。

异氰酸酯聚合物粗品中含单体5～10%，传统的处理方法是采用简单真空蒸馏处理，产品中单体的含量只能达到2～3%，若采用分子蒸馏，可将单体含量降至0.5%以下。

工艺流程如下：

北京化工大学与国内某厂合作，已成功建成工业化生产线，解决了该项技术中的一系列难题，生产出合格产品。

四、分子蒸馏技术国内外发现简况