分子蒸餾技術及應用文獻介紹

分子蒸餾分離技術moleculardistillationtechnology

課程名稱：生物分離工程指導老師:彭書明教授報告人：夏薇CONTENTS概述一原理及技術關鍵二應用三文獻介紹四五問題概述一011、分子蒸餾的歷史Bronsted和Hevest在1922年世界上最早的實驗用分子蒸餾裝置。192219351935年，Hickman領導的小組設計出了世界上第一臺離心式分子蒸餾器。1943年，Qnackenbush和Steenbock對刮膜式分子蒸餾器進行了研究。19432分子蒸餾定義0202

分子蒸餾是一種在高真空下操作的蒸餾方法，這時蒸氣分子的平均自由程大于蒸發(fā)表面與冷凝表面之間的距離，從而可利用料液中各組分蒸發(fā)速率的差異，對液體混合物進行分離。分子蒸餾原理及技術關鍵二03

基本概念1.理論分子蒸發(fā)速率Langmuir研究了高真空下純物質(zhì)的蒸發(fā)現(xiàn)象，他從分子動力學出發(fā)，推導出純物質(zhì)理論分子蒸發(fā)速率只是表面溫度和分子種類的函數(shù)。G－蒸發(fā)速度，g/(m2·s)；P0－溫度Ts時的飽和蒸氣壓，Pa；M－分子摩爾質(zhì)量，kg/mol；Ts－蒸發(fā)液面的絕對溫度，K042.分離因數(shù)

分子蒸餾可以用來分離揮發(fā)度相近但分子量不同的混合物系。分子蒸餾由于處于非平衡狀態(tài)下操作及其設備的內(nèi)部結構特點，使得分離效率遠高于常規(guī)蒸餾。MA－輕分子相對分子質(zhì)量；MB－重分子相對分子質(zhì)量；P0A－輕分子飽和蒸汽壓，Pa；P0B

－重分子飽和蒸汽壓，Pa；α0－相對揮發(fā)度05分子運動平均自由程1.分子碰撞2.分子有效直徑3.分子運動自由程4.分子運動平均自由程分子碰撞分子與分子之間存在著相互作用力。當兩分子離得較遠時，分子之間的作用力表現(xiàn)為吸引力，但當兩分子接近到一定程度后，分子之間的作用力會改變?yōu)榕懦饬?，并隨其接近到一定程度，排斥力迅速增加。當兩分子接近到一定程度，排斥力的作用使兩分子分開，這種由接近而至排斥分離的過程就是分子的碰撞過程。分子有效直徑分子在碰撞過程中，兩個分子質(zhì)心的最短距離，即發(fā)生斥離的質(zhì)心距離，稱為分子有效直徑。分子運動自由程一個分子相鄰兩次分子碰撞之間所走的路程，稱為分子運動自由程。06分子運動平均自由程：某一種分子在某時間間隔內(nèi)自由程的平均值.

λm=kT/(21/2πd2p)d－分子的有效直徑，p－分子所處空間的壓強，T－分子所處環(huán)境的溫度，k－波爾茲曼常數(shù)

壓力、溫度及分子有效直徑是影響分子運動平均自由程的三個主要因素。

當壓力一定時，特定物質(zhì)的分子運動平均自由程隨空間溫度增加而增大;

當溫度一定時，平均自由程λ與空間壓力P成反比，真空度越高(空間壓力越小)λ越大，分子之間碰撞幾率越小。

即使物系空間的壓力和溫度相同，對于不同的物質(zhì)由于分子有效直徑不同，其分子平均自由程也存在差異。07分子蒸餾原理圖12(三)分子蒸餾需具備的條件技術關鍵1蒸發(fā)面與冷凝面之間應保證一定的溫度差2分子蒸餾分離系統(tǒng)中應保持較高的真空度壓力必須低，在0.1~40Pa左右。確保分子之間不會發(fā)生碰撞。冷凝器表面的溫度應低于蒸發(fā)表面溫度50~100℃。防止冷凝器表面分子的再次蒸發(fā)。實際中還應盡可能地增大溫度差為好。13(三)分子蒸餾需具備的條件技術關鍵3蒸發(fā)面與冷凝面應保持較短的距離保持在輕質(zhì)分子平均自由程和重質(zhì)分子平均自由程之間。一般蒸發(fā)面與冷凝面的距離范圍為20~30mm為佳。4蒸發(fā)面上的液體膜應盡可能的薄可能地擴大蒸發(fā)表面和不斷地更新蒸發(fā)表面，以提高傳質(zhì)速率。實際中，一般薄膜厚度為0.05~0.5mm比較適宜。如果過薄，則不但技術上難以實現(xiàn)，而且單位時間蒸發(fā)量也要減少。一般采用機械式刮板薄膜蒸發(fā)裝置和離心式薄膜蒸發(fā)裝置。

1415(三)分子蒸餾需具備的條件技術關鍵5分子蒸餾裝置應有必要的設備系統(tǒng)分子蒸餾裝置包括缸體、刮膜器、變速器、接收瓶等抽真空系統(tǒng)包括真空泵、擴散泵等加熱溫控系統(tǒng)包括熱油泵、導熱油爐、控溫儀表、油路等冷卻系統(tǒng)包括冷阱、降溫水泵、冷卻水管路等密封結構脫水、脫溶劑和脫氧處理16物料輸入系統(tǒng)物料輸出系統(tǒng)加熱系統(tǒng)控制系統(tǒng)真空系統(tǒng)冷凝系統(tǒng)內(nèi)冷凝系統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)應用三17

石油化工方面塑料工業(yè)方面食品工業(yè)方面醫(yī)藥方面香料工業(yè)方面18單甘酯的生產(chǎn)2122DHA+EPA提取

23維生素E的提取

文獻介紹四24Theuseofartificialneuralnetworkmodelingtorepresenttheprocessofconcentrationbymoleculardistillationofomega-3fromsquidoil

使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡建模來表示通過分子蒸餾從魷魚油中濃縮omega-3的過程25261、二級分子蒸餾第一級餾出物：棕櫚酸和油酸酯第二級餾出物：omega-3實驗方法2、神經(jīng)網(wǎng)絡——ANN模型27所使用的神經(jīng)網(wǎng)絡模型的處理元件是輸入層，隱藏層和輸出層。在圖中可以看到不同層之間的互連。根據(jù)輸入和輸出變量的數(shù)量和可用數(shù)據(jù)來選擇每層神經(jīng)元的數(shù)量。28Flowsheetofthealgorithmusedtomodeltheprocessoftheconcentrationofomega-3compoundsbymoleculardistillationforobtainingtheoptimumnumberofneuronsinthehiddenlayerwiththebesttraining.29隱藏層的功能是雙曲正切S形傳遞函數(shù)（1）：相對誤差：實驗數(shù)據(jù)和全局模型ANN獲得的結果之間的差值ANN模型的輸出之間的相關系數(shù):Yexp是實驗數(shù)據(jù);YANN是人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型得到的結果定義為（4）的實驗值：30對應于溫度1和2（T1和T2）的輸入數(shù)據(jù)以及對應于蒸餾流和給料化合物比（D1/F和D2/F）的輸出數(shù)據(jù)和脂肪酸乙酯的質(zhì)量分數(shù)（X1和X2）在表2中給出。分子蒸餾實驗的實驗數(shù)據(jù)是40Pa壓力，150rpm轉速，60℃進料溫度，第一階段的蒸發(fā)溫度在100-120℃之間，120-140℃為第二階段。31在訓練ANN模型期間使用的實驗數(shù)據(jù)3233343536結論第一級：T1：100℃T2：12