降膜、刮膜說明(高真空分子精餾)要點(diǎn)分析

分子蒸餾技術(shù)2/3/20211Molecular

distillation

technology分子蒸餾技術(shù)原理分子蒸餾裝置分子蒸餾技術(shù)的應(yīng)用概述：分子蒸餾是一種特殊的液液分離技術(shù)，它產(chǎn)生于20世紀(jì)20年代，是伴隨著人們對(duì)真空狀態(tài)下氣體分子運(yùn)動(dòng)論的深入研究以及真空蒸餾技術(shù)的不斷發(fā)展而興起的一種新的分離技術(shù)。目前，分子蒸餾技術(shù)已成為分離技術(shù)的一個(gè)重要分支，廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物，食品，石油化工，農(nóng)藥，塑料工業(yè)等領(lǐng)域有機(jī)物的分離。2/3/20212分子蒸餾及其特點(diǎn)2/3/20213分子蒸餾是基于不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)自由程的差異，在高 真空下實(shí)現(xiàn)混合物分離的一種新型分離技術(shù)。與真空蒸餾差異：蒸發(fā)面和冷凝面的間距小于或等于被 分離物蒸汽分子的平均自由程，蒸發(fā)面逸出的分子可無 碰撞、無阻攔地傳遞擴(kuò)散到冷凝面上冷凝，其蒸發(fā)傳質(zhì) 速率可高達(dá)20～40g/m2s。由于分子蒸餾過程中的蒸發(fā)和冷凝面的間距小于其分子 平均自由程，因此，有時(shí)也稱為短程蒸餾。分子蒸餾的特點(diǎn)2/3/20214

在極高的真空條件下，對(duì)含有多組份的物料，使其在遠(yuǎn)低于其沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行連續(xù)液-液分離，尤其適合于高沸點(diǎn)、熱敏性物質(zhì)及易氧化物的高效分離提純。操作溫度低常規(guī)蒸餾是靠不同物質(zhì)的沸點(diǎn)差進(jìn)行分離的,

分子蒸餾基于不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)自由程的差異, 在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于沸點(diǎn)下進(jìn)行操作的。常規(guī)的真空蒸餾通常在沸騰狀態(tài)下操作，由于 塔板或填料的阻力較大，使操作溫度比分子蒸 餾要高得多，如某一混合物的分離，采用真空 蒸餾時(shí)其操作溫度為260℃，換用分子蒸餾的 操作溫度可能降到160℃左右。2/3/20215蒸餾壓強(qiáng)低由于分子蒸餾裝置獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式,其內(nèi)部壓 強(qiáng)極小,可以獲得很高的真空度。同時(shí),由分 子運(yùn)動(dòng)自由程公式可知,要想獲得足夠大的平 均自由程,可以通過降低蒸餾壓強(qiáng)來獲得,一 般為1×10-4Pa數(shù)量級(jí)。2/3/20216■受熱時(shí)間短受加熱面與冷凝面的間距小于輕分子的運(yùn)動(dòng)自由程,由液 面逸出的輕分子可未經(jīng)碰撞到達(dá)冷凝面；在薄膜狀態(tài)下，真空蒸餾受熱時(shí)間為1h，而分子蒸餾僅 用十幾秒，受熱時(shí)間很短?！龇蛛x程度高相對(duì)于真空蒸餾，分子蒸餾的分離程度更高，因此，分子 蒸餾常用來分離常規(guī)蒸餾不易分開的物質(zhì)。2/3/20217幾種產(chǎn)物的分子蒸餾與真空蒸餾比較2/3/20218?1 分子蒸餾技術(shù)原理分子碰撞：?分子間存在相互作用力。?當(dāng)分子相距較遠(yuǎn)時(shí)，分子間以吸引力為主。?當(dāng)分子相互接近到一定距離之后，分子間排斥力迅速增加。當(dāng)接近到一定程度時(shí)，由于斥力的作用，兩分子發(fā)生斥離（排斥而分離）。?分子碰撞：分子由吸引而接近至排斥而分離的過程。2/3/20219分子運(yùn)動(dòng)平均自由程2/3/202110分子運(yùn)動(dòng)自由程：一個(gè)分子在相鄰兩次分子碰撞之間 所經(jīng)歷的路程。任何一個(gè)分子的自由程都在不斷變化， 在一定條件下，不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)自由程不同。分子平均自由程：在一定時(shí)間間隔內(nèi)，大量同種物質(zhì) 的分子自由程的平均值。它受溫度、壓力及分子有效 直徑影響。分子有效直徑：分子在碰撞過程中，兩分子質(zhì)心的最 短距離，即發(fā)生斥離的質(zhì)心距離。分子運(yùn)動(dòng)平均自由程的數(shù)學(xué)公式：lm－平均自由程；Ｐ－運(yùn)動(dòng)分子所處空間的壓強(qiáng)；Ｔ－運(yùn)動(dòng)分子的環(huán)境溫度；Ｋ－波爾茲曼常數(shù)；d－分子有效直徑。不同種類物質(zhì)的分子，由于其有效直徑不同，所以平均自由程不同。即不同種類物質(zhì)分子逸出液面后不與其它分子碰撞的飛行距離不同。2/3/202111·常規(guī)蒸餾分離基于不同物質(zhì)沸點(diǎn)差異；分子蒸餾基于不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)的平均自由程的差異。2/3/202112分子蒸餾過程2/3/202113熱量通過加熱面快速傳遞到流動(dòng)的薄層液膜內(nèi)，分子從液相主體向蒸發(fā)表面擴(kuò)散；在高真空、遠(yuǎn)低于沸點(diǎn)的溫度下，分子從液膜表面自由蒸發(fā)；基于真空抽力，蒸發(fā)分子向冷凝面飛射；分子自由程大于蒸發(fā)面－冷凝面距離的分子在冷凝面上冷凝，小于蒸發(fā)面－冷凝面距離的分子不能到達(dá)冷凝面；沒有蒸發(fā)的重組分和返回加熱面上的極少量輕組分由于重力或離心力作用落到加熱器底部。不同分子量組分的分子蒸餾原理ll2/3/2021142分子蒸餾裝置加熱系統(tǒng)冷凝系統(tǒng)控制系統(tǒng)物料輸入系統(tǒng)真空系統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)冷凝系統(tǒng)物料輸出系統(tǒng)分子蒸餾裝置構(gòu)造框圖2/3/202115真空間歇蒸餾物料在蒸餾釜內(nèi)停留時(shí)間較長，且處于沸點(diǎn)狀態(tài)，所以殘留物甚至餾出物經(jīng)常發(fā)生熱破壞。2/3/202116降膜式蒸發(fā)器成膜質(zhì)量主要取決于:重力、物料的粘度和給料流率;降膜成層流狀態(tài)，導(dǎo)致膜上出現(xiàn)“死點(diǎn)”，使物料過熱而熱分解;膜層中存在較大的溫度梯度，妨礙了最佳蒸餾效果2/3/202117刮膜式蒸發(fā)器機(jī)械“刮膜”，溫度梯度和死點(diǎn)被大大減小極限真空有限，有較高的流阻2/3/202118分子蒸餾裝置內(nèi)部冷凝器，流阻小，極限真空高2/3/202119分子蒸餾器的模式離心薄膜式

轉(zhuǎn)子刮膜式主要區(qū)別在于物料形成薄膜的方法不同現(xiàn)在國內(nèi)、外的工業(yè)化裝置以轉(zhuǎn)子刮膜式為主2/3/202120離心薄膜式分子蒸餾器2/3/202121轉(zhuǎn)子刮膜式分子蒸餾器2/3/2021223

分子蒸餾技術(shù)的應(yīng)用2/3/202123·適合分離分子量差別大的液體混合物（如同系物）?！げ贿m合異構(gòu)體分離。異構(gòu)體不僅分子量相同，而且多數(shù)情況下物理和化學(xué)性質(zhì)差異也不很大?！みm合分離高沸點(diǎn)、熱敏性、易氧化（或易聚合）物質(zhì)。如中藥有效成分、天然產(chǎn)物的分離等。對(duì)于分子量相同或相近的物質(zhì)，如果它們的沸點(diǎn)或分子結(jié)構(gòu)等其它性質(zhì)差異較大，同樣也可分離?！ぴO(shè)備昂貴、運(yùn)行成本也高，只適合高附加值物質(zhì)的分離。分子蒸餾技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域2/3/202124脫除熱敏性物質(zhì)中的輕分子（氣味不純物、殘留溶劑或小分子雜質(zhì)）。如：香精香料、大蒜油、姜油的脫臭，天然產(chǎn)物脫溶劑。產(chǎn)品脫色和除雜質(zhì)。色澤多為重分子所致，也共存重分子雜質(zhì)。避免和減少熱敏物質(zhì)的損傷與破壞。需要避免環(huán)境污染的分離問題。如：傳統(tǒng)脫除甘油三酸酯中游離脂肪酸的方法是先用NaOH使游離酸皂化，然后水洗得到純的甘油三酸

酯。該方法不僅使甘油三酸酯也大量被皂化，而且所用試劑污染產(chǎn)

品和環(huán)境。分子蒸餾技術(shù)可在不污染環(huán)境的前提下，既得到高品質(zhì)

甘油三酸酯，同時(shí)還可得到游離脂肪酸副產(chǎn)品。產(chǎn)品與催化劑的分離。傳統(tǒng)分離方法會(huì)使催化劑破壞或失活。應(yīng)用情況簡介2/3/202125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)方面事例12/3/202126事例22/3/202127事例32/3/202128事例42/3/202129事例52/3/202130??酸性氯化物氨基酸酯葡萄糖衍生物吲哚萜酯天然和合成維生素互葉白千層油辣椒堿大蒜素的精制川芎當(dāng)歸 姜油中草藥有效成分的提純制藥應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)品2/3/202131化1．醇類—酯乙二醇醚4.除草劑全能碳?xì)浠衔锕⑾x劑硅油妥爾革柔油2/3/2021321．環(huán)氧樹脂2.

環(huán)氧化油3.

異氰酸鹽4.

增塑劑5.

穩(wěn)定劑塑料2/3/2021331．脂肪酸及衍生物二聚酯肪酸魚油小麥胚芽油種子油單甘油酯雙甘油酯生育酚黃油塑料2/3/2021341．鹽基油亮庫存油潤滑油石蠟油瀝青殘留物焦油石油化工2/3/2021351．羊毛酯酸2.

羊毛酯醇3.

烷基多酣4.

海藻、金雀花、褐苔、鮮花、根菜作物、辣椒的提取物日2/3/202136化1．廣藿香油玫瑰油山倉子油桉葉油（茶樹油）香茅油橙油紫羅蘭酮香料香精2/3/202137典型的三級(jí)分子蒸餾流程圖: