分子蒸馏ppt课件

第五章 分子蒸馏技术 5.1 分子蒸馏技术原理 5.2 分子蒸馏装置 5.3 分子蒸馏技术的应用 Molecular distillation technology Date1 概述： 分子蒸馏是一种特殊的液液分离技术， 它产生于20世纪20年代，是伴随着人们 对真空状态下气体分子运动论的深入研究 以及真空蒸馏技术的不断发展而兴起的一 种新的分离技术。目前，分子蒸馏技术已 成为分离技术的一个重要分支，广泛应用 于天然产物，食品，石油化工，农药，塑 料工业等领域有机物的分离。 Date2 分子蒸馏及其特点 w分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程的差异，在高真 空下实现混合物分离的一种新型分离技术。 w与真空蒸馏差异：蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分 离物蒸汽分子的平均自由程，蒸发面逸出的分子可无碰撞 、无阻拦地传递扩散到冷凝面上冷凝，其蒸发传质速率可 高达2040g/m2s 。 w由于分子蒸馏过程中的蒸发和冷凝面的间距小于其分子平 均自由程，因此，有时也称为短程蒸馏。 Date3 分子蒸馏馏的特点 在极高的真空条件下，对对含有多 组组份的物料，使其在远远低于其沸点 的温度下进进行连续连续 液-液分离，尤其 适合于高沸点、热热敏性物质质及易氧 化物的高效分离提纯纯。 Date4 1.操作温度低 w常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的, 分子蒸馏基于不同物质分子运动自由程的差异 , 在远远低于沸点下进行操作的。 w常规的真空蒸馏通常在沸腾状态下操作，由于 塔板或填料的阻力较大，使操作温度比分子蒸 馏要高得多，如某一混合物的分离，采用真空 蒸馏时其操作温度为260，换用分子蒸馏的 操作温度可能降到160左右。 Date5 2.蒸馏压强低 w由于分子蒸馏装置独特的结构形式, 其内部压 强极小, 可以获得很高的真空度。同时, 由分子 运动自由程公式可知, 要想获得足够大的平均 自由程, 可以通过降低蒸馏压强来获得, 一般为 110-4Pa数量级。 Date6 分子间间存在相互作用力。 当分子相距较远时较远时 ，分子间间以吸引力为为主。 当分子相互接近到一定距离之后，分子间间排斥力迅速增 加。当接近到一定程度时时，由于斥力的作用，两分子发发 生斥离（排斥而分离）。 分子碰撞：分子由吸引而接近至排斥而分离的过过程。 分子碰撞： 5.1 分子蒸馏技术原理 Date9 分子运动平均自由程 w分子运动动自由程：一个分子在相邻邻两次分子碰撞之间间 所经历经历 的路程。任何一个分子的自由程都在不断变变化 ，在一定条件下，不同物质质的分子运动自由程不同。 w分子平均自由程：在一定时间间时间间 隔内，大量同种物质 的分子自由程的平均值值。它受温度、压压力及分子有效 直径影响。 w分子有效直径：分子在碰撞过程中，两分子质心的最 短距离，即发生斥离的质心距离。 Date10 分子运动平均自由程的数学公式： 不同种类物质的分子，由于其有效直径不同，所以平均 自由程不同。即不同种类物质分子逸出液面后不与其它 分子碰撞的飞行距离不同。 lm平均自由程；运动分子所处空间的压强； 运动分子的环境温度；波尔兹曼常数； d分子有效直径。 Date11 v常规蒸馏分离基于不同物质沸点差异；分 子蒸馏基于不同物质分子运动的平均自由程 的差异。 Date12 分子蒸馏过程 1.热热量通过过加热热面快速传递传递 到流动动的薄层层液膜 内，分子从液相主体向蒸发发表面扩扩散； 2.在高真空、远远低于沸点的温度下，分子从液膜表 面自由蒸发发； 3.基于真空抽力，蒸发发分子向冷凝面飞飞射； 4.分子自由程大于蒸发发面冷凝面距离的分子在冷 凝面上冷凝，小于蒸发发面冷凝面距离的分子不 能到达冷凝面； 5.没有蒸发发的重组组分和返回加热热面上的极少量轻轻 组组分由于重力或离心力作用落到加热热器底部。 Date13 不同分子量组组分的分子蒸馏馏原理 l l Date14 5.2 分子蒸馏装置 加热系统 冷凝系统 控制系统 物料输入系统 真空系统 物料输出系统 蒸发系统 内冷凝系统 分子蒸馏装置构造框图 Date15 真空间歇蒸馏 物料在蒸馏釜内停留时间较长，且处于沸点状态 ，所以残留物甚至馏出物经常发生热破坏。 Date16 降膜式蒸发器 成膜质量主要取决于:重力、物料的粘度和给料流率; 降膜成层流状态，导致膜上出现“死点”，使物料过热而热分解; 膜层中存在较大的温度梯度，妨碍了最佳蒸馏效果 Date17 刮 膜 式 蒸 发 器 机械 “刮膜”，温度梯度和死点被大大减小 极限真空有限，有较高的流阻 Date18 分 子 蒸 馏 装 置 内部冷凝器，流阻小，极限真空高 Date19 分子蒸馏器的模式 离心薄膜式转子刮膜式 主要区别在于物料形成薄膜的方法不同 现在国内、外的工业化装置以转子刮膜式为主 Date20 离心薄膜式分子蒸馏器 Date21 转子刮膜式分子蒸馏器 Date22 5.3 分子蒸馏馏技术术的应应用 v适合分离分子量差别大的液体混合物（如同系物）。 v不适合异构体分离。异构体不仅分子量相同，而且多数情 况下物理和化学性质差异也不很大。 v适合分离高沸点、热敏性、易氧化（或易聚合）物质。如 中药有效成分、天然产物的分离等。对于分子量相同或相 近的物质，如果它们的沸点或分子结构等其它性质差异较 大，同样也可分离。 v设备昂贵、运行成本也高，只适合高附加值物质的分离。 Date23 分子蒸馏馏技术术的主要应应用领域 脱除热敏性物质中的轻分子（气味不纯物、残留溶剂或小分子杂质 ）。如：香精香料、大蒜油、姜油的脱臭，天然产物脱溶剂。 产品脱色和除杂质。色泽多为重分子所致，也共存重分子杂质。 避免和减少热敏物质的损伤与破坏。 需要避免环境污染的分离问题。如：传统脱除甘油三酸酯中游离脂 肪酸的方法是先用NaOH使游离酸皂化，然后水洗得到纯的甘油三酸 酯。该方法不仅使甘油三酸酯也大量被皂化，而且所用试剂污染产 品和环境。分子蒸馏技术可在不污染环境的前提下，既得到高品质 甘油三酸酯，同时还可得到游离脂肪酸副产品。 产品与催化剂的分离。传统 分离方法会使催化剂破坏或失活。 Date24 应 用 情 况 简 介 石油化工方面 塑料工业方面 食品工业方面 医药方面 香料工业方面 Date25 事例1 Date26 事例2 Date27 事例3 Date28 事例4 Date29 事例5 Date30 1. 酸性氯化物 2. 氨基酸酯 3. 葡萄糖衍生物 4. 吲哚 5. 萜酯 6. 天然和合成维生素 7. 互叶白千层油 8. 辣椒碱 9. 大蒜素的精制 10. 川芎 11. 当归 12. 姜油 13. 中草药有效成分的提纯 制 药 应用领域和产品 Date31 化 工 1醇类 2. 酯 3. 乙二醇醚 4. 除草剂 5. 全能碳氢化合物 6杀虫剂 7. 硅油 8. 妥尔革柔油 Date32 1环氧树脂 2. 环氧化油 3. 异氰酸盐 4. 增塑剂 5. 稳定剂 塑 料 Date33 1脂肪酸及衍生物 2. 二聚酯肪酸 3. 鱼油 4. 小麦胚芽油 5种子油 6. 单甘油酯 7. 双甘油酯 8. 生育酚 9. 黄油 塑 料 Date34 1盐基油 2. 亮库存油 3. 润滑油 4. 石蜡油 5. 沥青残留物 6. 焦油 石 油 化 工 Date35 1羊毛酯酸 2. 羊毛酯醇 3. 烷基多酣 4. 海藻、金雀花、褐苔、鲜花、 根菜作物、辣椒的提取物 日 化 Date36 1广藿香油 2. 玫瑰油 3. 山仓子油 4. 桉叶油（茶树油） 5. 香茅油 6. 橙油 7. 紫罗兰酮 香