杨村-分子蒸馏技术及在多不饱和脂肪酸等领域中的应用ppt课件

杨村北京化工大学教授级高工,主要从事新产品的开发研究及工业化推广工作。已完成的工厂项目有：天然维生素E、精制鱼油、-亚麻酸、藻油DHA等十余项，均为国内首创，填补国内空白，达到国际先进水平。,蒸馏技术及其在多不饱和脂肪酸等领域的应用,演讲主题：,分子蒸馏技术及其在多不饱和脂肪酸等领域的应用,杨村教授北京化工大学2016年1月,2,提纲一、分子蒸馏技术的原理及特点二、分子蒸馏技术的工业化应用三、分子蒸馏工业化应用领域四、在多不饱和脂肪酸等领域的应用五、北京化工大学分子蒸馏技术简介,3,一、分子蒸馏技术的原理及特点,分子蒸馏是一种温和的液液分离技术，它突破了一般蒸馏利用沸点差分离的原理，而是依据分子运动平均自由程的差别实现物质的分离。分子运动平均自由程公式：,平均自由程T温度P压力d分子有效直径K常数,4,分子蒸馏原理示意图,5,分子蒸馏技术的特点：,1、操作真空度高，通常为0.1Pa1Pa数量级。*真空度高，有利于加大分子运动自由程。*由装置结构表明，其内部阻力比常规蒸馏装置（如板式塔、填料塔）小得多，有利于获得很高真空度。,6,2、操作温度低、远低于沸点。如：某高聚物单体分离中，常规真空蒸馏200左右，分子蒸馏100120。3、受热时间短。分子蒸馏装置中，受热液膜约0.5mm,受热面与冷凝面间距很小，因此物料停留时间很短，一般以秒计（真空蒸馏以小时计）。,7,.分离程度高分子蒸馏的相对挥发度：,常规蒸馏相对挥发度：,、轻、重组分蒸汽分压、轻、重组分分子量,8,操作真空度高分离温度低受热时间短分离程度高可适用于一般蒸馏难以分离的物质，特别是高沸点、热敏性物质。,热裂解少,产品质量好,9,二、分子蒸馏技术的工业化应用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。（脱臭、脱溶、脱单体）（1）产品物质的脱臭：例1：鱼油甘三酯的脱臭,10,例2、辣椒红色素,（2）产品物质的脱溶剂：,11,（3）聚合物产品脱单体：,例3、二聚酸中单体酸的脱除,12,2、脱除产品的杂质及颜色,产品中的杂质除前面提到的轻分子（如单体）物质外，还有重分子物质，这里特别要提到产品色泽多为重分子物质。分子蒸馏可被用作有效的脱色及提纯手段，如应用于脂肪酸及其衍生物、醇及其衍生物等的精制，这类产品如芥酸、亚油酸、亚麻酸、二聚脂肪酸、油酸酰胺、芥酸酰胺、油酸单甘油酯、硬脂酸单甘油酯、丙二醇酯、高碳醇等。,13,3、降低热敏性物质的热损伤,甲酯（VE含量0.2%）,脱臭馏出物甲醇酯化冷析分子蒸馏色素,植物甾醇粗品精制甾醇精品（98%）,VE精品（90%）,（50%左右）,VE（70%）,例4、在天然维生素E产品提取中的应用,14,4、可改进传统工艺，进行清洁生产。,如传统的脱除甘油三酸酯中游离酸的方法为碱炼法，即先用NaOH使游离酸皂化，再经水洗将皂洗掉，得到纯的甘油三酸酯，这种传统方法不仅使甘油三酸酯大量皂化，影响了收率，而且使产品经受到了化学品的污染；更重要的是，大量的废水极大地污染了环境。若采用分子蒸馏技术，省去皂化工艺，在得到高品质的甘油三酸酯的同时，还可得到游离脂肪酸副产品，彻底避免了对环境的污染。类似的工艺有鱼油甘三酯脱酸、小麦胚芽油脱酸、米糠油脱酸、椰子油脱酸、大豆油脱酸等。,例5、月见草油的精制,粗月见草油,分子蒸馏（一级）,游离脂肪酸（副产品）月见草油产品,脱酸脱臭,15,5、改进传统合成工艺操作条件，提高产品质量。,例如，采用不饱和脂肪酸与高碳醇反应生成的脂肪酸酯生产中，可根据产品的需要调整反应物的配比，反应后剩余的反应物可通过分子蒸馏脱除，不仅提高了产品质量，而且改善了合成工艺的适应性。,油酸高碳醇等,合成润滑油原料,产品,分子蒸馏,聚合,脱单体,16,三、分子蒸馏工业化应用领域,由分子蒸馏技术的原理及其特点来看，它可应用于工农业、海洋业、国防工业等领域的各个方面。1、石油化工领域原油的分离与精制：生产低蒸汽压油（如真空泵油等）；制取高粘度润滑油；碳氢化合物的分离；原油的渣油及其类似物质的分离等。化工及精细化工：化工中间体的精制及表面活性剂的提纯等，如高碳醇及烷基多苷、羊毛酸酯、羊毛醇等的制取等。,17,2、食品工业方面混合油脂的分离，可获得9095%以上的单脂肪酸酯，如硬脂酸单甘油酯、月桂酸单甘油酯、丙二醇酯等；从动植物中提取天然产物，如精制鱼油、米糠油、小麦胚芽油等。,3、医药工业方面医药中间体的提纯及从天然物质中提取医药制品。如用分子蒸馏从天然鱼肝油中提取维生素A，提取浓缩药用级合成及天然维生素E，从天然物质中提取胡萝卜素等；运用分子蒸馏技术还可获得激素缩体；制取氨基酸及葡萄糖衍生物等。,18,4、农药方面农药及农药中间体的提纯与精制。如氯菊酯、增效醚、氧乐果的提纯。,5、香精香料工业合成及天然香精香料的提纯。从天然物质中获得粗油，运用分子蒸馏技术脱臭、脱色、并去除低萜化合物，可获得高品质天然香料，如桂皮油、玫瑰油、香根油、香茅油、山苍子油等的精制。,19,7、生物化学品可用分子蒸馏技术对生物化学制品进行脱臭、脱色、提纯，提高化学品的品质。特别是在脱除生物化学品中金属离子、灰分、大分子蛋白质等有特殊功效。,6、塑料工业增塑剂型脂类的提纯；高分子物质的脱臭；树脂类物质的精制等。可应用分子蒸馏提纯的磷酸酯类增塑剂还有许多，如磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸二苯异癸酯等。同样，类似的物系还有邻苯二甲酸酯类的产品，如邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二苯酯等；脂肪族二元酸酯类产品，如己二酸二辛酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二丁酯；偏苯三酸酯类的产品，如偏苯三酸三辛酯、苯均四酸四辛酯等，都适合采用分子蒸馏技术进行纯化。,20,四、在多不饱和脂肪酸领域的应用,例1、分子蒸馏技术在鱼油乙酯纯化中的应用*分子蒸馏可与尿素络合组合使用*分子蒸馏可与层析组合使用*分子蒸馏可与精馏技术组合使用,酯化,粗鱼油油,脱水、脱臭,粗鱼油乙酯,洗涤,薄膜蒸发器,分子蒸馏,分子蒸馏,分子蒸馏,分子蒸馏,DHA+EPA80%产品,鱼油乙酯(副产品),DHA+EPA(30-50%产品),DHA+EPA(50-70%产品),渣(可利用),21,例2、分子蒸馏技术在藻油DHA、ARA纯化中的应用*避免了产品的热损伤，避免反式脂肪酸的产生。*有效地脱除产品的腥臭味。*降低了不皂化物含量。*降低产品的酸值和过氧化值。,发酵,分子蒸馏,萃取,毛油,脱胶,脱酸和脱不皂化物,脱色,产品,22,例3、分子蒸馏技术在-亚麻酸纯化中的应用*避免了产品的热损伤，避免反式脂肪酸的产生。*有效地脱除产品中的低分子物质及色素。*分子蒸馏可与尿素络合组合使用，获得更高纯度产品。*也可与层析等方法组合使用。,亚麻油或紫苏油原料,多级分子蒸馏,酯化,产品,副产品,23,例4、分子蒸馏技术在共轭亚油酸中的应用*避免了产品的热损伤，避免反式脂肪酸的产生。*有效地脱除杂质，显著地提高产品纯度。*分子蒸馏可与尿素络合组合使用，获得更高纯度产品。*也可与层析等方法组合使用。,红花籽油或亚油酸含量高的植物油原料,多级分子蒸馏,共轭化,产品,副产品,24,二十世纪九十年代初，北京化工大学开始了对分子蒸馏技术的研究，先后建立了实验研究基地、中试基地。其研究重点围绕三个方面：一是分子蒸馏机理研究；二是设备结构及装置系统性能研究；三是工业化应用研究。到目前为止，已开发新产品50余种，并已先后完成了利用分子蒸馏技术精制鱼油、天然维生素E、-亚麻酸、藻油DHA、辣椒红色素、角鲨烯、单甘酯、聚甘油酯、二聚脂肪酸、L-乳酸、异氰酸酯加成物、MDI固化剂、异氰酸酯预聚体、合成润滑油、扩散泵油、再生润滑油、聚四氢呋喃、改性聚醚、聚烯烃等多个产品的工业化生产，建成了分子蒸馏生产装置百余套，遍及全国20多个省市。所有生产的产品均为填补国内空白，许多产品达到国际先进甚至领先水平。,五、北京化工大学分子蒸馏技术简介,25,北京化工大学更具特色的研究，是将产品工艺要求与分子蒸馏装置结构设计密切结合起来，并根据百余套大型工业化装置的经验，建立了具有专有知识产权的工艺及装置设计软件包。,26,1、2001年获“国家科技进步”二等奖2、1998年获国家石化局科技进步一等奖。3、1998年被国家科学技术部批准为“国家级科技成果重点推广计划”项目。4、2004年“分子蒸馏技术及万吨级工业化应用”再次被国家科学技术部列为国家级科技成果重点推广计划”项目。,鉴定与获奖情况,27,5、2003年获得北京市金桥一等奖。6、2003年被列为北京市重大科技项目，获得巨资支持。7、2005年获得石化协会科技进步一等奖。8、多个项目填补国内空白并通过鉴定。,28,国家科技进步二等奖,29,化工部科技进步一等奖,30,科技部重点推广项目,31,科技部重点推广项目,32,石化协会科技进步一等奖,33,金桥奖项目一等奖,34,部分应用介绍,10000吨/年,35,大型分子蒸馏生产线,36,大型分子蒸馏器,37,用于动物提取物的分子蒸馏装置,38,用于植物提取物的分子蒸馏装置,39,用于化工中间体的分子蒸馏装置,40,用于涂料工业的分子蒸馏装置,41,用于医药工业的分子蒸馏装置,42