分子蒸馏分离

1、新型分离技术新型分离技术 分子蒸馏分子蒸馏 主要内容：主要内容： 分子蒸馏分子蒸馏- -简介简介 分子蒸馏分子蒸馏- -原理原理 分子蒸馏分子蒸馏- -步骤步骤 分子蒸馏分子蒸馏- -特点特点 分子蒸馏分子蒸馏- -优点优点 分子蒸馏分子蒸馏 局限局限 分子蒸馏分子蒸馏- -应用应用 结语结语 分子蒸馏简介 分子蒸馏也称短程蒸馏，是一种在高真空下进行的分子蒸馏也称短程蒸馏，是一种在高真空下进行的 连续蒸馏过程，属于高真空蒸馏。在高真空下（残连续蒸馏过程，属于高真空蒸馏。在高真空下（残 气分子的压力气分子的压力0.1Pa0.1Pa）进行的连续蒸馏过程，属于）进行的连续蒸馏过程，属于 高真空蒸馏。

2、它的本质特征在于蒸发器与冷凝器之高真空蒸馏。它的本质特征在于蒸发器与冷凝器之 间的距离小于分子间的平均自由程，一般为间的距离小于分子间的平均自由程，一般为1010-2 -2 0 0.2m.2m。在分子蒸馏过程中，分子的运动是无障碍的，。在分子蒸馏过程中，分子的运动是无障碍的， 各组分之间的相对挥发度增加，操作温度及物料受各组分之间的相对挥发度增加，操作温度及物料受 热时间也大大降低，它既不同于简单蒸馏，也不同热时间也大大降低，它既不同于简单蒸馏，也不同 于一般的蒸发，它是一种完全非平衡蒸馏。分子蒸于一般的蒸发，它是一种完全非平衡蒸馏。分子蒸 馏过程是一个不可逆的，并且在远离物质常压沸点馏过程是

3、一个不可逆的，并且在远离物质常压沸点 温度下进行的蒸馏过程，更确切地说，它是分子蒸温度下进行的蒸馏过程，更确切地说，它是分子蒸 发的过程。由于其操作温度远低于物质常压下的沸发的过程。由于其操作温度远低于物质常压下的沸 点温度，同时物料被加热的时间非常短，不会对物点温度，同时物料被加热的时间非常短，不会对物 质本身造成破坏。质本身造成破坏。 分子蒸馏分子蒸馏- -原理原理 分子蒸馏的分离作用是利用液体分子受热 会从液面选出， 而且不同种类分子逸出后其平 均自由程不同这一性质来实现的。液体混合物 为达到分离的目的， 首先进行加热，能量足够 的分子逸出液面，轻分子的平均自由程大， 重 分子的平均自由

4、程小；若在离液面小于轻分子 平均自由程且大于重分子的平均自由程处设置 一冷凝面， 使轻分子不断逸出。重分子达不到 冷凝面很快趋于动态平衡， 这样就将混合物分 离了。由于轻分子只走很短的距离即被冷凝， 所以分子蒸馏亦叫短程蒸馏。 分子蒸馏过程一 般可分为五步： 物料在加热面 上形成液膜； 组分分子在液膜 表面上的自由蒸 发；组分分子 从加热面向冷凝 面的运动；组 分分子在冷凝面 上的冷凝；馏 出物和残留物的 收集。 分子蒸馏原理示意图分子蒸馏原理示意图 分子蒸馏步骤 分子蒸馏设备分子蒸馏设备 分子蒸馏设备分子蒸馏设备 分子蒸馏分子蒸馏特点特点 由分子蒸馏原理得知，分子蒸馏操作必由分子蒸馏原理得知

5、，分子蒸馏操作必 须满足三个必要条件：须满足三个必要条件： 轻、重组分的分子运动平均自由程必轻、重组分的分子运动平均自由程必 须要有差别；须要有差别； 蒸发面与冷凝面间的距离要小于轻组蒸发面与冷凝面间的距离要小于轻组 份的分子运动平均自由程；份的分子运动平均自由程； 必须有极高真空度。必须有极高真空度。 分子蒸馏分子蒸馏优点优点 操作压强低操作压强低 操作温度低操作温度低 物料受热时间短物料受热时间短 分离效率高分离效率高 产品收率和品质高产品收率和品质高 生产耗能小生产耗能小 操作压强低操作压强低 根据分子运动平均自由程公式，分子运动平根据分子运动平均自由程公式，分子运动平 均自由程与压强成

6、反比，要想有足够大的分子运均自由程与压强成反比，要想有足够大的分子运 动平均自由程，需要通过足够低压强来获得。因动平均自由程，需要通过足够低压强来获得。因 此，分子蒸馏是在极高真空此，分子蒸馏是在极高真空( (压强一般小于压强一般小于5Pa)5Pa)下下 进行操作，这就大大地降低了组分的沸点。同时进行操作，这就大大地降低了组分的沸点。同时 大大减少了组分与氧化物接触的机会，大大减少了组分与氧化物接触的机会，有利于易有利于易 氧化热敏性天然药物和生物的分离。氧化热敏性天然药物和生物的分离。 操作温度低操作温度低 分子蒸馏操作过程中混合物的分离是依据不分子蒸馏操作过程中混合物的分离是依据不 同组分

7、的分子逸出液面后的平均自由程不同的性同组分的分子逸出液面后的平均自由程不同的性 质来实现的，所以分子蒸馏的分离并不需要沸腾质来实现的，所以分子蒸馏的分离并不需要沸腾 状态。状态。分子蒸馏可以在远低于物料沸点的温度下分子蒸馏可以在远低于物料沸点的温度下 进行操作。进行操作。 物料受热时间短物料受热时间短 分子蒸馏器中的加热液面与冷凝面间的距分子蒸馏器中的加热液面与冷凝面间的距 离小于轻组分分子运动平均自由程，即距离很小离小于轻组分分子运动平均自由程，即距离很小 ，从蒸发液面逸出的轻组分分子几乎未经碰撞就，从蒸发液面逸出的轻组分分子几乎未经碰撞就 到达冷凝面而冷凝，所以，物料受热时间很短，到达冷凝

8、面而冷凝，所以，物料受热时间很短， 一般在几秒至几十秒之间。由于分子蒸馏温度低一般在几秒至几十秒之间。由于分子蒸馏温度低 ，受热时间短，因此，它特别适合于高沸点、热，受热时间短，因此，它特别适合于高沸点、热 敏性天然药物的分离精制。敏性天然药物的分离精制。 分离效率高分离效率高 由于在分子蒸馏器中的加热液面与冷凝面间的距离由于在分子蒸馏器中的加热液面与冷凝面间的距离 很小，在蒸馏过程中轻组分分子连续不断从蒸发液面逸很小，在蒸馏过程中轻组分分子连续不断从蒸发液面逸 出，几乎未经碰撞就直接到达冷凝面而冷凝，中间不与出，几乎未经碰撞就直接到达冷凝面而冷凝，中间不与 其他分子发生碰撞，理论上没有返回蒸

9、发面的可能性，其他分子发生碰撞，理论上没有返回蒸发面的可能性， 所以，分子蒸馏过程是不可逆过程。另外，若用相对挥所以，分子蒸馏过程是不可逆过程。另外，若用相对挥 发度表示其分离能力，分子蒸馏的分离能力是常规蒸馏发度表示其分离能力，分子蒸馏的分离能力是常规蒸馏 的分离能力的分离能力的的 倍倍，而且两组分的相对分子质量相差越，而且两组分的相对分子质量相差越 大，分子蒸馏的分离能力就越高。大，分子蒸馏的分离能力就越高。 产品收率和品质高产品收率和品质高 由于分子蒸馏过程操作温度低，被分离的由于分子蒸馏过程操作温度低，被分离的 物料不易氧化分解或聚合；受热停留的时间物料不易氧化分解或聚合；受热停留的时

10、间 短，被分离的物料可避免热损伤。短，被分离的物料可避免热损伤。因此，分因此，分 子蒸馏过程不仅产品收率高，而且产品的品子蒸馏过程不仅产品收率高，而且产品的品 质也高质也高。对于高沸点、热敏性及易氧化物料。对于高沸点、热敏性及易氧化物料 的分离纯化，在保持天然产物的分离纯化，在保持天然产物( (药物药物) )的品质上的品质上 ，分子蒸馏技术显示其独特优势。，分子蒸馏技术显示其独特优势。 生产耗能小生产耗能小 由于分子蒸馏器独特的结构形式，其内部压由于分子蒸馏器独特的结构形式，其内部压 强极低，内部阻力远比常规蒸馏小，分子蒸馏整强极低，内部阻力远比常规蒸馏小，分子蒸馏整 个分离过程热损失少，因而

11、可以大大节省能耗。个分离过程热损失少，因而可以大大节省能耗。 分子蒸馏分子蒸馏局限局限 分子蒸馏设备价格昂贵，分子蒸 馏装置必须保证体系压力达到的高真 空度，对材料密封要求较高，且蒸发 面和冷凝面之间的距离要适中，设备 加工难度大，造价高。 分子蒸馏分子蒸馏 - - 应用现状应用现状 v 废机油的回收废机油的回收 v 高粘度润滑油的制造高粘度润滑油的制造 v 天然产物的分离天然产物的分离 芳香油的精制芳香油的精制 天然维生素的提纯天然维生素的提纯 天然色素的提取天然色素的提取 食品工业中的应用食品工业中的应用 结语结语 加强在污水处理等具有更大应用价值方面的研加强在污水处理等具有更大应用价值方面的研 究；究； 加强在天然药物中重金属及超标残余农药的脱加强在天然药物中重金属及超标残余农药的脱 除等具有我国特色的应用研究；除等具有我国特色的应用研究； 加强在分子蒸馏的过程模拟等基础理论的研究加强在分子蒸馏的过程模拟等基础理论的研究。 至今为止，国内虽然对分子蒸馏应用方面的至今为止，国内虽然对分子蒸馏应用方面的 研