1、1第五章第五章 分子蒸馏技术分子蒸馏技术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.精品课件.2概述：概述：分子蒸馏是一种特殊的液液分离技术，分子蒸馏是一种特殊的液液分离技术，它产生于它产生于20世纪世纪20年代，是伴随着人们年代，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，技术已成为分离技术的一个
2、重要分支，广泛应用于天然产物，食品，石油化工，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。农药，塑料工业等领域有机物的分离。.精品课件.3分子蒸馏及其特点分子蒸馏及其特点分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程的差异，在高真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。空下实现混合物分离的一种新型分离技术。与真空蒸馏差异：蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分与真空蒸馏差异：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、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
3、上冷凝，其蒸发传质速率可高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达2040g/m2s。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。均自由程，因此，有时也称为短程蒸馏。.精品课件.4分子蒸馏的特点分子蒸馏的特点 在极高的真空条件下，对含有在极高的真空条件下，对含有多组份的物料，使其在远低于其沸多组份的物料，使其在远低于其沸点的温度下进行连续液点的温度下进行连续液-液分离，尤液分离，尤其适合于高沸点、热敏性物质及易其适合于高沸点、热敏性物质及易氧化物的高效分离提纯。氧化物的高效分离提纯。.精品
4、课件.5n操作温度低操作温度低常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的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。在远远低于沸点下进行操作的。常规的真空蒸馏通常在沸腾状态下操作，由于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蒸馏时其操作温度为260，换用分子蒸馏的，换用分子蒸馏的操作温度可能降到操作温度可能降到160左
5、右。左右。.精品课件.6n蒸馏压强低蒸馏压强低由于分子蒸馏装置独特的结构形式由于分子蒸馏装置独特的结构形式,其内部压其内部压强极小强极小,可以获得很高的真空度。同时可以获得很高的真空度。同时,由分子由分子运动自由程公式可知运动自由程公式可知,要想获得足够大的平均要想获得足够大的平均自由程自由程,可以通过降低蒸馏压强来获得可以通过降低蒸馏压强来获得,一般为一般为110-4Pa数量级。数量级。.精品课件.精品课件.7.精品课件.89分子间存在相互作用力。分子间存在相互作用力。当分子相距较远时，分子间以吸引力为主。当分子相距较远时，分子间以吸引力为主。当分子相互接近到一定距离之后，分子间排斥力迅速当
6、分子相互接近到一定距离之后，分子间排斥力迅速增加。当接近到一定程度时，由于斥力的作用，两分子增加。当接近到一定程度时，由于斥力的作用，两分子发生斥离（排斥而分离）。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程。分子碰撞：分子由吸引而接近至排斥而分离的过程。分子碰撞：5.1 5.1 分子蒸馏技术原理分子蒸馏技术原理.精品课件.10分子运动平均自由程 分子运动自由程：分子运动自由程：一个分子在相邻两次分子碰撞之间一个分子在相邻两次分子碰撞之间所经历的路程。任何一个分子的自由程都在不断变化，所经历的路程。任何一个分子的自由程都在不断变化，在一定条件下，不同物质的分子运动自由程
7、不同。在一定条件下，不同物质的分子运动自由程不同。分子平均自由程：分子平均自由程：在一定时间间隔内，大量同种物质在一定时间间隔内，大量同种物质的分子自由程的平均值。它受温度、压力及分子有效的分子自由程的平均值。它受温度、压力及分子有效直径影响。直径影响。分子有效直径：分子有效直径：分子在碰撞过程中，两分子质心的最分子在碰撞过程中，两分子质心的最短距离，即发生斥离的质心距离。短距离，即发生斥离的质心距离。.精品课件.11分子运动平均自由程的数学公式：mlKdTp22w不同种类物质的分子，由于其有效直径不同，所以平均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
8、液面后不与其它自由程不同。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。分子碰撞的飞行距离不同。lm平均自由程；平均自由程；运动分子所处空间的压强；运动分子所处空间的压强；运动分子的环境温度；运动分子的环境温度；波尔兹曼常数；波尔兹曼常数；d分子有效直径。分子有效直径。.精品课件.12v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平均自由程的差异异。.精品课件.13分子蒸馏过程分子蒸馏过程n热量通过加热面快速传递到流动的薄层液膜内，热量通过加热面快速传递到流动的薄层液膜内，分子从液相主体向蒸发表面扩散；分子从液相主体向蒸发表面扩散；n在高真空、远
9、低于沸点的温度下，分子从液膜表在高真空、远低于沸点的温度下，分子从液膜表面自由蒸发；面自由蒸发；n基于真空抽力，蒸发分子向冷凝面飞射；基于真空抽力，蒸发分子向冷凝面飞射；n分子自由程大于蒸发面冷凝面距离的分子在冷分子自由程大于蒸发面冷凝面距离的分子在冷凝面上冷凝，小于蒸发面冷凝面距离的分子不凝面上冷凝，小于蒸发面冷凝面距离的分子不能到达冷凝面；能到达冷凝面；n没有蒸发的重组分和返回加热面上的极少量轻组没有蒸发的重组分和返回加热面上的极少量轻组分由于重力或离心力作用落到加热器底部。分由于重力或离心力作用落到加热器底部。.精品课件.14不同分子量组分的分子蒸馏不同分子量组分的分子蒸馏原理ll.精品
10、课件.155.2 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分子蒸馏装置构造框图.精品课件.16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。.精品课件.17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.精品课件.18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.精品课件.19分子蒸馏装置 内部冷凝器，流阻小，极限真空高.精品课件.
11、20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.精品课件.21离心薄膜式分子蒸馏器.精品课件.22转子刮膜式分子蒸馏器.精品课件.235.3 分子蒸馏技术的应用分子蒸馏技术的应用 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
12、离。.精品课件.24分子蒸馏技术的主要应用领域分子蒸馏技术的主要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
13、剂破坏或失活。.精品课件.25应用情况简介 石油化工方面石油化工方面 塑料工业方面塑料工业方面 食品工业方面食品工业方面 医药方面医药方面 香料工业方面香料工业方面.精品课件.26事例1.精品课件.27事例2.精品课件.28事例事例3.精品课件.29事例事例4.精品课件.30事例事例5.精品课件.311.1.酸性氯化物酸性氯化物 2.2.氨基酸酯氨基酸酯 3.3.葡萄糖衍生物葡萄糖衍生物 4.4.吲哚吲哚 5.5.萜酯萜酯 6.6.天然和合成维生素天然和合成维生素 7.7.互叶白千层油互叶白千层油 8.8.辣椒碱辣椒碱 9.9.大蒜素的精制大蒜素的精制 10.10.川芎川芎 11.11.当归当
14、归 姜油姜油 中草药有效成分的提纯中草药有效成分的提纯制药应用领域和产品.精品课件.32化工1 1醇类醇类 2.2.酯酯 3.3.乙二醇醚乙二醇醚 4.4.除草剂除草剂 5.5.全能碳氢化合物全能碳氢化合物 6 6杀虫剂杀虫剂 7.7.硅油硅油 8.8.妥尔妥尔革柔革柔油油.精品课件.331 1环氧树脂环氧树脂 2.2.环氧化油环氧化油 3.3.异氰酸盐异氰酸盐 4.4.增塑剂增塑剂 5.5.稳定剂稳定剂 塑料.精品课件.341 1脂肪酸及衍生物脂肪酸及衍生物 2.2.二聚酯肪酸二聚酯肪酸 3.3.鱼油鱼油 4.4.小麦胚芽油小麦胚芽油 5 5种子油种子油 6.6.单甘油酯单甘油酯 7.7.双
15、甘油酯双甘油酯 8.8.生育酚生育酚 9.9.黄油黄油塑料.精品课件.351 1盐基油盐基油 2.2.亮库存油亮库存油 3.3.润滑油润滑油 4.4.石蜡油石蜡油 5.5.沥青残留物沥青残留物 6.6.焦油焦油石油化工.精品课件.361 1羊毛酯酸羊毛酯酸 2.2.羊毛酯醇羊毛酯醇 3.3.烷基多酣烷基多酣 4.4.海藻、金雀花、褐苔、鲜花、海藻、金雀花、褐苔、鲜花、根菜作物、辣椒的提取物根菜作物、辣椒的提取物 日化.精品课件.371 1广藿香油广藿香油 2.2.玫瑰油玫瑰油 3.3.山仓子油山仓子油 4.4.桉叶油（茶树油）桉叶油（茶树油）5.5.香茅油香茅油 6.6.橙油橙油 7.7.紫罗兰酮紫罗兰酮香料香精.精品课件.38典型的三级分子蒸馏流程图:.精品课件.39广受科研人员欢迎的实验型设备：MD-S80.精品课件.40中试型设备：中试型设备：MD-S150.精品课件.41MD-S300.精品课件.42MD-S500.精品课件.43MD-S900 1000吨吨/年年分子蒸馏单甘脂装置分子蒸馏单甘脂装置.精品课件.44MDL-150（离心式）（离心式）.精品课件.
