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短程分子蒸馏器

分子蒸馏技术    蒸馏是将固体与液体或液体与液体混合物分离最基本的方法。  常规的蒸馏方式:原料在蒸发器内被加热至蒸发温度, 低沸点组分蒸发后进入冷凝器冷却, 得到所需的产品。  普通蒸馏的基本过程是当分子离开液面后所形成的蒸汽分子,会在运动中互相碰撞,一部分进入冷凝器中,另一部分则返回液体内。常规的蒸馏方式  - 需要较高的蒸馏温度  - 物料加热时间较长   局限性  - 无法对热敏物质进行分离。    要避免部分物质在蒸馏过程中因分解而造成损失,可以采用减压蒸馏法。 减压蒸馏    通过将系统抽真空可降低蒸发温度  压力与沸点的关系:压力每降低一个数量级,沸点降低约20-30度。 但对于热敏物质来说, 在蒸馏釡内进行的真空蒸馏有很多缺陷:      - 很长的蒸馏时间   - 由于压力降的缘故,以及真空泵很难克服蒸馏釜内液面的静压高度,所以在蒸发处的真空是非常有限的。   最终的真空度并不由真空泵的大小而决定, 而是受管路的传导性和蒸发器内静液面高度的限制。  沸点高、对热不稳定、粘度高或容易爆炸的物质,均不宜用一般的减压蒸馏,应进行分子蒸馏。  分子蒸馏法:将液面与冷凝器的冷凝面距离拉近,当分子离开液面后在它们的自由程内就不会互相碰撞,直接到达冷凝面,不再返回液体内。  分子蒸馏基本理论是在高真空(0.133~1Pa)条件下进行的非平衡蒸馏,具有特殊的传质传热机理。  分子蒸馏(Molecular distillation) 技术, 是指在高真空条件下,蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分离物料的蒸汽分子的平均自由程,由蒸发面逸出的分子,既不与残余空气的分子碰撞,自身也不相互碰撞,毫无阻碍地奔射并凝集在冷凝面上。    依据分子蒸馏基本理论,在设计分子蒸馏器时,蒸发面与冷凝面的间距不得大于分子平均自由程。所以,分子平均自由程是分子蒸馏基本理论的核心。     当进行分子蒸馏时,蒸馏料液通过降膜作用或蒸发面的高速旋转形成一薄层液膜,由于此薄膜传热快且均匀,液膜在蒸发面上的滞留时间可减小到0.1~1s。此时若蒸馏空间压力降到0.1~1Pa,使蒸发面上蒸汽进行蒸发时毫无阻碍,可使操作温度减小至150 ℃左右(对比于常压)。 
 
分子蒸馏的原理    分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术,它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理,而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。当液体混合物沿加热板流动并被加热,轻、重分子会逸出液面而进入气相,由于轻、重分子的自由程不同,因此,不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同,若能恰当地设置一块冷凝板,则轻分子达到冷凝板被冷凝排出,而重分子达不到冷凝板沿混合液排出,达到物质分离的目的。 分子蒸馏技术的特点    鉴于分子蒸馏在原理上根本区别于常规蒸馏, 因而它具备着许多常规蒸馏无法比拟的优点。   1.操作温度低。     常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的, 而分子蒸馏是靠不同物质分子运动自由程的差别进行分离的,因此, 后者是在远离(远低于)沸点下进行操作的。    2.蒸馏压强低。      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X×10-1Pa数量级。     从以上两点可知, 尽管常规真空蒸馏也可采用较高的真空度,但由于其结构上的制约(特别是板式塔或填料塔), 其阻力较分子蒸馏装置大得多, 因而真空度上不去, 加之沸点以上操作, 所以其操作温度比分子蒸馏高得多。如某液体混合物在真空蒸馏时的操作温度为260℃, 而分子蒸馏仅为150℃。   3.受热时间短。    鉴于分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程的差别而实现分离的因而受加热面与冷凝面的间距要小于轻分子的运动自由程(即距离很短), 这样由液面逸出的轻分子几乎未碰撞就到达冷凝面, 所以受热时间很短。另外, 若采用较先进的分子蒸馏结构, 使混合液的液面达到薄膜状, 这时液面与加热面的面积几乎相等, 那么, 此时的蒸馏时间则更短。假定真空蒸馏受热时间为1h, 则分子蒸馏仅用十几秒。    4.分离程度高。    分子蒸馏常常用来分离常规蒸馏不易分开的物质,然而就这两种方法均能分离的物质而言, 分子蒸馏的分离程度更高。分子蒸馏的挥发度一般用下式表示: ατ= p1/p2· (M2 / M1)1/2。式中M1为轻组分分子量;M2为重组分分子量;p1、p2分别是组分1和2的蒸气压。    而常规蒸馏的相对挥发度, α=p1/p2。在p1/p2相同的情况下, 重组分的分子量M2比轻组分的分子量M1大, 所以ατ比α大。这就表明分子蒸馏较常规蒸馏更易分离, 且随着M1、M2差别越大则分离程度越高。    从分子蒸馏技术以上的特点可知, 它在实际的工业化应用中较常规蒸馏技术具有以下明显的优势。      对于高沸点、热敏性及易氧化物料的分离,分子蒸馏提供了最佳分离方法。因为分子蒸馏是在很低温度下操作, 且受热时间很短;分子蒸馏可极有效地脱除液体中的低分子物质(如有机溶剂、臭味等),这对于采用溶剂萃取后液体的脱溶是非常有效的方法;分子蒸馏可有选择的蒸出目的产物,去除其他杂质,通过多级分离可同时分离两种以上的物质;分子蒸馏的分离过程是物理过程,因而可很好地保护被分离物质不受污染和侵害。随着工业化的发展,分子蒸馏技术已广泛
应用于高附加值物质的分离,特别是天然物的分离,因而被称为天然品质的保护者和回归者。  分子蒸馏是一种最温和型的蒸馏方法,特别适合于浓缩、纯化或分离高分子量、高沸点、高粘度的物质及热稳定性差的有机混合物,中药提取物。主要应用领域为:化学工业、医药工业、石化工业、香料工业、塑料工业及油脂工业。 分子蒸馏设备的特点: 1, 低沸点温度  分子蒸馏能达到0.001mbar的超低真空度,这是因为蒸发面和冷凝面的距离小于或等于被分离物料的分子平均自由程,而这是传统类型的蒸馏无法达到的。 2, 较小的热应力  进一步降低沸点和在加热柱上的停留时间,可以避免有机物的聚合和分解等反应的发生。所以,特别适合于高沸点、热敏性及易氧化的组成的分离,并且是最温和的一种分离手段。 3, 持续的工作性能  在整个蒸馏过程中,经过校正的数据可以保持不变。分子蒸馏的设备,其结构紧凑,处理量高。 4, 清洗时间短  由于残留物主要集中在蒸发区域,而且,残留量很少,可以在有负荷的情况下,进行清洗。  5, 分子蒸馏的结构及流程介绍  分子蒸馏器包括一个直立的加热套管柱,套管走加热液体;料液被温和地蒸馏,采用一个加热地进料漏斗进样,如果需要,可以先将料液除气泡后,再进入进料漏斗。通过PTFE刮板,料液被均匀分布成薄膜,料液中的低沸点成份从形成的薄膜中逸出,冷凝器很快地把逸出地蒸汽抽走并把之冷凝成液体,低沸点地成份从冷凝器中流出。在收集到轻相接收瓶中。高沸点地组分沿着柱地内表面流下,收集到重相接收瓶中。不能冷凝地部分和惰性气体在侧面逸出.