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,而是与被蒸馏混合物的分子量的大小有关,能够实现远离沸点下的操作,分子量差异越大,分子自由程相差越大,馏出物就越纯。这里的分子自由程(用λ表示)是指一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程。
在高真空的条件下,液体混合物沿着加热板流动被加热,根据不同分子量物质的分子平均自由程的不同,它们在汽化表面与冷凝表面之间分子平均自由程的大小以及蒸发度也明显的不同,轻组分分子的分子平均自由程的大,而重组分分子的分子平均自由程小,使得轻组分恰好能到达冷凝板上面被冷凝,使其沿冷凝板留下;而重组分分子因达不到冷凝板而沿着加热板留下,从而将不同物质进行分离。
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分子蒸馏技术的优势
分子蒸馏技术的优势主要表现为:(1)低温蒸馏,常见的蒸馏技术主要是利用化合物的沸点不同进行分离,必须使化合物处于沸腾的状态才能实现高效分离。分子蒸馏利用的是不同分子的自由程差异,可以在高真空的条件下进行蒸馏,降低化合物的沸点实现低温蒸馏;(2)**压蒸馏,理论上分子蒸馏可以在0.01Pa~0.1Pa之间,**的压强环境增大了化合物的分子自由程,增强了不同分子自由程的差异,提高了分子效果。(3)快速高效:分子蒸馏过程中化合物从分离器的上部流入,下部流出。分子蒸馏冷凝面与蒸发面近距离布置,分离化合物逸出后迅速冷凝,减少了化合物在高温下的停留时间,提高了化合物的蒸馏效率。
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分子蒸馏是在高真空条件下进行的,因此设备内要求具有较低的残气压力,这就会带来其他一系列的要求:
1、需要正确地选择真空泵机组性能与管道尺寸,确保能够快速地从容器内抽出气体。
2、正确选择蒸发面与冷凝面的形状、距离与相对位置,确保从设备的蒸馏内无阻碍地引出残余气体。蒸发面与冷凝面之间的具体过小时,一方面不利于抽除气体,另一方面蒸馏液的雾沫也易溅到冷凝面上,使分离效果变差。
3、分子蒸馏多用于分离热不稳定性物质,因此要求被加工的物料在蒸馏温度下停留较短的时间。
4、分子蒸馏过程中,液层内部的扩散是影响分子蒸馏过程的重要因素。因此分子蒸馏设备应力求减少液层厚度及强化液层的位移,使之湍动。
其次就是分子蒸馏时,被蒸馏的液体必须预先除气。因为在大气压下,无论何种液体都或多或少都会含有气体。这些气体的含量决定于液体本身的性质和它进入蒸馏装置之前所处的状态。如常规条件下每升鱼肝油中含有0.6~0.8L的气体,在1.31~10^2Pa的压力下,这些气体的体积为0.45~0.6×10^6L。因此未经除气的液体不能直接加入蒸馏釜,否则不能保证系统的真空度。
分子蒸馏器工作在1~0.001mbar压力下进行热分离。它较低的沸腾温度,非常适合热敏性、高沸点物。其基本构成:带有加热夹套的圆柱型筒体,转子和内置冷凝器;在转子的固定架上精确装有刮膜器和防飞溅装置。内置冷凝器位于蒸发器的中心,转子在圆柱型筒体和冷凝器之间旋转。
分子蒸馏的过程
物料从蒸发器的顶部加入,经转子上的料液分布器将其连续均匀地分布在加热面上,随即刮膜器将料液刮成一层极薄、呈湍流状的液膜,并以螺旋状向下推进。在此过程中,从加热面上逸出的轻分子,经过短的路线或几乎未经碰撞就到内置冷凝器上冷凝成液,并沿冷凝器管流下,通过位于蒸发器底部的出料管排出;残液即重分子在加热区下的圆形通道中收集,再通过侧面的出料管中流出。
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常用的分子蒸馏设备
(1)降膜式分子蒸馏设备,该类设备主要由圆筒形的蒸发面与内置的冷凝器组成,分子蒸馏过程中从蒸发器的顶部流入,底部流出。化合物从顶部流入后再重力的作用下在蒸发表面形成自上而下的具有流动性的液膜。降膜式设备采用膜式蒸馏,相对于釜式蒸馏设备更容易逸出,加热时间更短。
(2)刮膜式分子蒸馏设备,该类设备在蒸馏器的内部设计有一个成膜转子,化合物从顶部流入后在成膜转子的作用下形成了比较均匀的薄膜,从而增加了单位液体的蒸发表面积。蒸馏过程中,成膜转子不断运动和旋转,蒸发器内不断形成新的液膜,并呈现出湍流的状态。成膜转子有利于获得均匀的蒸发液膜,还有利于保证液膜受热的均匀性,可以防止液膜的局部过热现象。
(3)离心式分子蒸馏设备,该类设备在蒸馏器内设计一个高速旋转的圆锥盘,在离心力的作用下扩散成极薄的液膜,并且非常均匀。圆锥盘提高了液膜的均匀性,增强了液膜内部的传热作用。圆锥盘的安装和布置比较复杂,对于真空性的要求高。
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分子蒸馏设备是一种液体-液体分离技术,依靠不同化合物之间分子平均自由程的差异来进行化合物的高效分离。河北分子蒸馏设备哪里买
分子蒸馏技术稳步发展 前景一片大好
在蒸馏的技术应用上,包括蒸馏酒、蒸馏水以及分子蒸馏三种。其中,分子蒸馏是一种在高真空下操作的蒸馏方法,这时蒸汽分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离,从而可利用料液中各组分蒸发速率的差异,对液体混合物进行分离。
20世纪30年代出现分子蒸馏技术,并在60年代开始工业化反应,国内于80年代中期开始分子蒸馏技术研发,在二十世纪后期,该项技术已广泛应用于石油化工、食品香料等领域,适用于天然物质的提取与分离且没有鼓泡现象。
作为一种特殊的新型分离技术,分子蒸馏在任何温度下均可进行分离,在分子蒸馏过程中,从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上,中间不与其它分子发生碰撞,因此,蒸馏过程是不可逆的。分子蒸馏具有蒸馏温度低、真空度高、传热效率高、受热时间短、分子程度高、耗能小等优点。
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