《分子蒸馏》PPT课件

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1、2021/9/181分子蒸馏技术2021/9/182引子分子蒸馏的原理１.液体混合物沿加热板流动并被加热２.轻、重分子会逸出液面而进入气相３.由于轻、重分子的自由程不同４.轻分子达到冷凝板被冷凝排出;重分子达不到冷凝板沿混合液排出分子运动自由程（用λ表示）：一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程。2021/9/183分子蒸馏技术的优点操作温度低（远低于沸点）、真空度高、受热时间短（以秒计）、分离效率高等，特别适宜于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离；可有效地脱除低分子物质（脱臭）、重分子物质（脱色）及脱除混合物中杂质；其分离过程为物理分离过程，可很好地保护被分离物质不被污染，特别是可

2、保持天然提取物的原来品质；分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。1几个基本概念2021/9/184分子与分子之间存在着相互作用力，当两分子离得较远时，分子之间的作用力表现为吸引力，但当两分子接近到一定程度后，分子之间的作用力会改变为排斥力，并随其接近距离的减小，排斥力迅速增加。当两分子接近到一定程度时，排斥力的作用使两分子分开。这种由接近而至排斥分离的过程．就是分子的碰撞过程。2021/9/185分子碰撞分子有效直径分子在碰撞过程中，两分子质心的最短距离（即发生斥离的质心距离）称为分子有效直径。分子运动自由程一个分子在相邻两次分子碰撞之间所经过的路程分子运动平均自由程任一

3、分子在运动过程中都在不断变化自由程，而在一定的外界条件下，不同物质的分子其自由程各不相同。在某时间间隔内自由程的平均值称为平均自由程2021/9/186则λm=Vm/f∴f=Vm/λm由热力学原理可知：则2021/9/187设Vm为某一分子的平均速度；f为碰撞频率；λm为平均自由程温度、压力及分子有效直径是影响分子运动平均自由程的主要因素。当压力一定时，一定物质的分子运动平均自由程随温度增加而增加。当温度一定时，平均自由程λm与压力p成反比，压力越小（真空度越高），λm越大，即分子间碰撞机会越少、不同物质因其有效直径不同，因而分子平均自由程不同。2021/9/188分子蒸馏的挥

4、发度M1——轻组分相对分子质量M2——重组分相对分子质量；p1——轻组分饱和蒸气压，Pa；p2——重组分饱和蒸气压，Pa；——相对挥发度。而常规蒸馏的相对挥发度为：由于　　　项中　　　　，因此即2021/9/1892分子蒸馏背景常规蒸馏，通常是指将液相加热至沸腾后再将气相冷凝，从而实现混合物的分离，其实质是利用了不同物质间的沸点差来完成的。尽管这种手段在工业上普遍应用，但对于许多热敏性物系而言，这种方法并不适用。原因在于热敏性物质在沸腾过程中会出现热分解，而这种热分解的速度又是随着温度的升高呈指数升高，随停留时间的增大呈线性增大的。因此，要解决好热敏性物系的分离问题，首先就必须

5、从降低蒸发过程的分离温度和缩短物料的受热时间开始。2021/9/1810物料的沸点依赖于操作压力，为此，人们开发了各种类型的真空蒸馏设备，试图通过降低过程的操作压力来降低物料的沸点，从而达到降低分离温度的目的。如间歇真空蒸馏，将物料放置在一加热釜中蒸发，并在釜外冷凝器后配置上真空系统，由于操作压力的降低，物料的沸点随之下降，从而使操作温度降低。但这种类型的蒸馏，由于其气相必须由釜内移至外部冷凝器冷凝，其蒸发面上的实际操作压力必须大到足以克服气相的管道阻力才行。因此，这种蒸馏的操作压力的降低是有限度的。2021/9/1811此外，由于釜内液层很厚，液层的压力又进一步增大了底层液体

6、的实际蒸发压力，这就进一步限制了操作温度的降低。与此同时，液层的厚度还增大了传热传质阻力，降低了分离效率，同时也增大了物料的受热时间。为了解决这些问题，人们设计了各种不同形式的薄膜蒸发器，如降膜式薄膜蒸发器、刮膜式薄膜蒸发器等，有效地减小了蒸发器表面上液膜的厚度，并减少了传热传质阻力，从而降低了物料的分离温度和物料的受热时间。所有这些，都使热敏性物料的品质得到了一定程度的保护。2021/9/1812但是，由于薄膜蒸发器仍属于常规蒸馏，不管空载真空度多高，其操作时都必须要达到物料的沸点，其蒸发的气相也必须靠一定压力由蒸发器内部移至外部冷凝器，因此其蒸发面上的实际操作压力仍然比较高

7、，因此，对于许多热敏性、高沸点物系的分离，薄膜蒸发器仍然无能为力，因此，长期以来，人们一直在寻求着一种更为温和的蒸馏分离手段。正是在这种背景下，分子蒸馏技术得以开发，并得到广泛应用。该项技术突破了传统蒸馏利用沸点差分离的原理，而是利用分子运动平均自由程的差别实现物质的分离，从而使物料在远离沸点下进行蒸馏分离成为可能。2021/9/18133分子蒸馏基本原理根据分子运动理论，液体混合物受热后分子运动会加剧，当接受到足够能量时，就会从液面逸出成为气相分子。随着液面上方气相分子的增加，有一部分气相