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1、分子蒸馏技术分子蒸馏技术原理设备特点应用分子蒸馏技术概述分子蒸馏技术不同于常规蒸馏依靠沸点差分离物质的原理，依靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现物质的分离。因此，它具有蒸馏压力低、受热时间短、操作温度低和分离程度高等优点。由于相关技术发展程度不够，且影响分子蒸馏过程的因素很多，尚缺乏可用于分子蒸馏技术计算的完善的参数模型，实际的工业应用多依赖于放大实验及工业实践经验。分子蒸馏的基本原理分子运动自由程影响分子运动平均自由程的因素分子蒸馏基本原理分子碰撞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
2、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。分子运动自由程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称为分子运动自由程。分子运动平均自由程任一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
3、间间隔内自由程的平均值称为平均自由程。为某一分子的平均速度，为碰撞频率，为平均自由程分子运动平均自由程由热力学原理可知：为分子所处空间压力，为分子所处环境温度，为玻尔兹曼常数所以：影响分子运动平均自由程的因素根据公式：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，压力越小（真空度越高），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。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
4、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，有一部分气相分子就会返回液相。在外界条件保持恒定的情况下，最终会达到分子运动的动态平衡，从宏观上看即达到了平衡。根据分子运动平均自由程公式，不同种类的分子，由于其分子有效直径不同，故其平均自由程也不同。分子蒸馏的分离作用就是依据液体分子受热会从液面逸出，而不同种类分子逸出后，在气相中其运动平均自由程不同这一性质来实现的。分子蒸馏基本原理装置一套完整的分子蒸馏设备主要包括：物料输入系统、分子蒸发器、物料输出系统、加热系统、冷凝系统、真空系统和控制系统
5、等部分组成。分子蒸馏装置的核心部分是分子蒸发器。其种类主要有四种：静止式降膜式刮膜式离心式静止式静止式分子蒸馏器出现最早,结构最简单,静止式可分为釜式、盘式等静止式分子蒸馏设备一般适用于实验室及小量生产,在工业上已不采用。釜式降膜式降膜式装置为早期形式，其优点：结构简单，液膜厚度小,沿蒸发表面流动;物料停留时间短,热分解的可能性较小,蒸馏过程可以连续进行。缺点：其液膜厚度不均,液体在下降过程中易产生沟流,容易形成热点使组分分解，效率差，生产规模有限。刮膜式优点:同降膜式分子蒸馏器相比，物料停留时间更短,液膜厚度更薄
6、且均匀,热分解可能性更小。缺点:难以保证所有的蒸发表面都被液膜均匀覆盖,产生的雾沫也常溅到冷凝面上。离心式优点：得到极薄的液膜且液膜分布更均匀,蒸发速率和分离效率更好;物料在蒸发面上的受热时间更短,避免物料分解与聚合;物料的处理量更大,更适合工业上的连续生产。缺点：结构复杂，要求有高速旋转的转盘,又需要较高的真空密封技术，制造及操作难度大。特点1.蒸馏温度低。分子蒸馏依靠分子运动平均自由程的差别实现分离,并不需要达到物料的沸点，只要存在温度差就可以达到分离目的。2.蒸馏压强低。分子蒸馏装置内部结构比较简单,整个体系
7、可以获得很高的真空度(一般只有0.133~1Pa),物料不易氧化受损且有利于沸点温度降低。3.受热时间短。分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程的差别而实行分离的，加热面与冷凝面的间距要小于轻分子的运动自由程，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。4.分离程度高。分子蒸馏的相对挥发度：常规蒸馏的相对挥发度为：M1为轻组分相对分子质量；M2为重组分相对分子质量；P1为轻组分饱和蒸气压，Pa；P2为重组分饱和蒸气压，Pa；为相对挥发度。由于项中M2>M1，因此>1，即>。这就表明分子蒸馏较常规蒸
8、馏更易分离物质，且随着M2与M1的差别越大，则分离程度越高。优势不可逆性。分子蒸馏过程中,轻分子从蒸发表面逸出直接飞射到冷凝面上,中间不与其它分子发生碰撞,理论上没有返回蒸发面的可能性,为不可逆过程。没有沸腾鼓泡现象。分子蒸馏是液层表面上的自由蒸发，在低压力下进行，液体中无溶解的空气，因此不能使整个液体沸腾，没有鼓泡现象。清洁环保，无毒无害。分子蒸馏技术是一
