分子蒸馏原理及其实际应用资料.ppt

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1、10分子蒸馏原理及其实际应用10分子蒸馏原理及其实际应用分子蒸馏法原理分子蒸馏系统流程及分子蒸馏设备分子蒸馏的实际应用10.1分子蒸馏原理分子蒸馏原理图10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念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。10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概

2、念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。10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念影响分子自由程的因素及分离因素平均自由程与操作温度成正比；与操作时真空压力成反比；与成分的分子直径平方成反比。根据麦克斯韦速度分布，对单一气体的平均自由程λ可由下述公式进

3、行计算：λ=2.33×10-2*T*p-1*δ-2式中：T——温度p----真空压力δ---分子的直径10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念分子蒸馏的分离能力普通蒸馏以相对挥发度αP表示分子蒸馏用分离因素αM表示式中：p1、p2分别为轻重式中：M1、M2分别为轻重组分的蒸汽压组分的分子量10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念分子蒸馏原理根据分子运动理论，液体分子受热从液面逸出，不同种类的分子，其平均自由程不同；液体混合物为达到分离的目的，首先进行加热，能量足够的分子逸出液面。轻分子的平均自由程大，重分子的平均自

4、由程小，若在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面，使得轻分子落在冷凝面上被冷凝，从而破坏了轻分子的动态平衡，使得轻分子继续不断逸出。而重分子因达不到冷凝面，很快趋于动态平衡。这样就将混合物分离了。由于轻分子只走很短的距离即被冷凝，所以分子蒸馏亦叫短程蒸馏。（Short—PathDistillation）10.1分子蒸馏原理10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念分子蒸馏原理分子蒸馏的压力（如为×10-3托级）系指残余空气的压力，绝非被蒸馏空间的压力。因蒸馏物质的蒸汽压是根据液面温度而定

5、的，它完全可能比残余压力大很多，直到约１托（即两者相差近千倍）10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念分子蒸馏应满足的两个条件轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大越好；蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程。10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念分子蒸馏过程（四步曲）（1）物料分子从液相主体向蒸发表面扩散（注意：液相中的扩散速度是控制分子蒸馏速度的主要因素）;（2）物料分子在液层上自由蒸发速度随温度升高而增大,但是,分离因素却随温度升高而降低;（3）分子从蒸发面向冷凝面飞射。在飞射过程中可能与残存

6、的空气分子碰撞,也可能相互碰撞,但只要真空度合适,使蒸发分子的平均自由程大于或等于蒸发面与冷凝面之间的距离即可。（4）轻分子在冷凝面上冷凝。如果冷凝面的形状合理且光滑并迅速转移,则可以认为冷凝是瞬间完成的10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念分子蒸馏技术的特点10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念分子蒸馏技术的特点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的分子运动平均自由程的差别进行分离的，也就是说后者在分离过程中，蒸气分子一旦由液相中逸出（挥发）就可实现分离，而并非达到沸腾状态

7、。因此，分子蒸馏是在远离沸点下进行操作的。10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念分子蒸馏技术的特点蒸气压强低由分子运动平均自由程公式可知，要想获得足够大的平均自由程必须通过降低蒸馏压强来获得。受热时间短鉴于分子蒸馏是基于不同物质分子运动平均自由程的差别而实现分离，因而装置中加热面与冷凝面的间距要小于轻分子的运动平均自由程（即间距很小），这样，由液面逸出的轻分子几乎未发生碰撞即达到冷凝面．所以受热时间很短。10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念分子蒸馏技术的特点不可逆性普通蒸馏是蒸发与冷凝的可逆过程,液相和气相间

8、可以形成互相平衡状态。而分子蒸馏过程中,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,理论上没有返回蒸发面的可能性,所以,分子蒸馏是不可逆的。10.1分子蒸馏原理分子蒸馏基本概念分子蒸馏技术的特点没有沸腾鼓泡现象普通蒸馏有鼓泡、沸腾现象,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,因此在蒸馏过程中不能使整个液体沸腾,没有鼓泡现象。分离程度及产品收率高分子蒸馏常常用来分离