分子蒸馏PPT课件.ppt

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1、第五章分子蒸馏技术5.1分子蒸馏技术原理5.2分子蒸馏装置5.3分子蒸馏技术的应用Moleculardistillationtechnology9/7/20211概述：分子蒸馏是一种特殊的液液分离技术，它产生于20世纪20年代，是伴随着人们对真空状态下气体分子运动论的深入研究以及真空蒸馏技术的不断发展而兴起的一种新的分离技术。目前，分子蒸馏技术已成为分离技术的一个重要分支，广泛应用于天然产物，食品，石油化工，农药，塑料工业等领域有机物的分离。9/7/20212分子蒸馏及其特点分子蒸馏是基于不同物质分子运动自由程的差异，在高真空下实现混合物分离的一种新型分离技术。与真

2、空蒸馏差异：蒸发面和冷凝面的间距小于或等于被分离物蒸汽分子的平均自由程，蒸发面逸出的分子可无碰撞、无阻拦地传递扩散到冷凝面上冷凝，其蒸发传质速率可高达20～40g/m2s。由于分子蒸馏过程中的蒸发和冷凝面的间距小于其分子平均自由程，因此，有时也称为短程蒸馏。9/7/20213分子蒸馏的特点在极高的真空条件下，对含有多组份的物料，使其在远低于其沸点的温度下进行连续液-液分离，尤其适合于高沸点、热敏性物质及易氧化物的高效分离提纯。9/7/20214操作温度低常规蒸馏是靠不同物质的沸点差进行分离的,分子蒸馏基于不同物质分子运动自由程的差异,在远远低于沸点下进行操作的。常规

3、的真空蒸馏通常在沸腾状态下操作，由于塔板或填料的阻力较大，使操作温度比分子蒸馏要高得多，如某一混合物的分离，采用真空蒸馏时其操作温度为260℃，换用分子蒸馏的操作温度可能降到160℃左右。9/7/20215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1×10-4Pa数量级。9/7/202169/7/202179/7/20218分子间存在相互作用力。当分子相距较远时，分子间以吸引力为主。当分子相互接近到一定距离之后，分子间排斥力迅速增加。当

4、接近到一定程度时，由于斥力的作用，两分子发生斥离（排斥而分离）。分子碰撞：分子由吸引而接近至排斥而分离的过程。分子碰撞：5.1分子蒸馏技术原理9/7/20219分子运动平均自由程分子运动自由程：一个分子在相邻两次分子碰撞之间所经历的路程。任何一个分子的自由程都在不断变化，在一定条件下，不同物质的分子运动自由程不同。分子平均自由程：在一定时间间隔内，大量同种物质的分子自由程的平均值。它受温度、压力及分子有效直径影响。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。9/7/202110分子运动平均自由程的数学公式：不同种类物质的分子，由于其有

5、效直径不同，所以平均自由程不同。即不同种类物质分子逸出液面后不与其它分子碰撞的飞行距离不同。lm－平均自由程；Ｐ－运动分子所处空间的压强；Ｔ－运动分子的环境温度；Ｋ－波尔兹曼常数；d－分子有效直径。9/7/202111常规蒸馏分离基于不同物质沸点差异；分子蒸馏基于不同物质分子运动的平均自由程的差异。9/7/202112分子蒸馏过程热量通过加热面快速传递到流动的薄层液膜内，分子从液相主体向蒸发表面扩散；在高真空、远低于沸点的温度下，分子从液膜表面自由蒸发；基于真空抽力，蒸发分子向冷凝面飞射；分子自由程大于蒸发面－冷凝面距离的分子在冷凝面上冷凝，小于蒸发面－冷凝面距离的

6、分子不能到达冷凝面；没有蒸发的重组分和返回加热面上的极少量轻组分由于重力或离心力作用落到加热器底部。9/7/202113不同分子量组分的分子蒸馏原理ll9/7/2021145.2分子蒸馏装置加热系统冷凝系统控制系统物料输入系统真空系统物料输出系统蒸发系统内冷凝系统分子蒸馏装置构造框图9/7/202115真空间歇蒸馏物料在蒸馏釜内停留时间较长，且处于沸点状态，所以残留物甚至馏出物经常发生热破坏。9/7/202116降膜式蒸发器成膜质量主要取决于:重力、物料的粘度和给料流率;降膜成层流状态，导致膜上出现“死点”，使物料过热而热分解;膜层中存在较大的温度梯度，妨碍了最佳蒸

7、馏效果9/7/202117刮膜式蒸发器机械“刮膜”，温度梯度和死点被大大减小极限真空有限，有较高的流阻9/7/202118分子蒸馏装置内部冷凝器，流阻小，极限真空高9/7/202119分子蒸馏器的模式离心薄膜式转子刮膜式主要区别在于物料形成薄膜的方法不同现在国内、外的工业化装置以转子刮膜式为主9/7/202120离心薄膜式分子蒸馏器9/7/202121转子刮膜式分子蒸馏器9/7/2021225.3分子蒸馏技术的应用适合分离分子量差别大的液体混合物（如同系物）。不适合异构体分离。异构体不仅分子量相同，而且多数情况下物理和化学性质差异也不很大。适合分离高沸点、热敏性