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行業資訊

短程分子蒸餾器

分子蒸餾技術    蒸餾是將固體與液體或液體與液體混合物分離最基本的方法。  常規的蒸餾方式:原料在蒸發器內被加熱至蒸發溫度, 低沸點組分蒸發後進入冷凝器冷卻, 得到所需的產品。  普通蒸餾的基本過程是當分子離開液麵後所形成的蒸汽分子,會在運動中互相碰撞,一部分進入冷凝器中,另一部分則返回液體內。常規的蒸餾方式  - 需要較高的蒸餾溫度  - 物料加熱時間較長   局限性  - 無法對熱敏物質進行分離。    要避免部分物質在蒸餾過程中因分解而造成損失,可以采用減壓蒸餾法。 減壓蒸餾    通過將係統抽真空可降低蒸發溫度  壓力與沸點的關係:壓力每降低一個數量級,沸點降低約20-30度。 但對於熱敏物質來說, 在蒸餾釡內進行的真空蒸餾有很多缺陷:      - 很長的蒸餾時間   - 由於壓力降的緣故,以及真空泵很難克服蒸餾釜內液麵的靜壓高度,所以在蒸發處的真空是非常有限的。   最終的真空度並不由真空泵的大小而決定, 而是受管路的傳導性和蒸發器內靜液麵高度的限製。  沸點高、對熱不穩定、粘度高或容易爆炸的物質,均不宜用一般的減壓蒸餾,應進行分子蒸餾。  分子蒸餾法:將液麵與冷凝器的冷凝麵距離拉近,當分子離開液麵後在它們的自由程內就不會互相碰撞,直接到達冷凝麵,不再返回液體內。  分子蒸餾基本理論是在高真空(0.133~1Pa)條件下進行的非平衡蒸餾,具有特殊的傳質傳熱機理。  分子蒸餾(Molecular distillation) 技術, 是指在高真空條件下,蒸發麵和冷凝麵的間距小於或等於被分離物料的蒸汽分子的平均自由程,由蒸發麵逸出的分子,既不與殘餘空氣的分子碰撞,自身也不相互碰撞,毫無阻礙地奔射並凝集在冷凝麵上。    依據分子蒸餾基本理論,在設計分子蒸餾器時,蒸發麵與冷凝麵的間距不得大於分子平均自由程。所以,分子平均自由程是分子蒸餾基本理論的核心。     當進行分子蒸餾時,蒸餾料液通過降膜作用或蒸發麵的高速旋轉形成一薄層液膜,由於此薄膜傳熱快且均勻,液膜在蒸發麵上的滯留時間可減小到0.1~1s。此時若蒸餾空間壓力降到0.1~1Pa,使蒸發麵上蒸汽進行蒸發時毫無阻礙,可使操作溫度減小至150 ℃左右(對比於常壓)。 
 
分子蒸餾的原理    分子蒸餾是一種特殊的液--液分離技術,它不同於傳統蒸餾依靠沸點差分離原理,而是靠不同物質分子運動平均自由程的差別實現分離。當液體混合物沿加熱板流動並被加熱,輕、重分子會逸出液麵而進入氣相,由於輕、重分子的自由程不同,因此,不同物質的分子從液麵逸出後移動距離不同,若能恰當地設置一塊冷凝板,則輕分子達到冷凝板被冷凝排出,而重分子達不到冷凝板沿混合液排出,達到物質分離的目的。 分子蒸餾技術的特點    鑒於分子蒸餾在原理上根本區別於常規蒸餾, 因而它具備著許多常規蒸餾無法比擬的優點。   1.操作溫度低。     常規蒸餾是靠不同物質的沸點差進行分離的, 而分子蒸餾是靠不同物質分子運動自由程的差別進行分離的,因此, 後者是在遠離(遠低於)沸點下進行操作的。    2.蒸餾壓強低。      由於分子蒸餾裝置獨特的結構形式, 其內部壓強極小, 可以獲得很高的真空度。同時, 由分子運動自由程公式可知, 要想獲得足夠大的平均自由程, 可以通過降低蒸餾壓強來獲得, 一般為X×10-1Pa數量級。     從以上兩點可知, 盡管常規真空蒸餾也可采用較高的真空度,但由於其結構上的製約(特別是板式塔或填料塔), 其阻力較分子蒸餾裝置大得多, 因而真空度上不去, 加之沸點以上操作, 所以其操作溫度比分子蒸餾高得多。如某液體混合物在真空蒸餾時的操作溫度為260℃, 而分子蒸餾僅為150℃。   3.受熱時間短。    鑒於分子蒸餾是基於不同物質分子運動自由程的差別而實現分離的因而受加熱麵與冷凝麵的間距要小於輕分子的運動自由程(即距離很短), 這樣由液麵逸出的輕分子幾乎未碰撞就到達冷凝麵, 所以受熱時間很短。另外, 若采用較先進的分子蒸餾結構, 使混合液的液麵達到薄膜狀, 這時液麵與加熱麵的麵積幾乎相等, 那麽, 此時的蒸餾時間則更短。假定真空蒸餾受熱時間為1h, 則分子蒸餾僅用十幾秒。    4.分離程度高。    分子蒸餾常常用來分離常規蒸餾不易分開的物質,然而就這兩種方法均能分離的物質而言, 分子蒸餾的分離程度更高。分子蒸餾的揮發度一般用下式表示: ατ= p1/p2· (M2 / M1)1/2。式中M1為輕組分分子量;M2為重組分分子量;p1、p2分別是組分1和2的蒸氣壓。    而常規蒸餾的相對揮發度, α=p1/p2。在p1/p2相同的情況下, 重組分的分子量M2比輕組分的分子量M1大, 所以ατ比α大。這就表明分子蒸餾較常規蒸餾更易分離, 且隨著M1、M2差別越大則分離程度越高。    從分子蒸餾技術以上的特點可知, 它在實際的工業化應用中較常規蒸餾技術具有以下明顯的優勢。      對於高沸點、熱敏性及易氧化物料的分離,分子蒸餾提供了最佳分離方法。因為分子蒸餾是在很低溫度下操作, 且受熱時間很短;分子蒸餾可極有效地脫除液體中的低分子物質(如有機溶劑、臭味等),這對於采用溶劑萃取後液體的脫溶是非常有效的方法;分子蒸餾可有選擇的蒸出目的產物,去除其他雜質,通過多級分離可同時分離兩種以上的物質;分子蒸餾的分離過程是物理過程,因而可很好地保護被分離物質不受汙染和侵害。隨著工業化的發展,分子蒸餾技術已廣泛
應用於高附加值物質的分離,特別是天然物的分離,因而被稱為天然品質的保護者和回歸者。  分子蒸餾是一種最溫和型的蒸餾方法,特別適合於濃縮、純化或分離高分子量、高沸點、高粘度的物質及熱穩定性差的有機混合物,中藥提取物。主要應用領域為:化學工業、醫藥工業、石化工業、香料工業、塑料工業及油脂工業。 分子蒸餾設備的特點: 1, 低沸點溫度  分子蒸餾能達到0.001mbar的超低真空度,這是因為蒸發麵和冷凝麵的距離小於或等於被分離物料的分子平均自由程,而這是傳統類型的蒸餾無法達到的。 2, 較小的熱應力  進一步降低沸點和在加熱柱上的停留時間,可以避免有機物的聚合和分解等反應的發生。所以,特別適合於高沸點、熱敏性及易氧化的組成的分離,並且是最溫和的一種分離手段。 3, 持續的工作性能  在整個蒸餾過程中,經過校正的數據可以保持不變。分子蒸餾的設備,其結構緊湊,處理量高。 4, 清洗時間短  由於殘留物主要集中在蒸發區域,而且,殘留量很少,可以在有負荷的情況下,進行清洗。  5, 分子蒸餾的結構及流程介紹  分子蒸餾器包括一個直立的加熱套管柱,套管走加熱液體;料液被溫和地蒸餾,采用一個加熱地進料漏鬥進樣,如果需要,可以先將料液除氣泡後,再進入進料漏鬥。通過PTFE刮板,料液被均勻分布成薄膜,料液中的低沸點成份從形成的薄膜中逸出,冷凝器很快地把逸出地蒸汽抽走並把之冷凝成液體,低沸點地成份從冷凝器中流出。在收集到輕相接收瓶中。高沸點地組分沿著柱地內表麵流下,收集到重相接收瓶中。不能冷凝地部分和惰性氣體在側麵逸出.