分子蒸馏专业技术.docVIP

分子蒸馏技术 系 别： 化学系 专 业： 应用化学 学 号： 2012122142 姓 名： 贺翠 时 间： 2014-2015学年第二学期 分子蒸馏技术 贺翠 (太原师范学院 山西太原 030031) 摘要 分子蒸馏技术是高纯材料制备的瓶颈技术，一直备受各国重视。本文介绍了国内外分子蒸馏技术的发展概况及其应用特点，结合实际应用的要求，对分子蒸馏的技术理论、分子蒸馏分离过程以及在精细化工、医药、高纯度物质、超分子化合物制备等方面的应用前沿，做了较全面而详细的介绍。 关键词 分子蒸馏 分析 精馏 分子蒸馏技术(Molecular Distillation，MD)不同于一般蒸馏技术，它是运用不同物质分子运动自由程的差别而实现物质的分离，能够实现远离沸点下的操作。它具备蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，能大大降低高沸点物料的分离成本，极好地保护热敏性物质的品质。分子蒸馏技术已广泛应用于高纯物质的提取，它可摆脱化学处理方法的束缚，真正保持了纯天然的特性，所以特别适用于天然物质的提取与分离，在国际上已被广泛应用于食品、医药、香料等工业中。 1 分子蒸馏的国内外发展概况 追溯到第2次世界大战以前，伴随真空技术和真空蒸馏技术发展起来的一种液-液分离技术。Hickman[1]博士是最早的发明人之一，早在1920年，他就利用分子蒸馏设备做过大量的小试实验，并将该方法发展到中试规模。当时的实验装置非常简单，他们是在一块平板上将欲分离物质涂成薄层使其在高真空下蒸发，蒸汽在周围的冷表面上凝结。操作时使蒸发面与冷凝面的距离小于气体分子的平均自由程，从而气体分子彼此发生碰撞的几率远小于气体分子在冷凝面上凝结的几率。因此，这种简单的蒸馏方法在美国首先以“分子蒸馏”的概念出现，并沿用至今。 20世纪的30～ 60年代是分子蒸馏技术的研发时代，至60年代末，德、日、英、美及前苏联均有多套大型工业化装置投入工业化应用。但由于相关技术的发展还很落后，致使当时分子蒸馏技术及装备在总体上还不够完善。例如，分子蒸馏蒸发器的分离效率还有待提高、密封及真空获得技术还有待改进、应用领域还有待拓展、分离成本还有待降低等。所有这些都是后来的研究者改进的方向。 从20世纪60年代至今的50多年来，各国研究者均十分重视这一领域的研究，不断有新的专利和文献出现。同时，也出现了一些专业技术公司专门从事分子蒸馏器的开发制造，使分子蒸馏技术的工业应用得到了进一步发展。我国对分子蒸馏技术的研究开始得比较晚。20世纪60年代，樊丽秋[2]首次在国内进行了分子蒸馏相关研究；70年代末，余国琮、樊丽秋[3]发表了对降膜式分子蒸馏研究的相关论文；80年代，国内才有分子蒸馏器方面相关专利出现，随后又引进了几套国外的分子蒸馏装置，用于硬脂酸单甘酯的生产。 近年来，我国许多高校及科研单位对分子蒸馏技术进行了广泛的研发。特别是90年代以来，随着人们对天然物质的青睐以及全球回归自然潮流的兴起，特别是中药现代化、国际化进程的迫近，分子蒸馏技术在高沸点、热敏性天然物质的分离方面得到了迅速的发展。目前，分子蒸馏技术在石油、医药、食品、精细化工和油脂等行业得到了广泛的应用。 2 分子蒸馏技术的原理 分子蒸馏不同一般的常规蒸馏，它是没有达到气—液相平衡的蒸馏。常规蒸馏建立在气—液相平衡的基础上，根据蒸馏物质在气—液组成不同进行分离，分离操作是在蒸馏物质沸点温度下进行。分子蒸馏的分离是建立在不同物质挥发度不同的基础上，分离操作在低于物料沸点进行，物质的挥发度大小可以用分子运动自由程表示。液面的分子受热后接受足够的能量，就会逸出成为气体分子，逸出的气体分子在气相中会发生碰撞，碰撞结果是有一部分气体分子会返回液面，在一定温度下，这个过程会达到动态平衡。 不同种类的分子，由于其分子有效直径不同，其自由程也不相同，即不同种类的分子逸出液面后，与其他分子碰撞的飞行距离是不相同的。分子蒸馏技术正是利用不同种类分子逸出液面（蒸发液面）后的平均自由程不同的性质实现的。轻分子的平均自由程大，重分子的平均自由程小，若在离液面小于轻分子的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，而重分子因达不到冷凝面而返回原来液面，这样混合物就得到了分离。 3 分子蒸馏设备 分子蒸馏器的发展历程主要经历了4种类形：从最初的罐式分子蒸馏器、降膜式分子蒸馏器，再到目前应用较为广泛的刮膜式分子蒸馏器和离心式分子蒸馏器，其结构形式不断完善，物料操作温度进一步降低，受热时间进一步缩短。分子蒸馏器的蒸发表面有凸面和凹面两种形式，当蒸发圆筒的直径小于15～20cm时，多用凸面设计[4~7]。 4 分子蒸馏技术的特点 (1)分子蒸馏的操作真空度高、操作温度低。由于分