分子蒸餾工作原理

短程蒸餾器是一個(gè)工作在1~0.001mbar壓力下熱分離技術(shù)過程，它較低的沸騰溫度，非常適合熱敏性、高沸點(diǎn)物。其基本構(gòu)成：帶有加熱夾套的圓柱型筒體，轉(zhuǎn)子和內(nèi)置冷凝器；在轉(zhuǎn)子的固定架上精確裝有刮膜器和防飛濺裝置。內(nèi)置冷凝器位于蒸發(fā)器的中心，轉(zhuǎn)子在圓柱型筒體和冷凝器之間旋轉(zhuǎn)。

短程蒸餾器由外加熱的垂直圓筒體、位于它的中心冷凝器及在蒸餾器和冷凝器之間旋轉(zhuǎn)的刮膜器組成。

蒸餾過程是：物料從蒸發(fā)器的頂部加入，經(jīng)轉(zhuǎn)子上的料液分布器將其連續(xù)均勻地分布在加熱面上，隨即刮膜器將料液刮成一層極薄、呈湍流狀的液膜，并以螺旋狀向下推進(jìn)。在此過程中，從加熱面上逸出的輕分子，經(jīng)過短的路線和幾乎未經(jīng)碰撞就到內(nèi)置冷凝器上冷凝成液，并沿冷凝器管流下，通過位于蒸發(fā)器底部的出料管排出；殘液即重分子在加熱區(qū)下的圓形通道中收集，再通過側(cè)面的出料管中流出。

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由分子蒸餾的基本原理可以看出，分子蒸餾是一種區(qū)別于常規(guī)蒸餾的非平衡狀態(tài)下的特殊蒸餾。與常規(guī)蒸餾相比，分子蒸餾有如下無法比擬的特點(diǎn):

（1）操作溫度低，節(jié)省能耗

常規(guī)蒸餾是依靠物料混合物中不同物質(zhì)的沸點(diǎn)差進(jìn)行分離的，而分子蒸餾是靠不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)平均自由程的差別來進(jìn)行分離的，并不要求物料一定要達(dá)到沸騰狀態(tài)，只要分子從液相中揮發(fā)逸出，就可以實(shí)現(xiàn)分離。正因?yàn)榉肿诱麴s是在遠(yuǎn)離沸點(diǎn)下進(jìn)行操作，因此產(chǎn)品的能耗小。

（2）蒸餾壓強(qiáng)低，要求在高真空度下操作。

分子運(yùn)動(dòng)平均自由程與系統(tǒng)壓力成反比，只有加大真空度，才能獲得足夠大的平均自由程。研究指出，分子蒸餾的真空度高達(dá)0.1-100Pa。

（3）受熱時(shí)間短，降低熱敏性物質(zhì)的熱損傷。

由于分子蒸餾是利用不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)平均自由程的差別而實(shí)現(xiàn)分離的，其基本要求是加熱面與冷凝面的距離必須小于輕分子的運(yùn)動(dòng)平均自由程，這個(gè)距離通常很小，因此輕分子由液面逸出后幾乎未發(fā)生碰撞即射向冷凝面，所以受熱時(shí)間極短。研究測(cè)定指出，分子蒸餾受熱時(shí)間為幾秒或幾十秒，從而在很大程度上避免了物質(zhì)的分解或聚合。

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短程蒸餾(又叫分子蒸餾)是一種熱分離工藝，用于分離熱敏性產(chǎn)物。短程蒸餾的特點(diǎn)是產(chǎn)物停留時(shí)間短、工藝蒸發(fā)溫度低，力求讓蒸餾產(chǎn)物受到盡量小的熱應(yīng)力?？梢?，短程蒸餾是一種非常溫和的蒸餾過程。

短程蒸餾配套真空系統(tǒng)，通過降低操作壓力，達(dá)到降低產(chǎn)物沸點(diǎn)的目的。這是一種連續(xù)分離過程，其產(chǎn)物停留時(shí)間低至數(shù)十秒(而其他常規(guī)分離方法的停留時(shí)間達(dá)到數(shù)小時(shí)!)。

所以，在常規(guī)蒸餾工藝中(無論是連續(xù)的循環(huán)、膜式蒸餾，還是非連續(xù)的批次蒸餾)，由于高溫、長(zhǎng)停留時(shí)間而分解的產(chǎn)品，用短程蒸餾就能夠順利分離。例如，高分子有機(jī)化合物用常規(guī)蒸餾方法來分離時(shí)，較高工藝溫度(如超過200℃)會(huì)導(dǎo)致其熱敏性的分子鏈裂解。因此高分子有機(jī)化合物的分離幾乎都會(huì)使用短程蒸餾。

短程蒸餾的工藝壓力和溫度范圍通常在1到1x10-3 mbar、150到280℃。

短程蒸餾特別適合以下熱敏性產(chǎn)物的蒸餾、蒸發(fā)、濃縮和汽提：

分子蒸餾又稱為短程蒸餾，它的原理是在高真空度條件下操作，具有蒸餾壓力低、操作溫度低、受熱時(shí)間短、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于高分子量、高沸點(diǎn)、高粘度、熱敏性及易氧化物系的分離。1,8-桉葉油素和α-蒎烯是桉葉精油的主要組分，在醫(yī)藥化工領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，該文運(yùn)用分子蒸餾技術(shù)對(duì)以上2種物質(zhì)進(jìn)行分餾純化，為桉葉精油的精制提供新的工藝思路和參考。

研究結(jié)果表明，分子蒸餾能夠?qū)﹁袢~精油進(jìn)行有效的純化精制，桉葉初級(jí)精油經(jīng)過二級(jí)分子蒸餾精制后，餾出物中1,8-桉葉油素和α-蒎烯的含量分別為60.80%和31.58%，較一級(jí)分子蒸餾所得初級(jí)桉葉精油中含量分別提高了76.50%和55.72%。較傳統(tǒng)精油提純方法如水蒸氣蒸餾法、有機(jī)溶劑萃取法等具有明顯優(yōu)勢(shì)。

分子蒸餾技術(shù)作為一種綠色溫和的分離技術(shù)提純桉葉精油具有可行性，在純化過程中，不會(huì)對(duì)精油有效成分造成破壞，熱敏成分不易分解變質(zhì)，不會(huì)發(fā)生聚合等現(xiàn)象，可擺脫化學(xué)處理方法的束縛，真正保持其***的特性。隨著人們追求天然產(chǎn)品、回歸自然潮流的興起，新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，分子蒸餾技術(shù)必將因其***質(zhì)量、條件溫和的工藝特點(diǎn)而備受青睞。

短程分子蒸餾系統(tǒng)分離物質(zhì)的原理？

分子蒸餾是一種特殊的液體分離技術(shù)，它與傳統(tǒng)蒸餾依靠沸點(diǎn)差分離原理不同，而是靠不同物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)平均自由程的差別實(shí)現(xiàn)分離。分子蒸餾是一種在高真空下操作的蒸餾方法，蒸氣分子的平均自由程大于蒸發(fā)表面與冷凝表面之間的距離，從而可利用料液中各組分蒸發(fā)速率的差異，對(duì)液體混合物進(jìn)行分離。  

在一定溫度下，壓力越低，氣體分子的平均自由程越大。當(dāng)蒸發(fā)空間的壓力很低（100～10000mmHg），且使冷凝表面靠近蒸發(fā)表面，其間的垂直距離小于氣體分子的平均自由程時(shí)，從蒸發(fā)表面汽化的蒸氣分子，可以不與其他分子碰撞，直接到達(dá)冷凝表面而冷凝。當(dāng)液體混合物沿加熱板流動(dòng)并被加熱，輕、重分子會(huì)逸出液面而進(jìn)入氣相，由于輕、重分子的自由程不同，因此，不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動(dòng)距離不同，若能恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置一塊冷凝板，則輕分子達(dá)到冷凝板被冷凝排出，而重分子達(dá)不到冷凝板沿混合液排出。這樣，達(dá)到物質(zhì)分離的目的。

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分子蒸餾過程

短程蒸餾器還適合于進(jìn)行分子蒸餾。分子流從加熱面直接到冷凝器表面。分子蒸餾過程可發(fā)如下四步：

分子蒸餾分子從液相主體向蒸發(fā)表面擴(kuò)散

通常，液相中的擴(kuò)散速度是控制分子蒸餾速度的主要因素，所以應(yīng)盡量減薄液層厚度及強(qiáng)化液層的流動(dòng)。

分子蒸餾分子在液層表面上的自由蒸發(fā)

蒸發(fā)速度隨著溫度的升高而上升，但分離因素有時(shí)卻隨著溫度的升高而降低，所以，應(yīng)以被加工物質(zhì)的熱穩(wěn)定性為前提，選擇經(jīng)濟(jì)合理的蒸餾溫度。

分子蒸餾分子從蒸發(fā)表面向冷凝面飛射

蒸氣分子從蒸發(fā)面向冷凝面飛射的過程中，可能彼此相互碰撞，也可能和殘存于兩面之間的空氣分子發(fā)生碰撞。由于蒸發(fā)分子遠(yuǎn)重于空氣分子，且大都具有相同的運(yùn)動(dòng)方向，所以它們自身碰撞對(duì)飛射方向和蒸發(fā)速度影響不大。而殘氣分子在兩面間呈雜亂無章的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故殘氣分子數(shù)目的多少是影響飛射方向和蒸發(fā)速度的主要因素。

分子蒸餾分子在冷凝面上冷凝

只要保證冷熱兩面間有足夠的溫度差（一般為70~100℃），冷凝表面的形式合理且光滑則認(rèn)為冷凝步驟可以在瞬間完成，所以選擇合理冷凝器的形式相當(dāng)重要。

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