短程真空分子蒸餾儀 實(shí)驗(yàn)室小型提純分離裝置

分子蒸餾技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)展摘要分子蒸餾技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型的液-液分離技術(shù)，現(xiàn)已在很多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。綜合評述了分子蒸餾的基本原理、過程技術(shù)特點(diǎn)、常用設(shè)備及其優(yōu)缺點(diǎn)。工業(yè)應(yīng)用及過程模型化的研究進(jìn)展。并對分子蒸餾過程技術(shù)的前景提出了一些展望。
前言分子蒸餾[1]又叫短程蒸餾，是一種在高真空下，利用不同物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)平均自由程的差異來實(shí)現(xiàn)分離的液-液分離技術(shù)。該技術(shù)具有蒸餾溫度低、受熱時(shí)間短、分離程度高、系統(tǒng)能耗低等特點(diǎn)，并且該分離技術(shù)為不可逆過程，不存在沸騰及鼓泡現(xiàn)象。因此適用于分離高沸點(diǎn)、熱敏性和易氧化的物質(zhì)，能解決常規(guī)蒸餾技術(shù)所不能解決的問題。目前已廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)中。
1 分子蒸餾過程技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)分子蒸餾是指在高真空的條件下，液體分子受熱從液面逸出，利用不同分子平均自由程差導(dǎo)致其表面蒸發(fā)速率不同而達(dá)到分離的方法[2]。分子分離過程如圖所示，經(jīng)過預(yù)熱處理的待分離料液從進(jìn)口沿加熱板自上而下流入，受熱的液體分子從加熱板逸出。由于冷凝和蒸發(fā)表面的間距一般小于或等于蒸發(fā)分子的平均自由程，逸出分子可以不經(jīng)過分子碰撞而直接到達(dá)冷凝面冷凝，后進(jìn)入輕組分接受罐。重組分分子由于平均自由程小，不能到達(dá)冷凝板，從而順加熱板流入重組分接收罐中，這樣就實(shí)現(xiàn)了輕重組分的分離[3]。
2 分子蒸餾的基本過程根據(jù)分子蒸餾的基本理論，可將蒸餾過程分解為以下5個(gè)步驟：①物料在加熱面上形成液膜；②分子在液膜表面上自由蒸發(fā)；③分子從加熱面向冷凝面的運(yùn)動(dòng)；④輕分子在冷凝面上被捕獲，重分子返回物料液膜；⑤餾出物和殘留物的收集。

應(yīng)用領(lǐng)域：

精細(xì)化工，如芳香油提純.高聚物中間體的純化.羊毛脂的提取等等

醫(yī)藥領(lǐng)域：如提取天然維生素AE等.制取氨基酸及葡萄糖的衍生物等等

食品行業(yè)：如精制魚油.油脂脫酸.精制高碳醇.混合油脂的分離等等

其他領(lǐng)域：石油行業(yè)，日用化學(xué)，環(huán)保領(lǐng)域等等

(3)刮膜式分子蒸餾器
刮膜式分子蒸餾器是目前應(yīng)用為廣泛的一類分子蒸餾設(shè)備，它是對降膜式分子蒸餾器的有效改進(jìn)，與降膜式的區(qū)別在于刮膜器的引入。利用刮膜器，可將料液在蒸發(fā)面上刮成厚度均勻，且連續(xù)更新的渦流液膜，從而大大增強(qiáng)了傳質(zhì)和傳熱效率，并能有效控制液膜的厚度(0.25～0.76mm)、均勻性以及物料的停留時(shí)間，使蒸餾效率明顯提高，熱分解的可能性顯著降低。
目前，刮膜式分子蒸餾器是市場的主流，國內(nèi)外的許多企業(yè)均生產(chǎn)此類分子蒸餾器。德國UIC公司是專業(yè)生產(chǎn)刮膜式分子蒸餾器的企業(yè)，其產(chǎn)品包括KD系列和KDL系列。KD系列的設(shè)備主體由不銹鋼制成，主要用于中試和工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)；KDL系列的設(shè)備主體由硼硅玻璃制成，適用于實(shí)驗(yàn)室科研或小批量高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)。

4工業(yè)化應(yīng)用現(xiàn)狀
1石油化工。在石油化工生產(chǎn)中，研究者已經(jīng)成功地利用分子蒸餾技術(shù)處理硅油、聚乙二醇、聚乙二醇醚、丙烯腈、胺、雙酚類、己內(nèi)酰胺、過氧化異丙苯、鄰苯二甲酸二辛酯、環(huán)氧樹脂、甘醇、松脂等。Alexander等利用分子蒸餾技術(shù)還成功地實(shí)現(xiàn)了廢機(jī)油的回收，從石油中獲得高品位潤滑劑的原料。
2油脂加工。目前，分子蒸餾技術(shù)主要應(yīng)用在油脂類物質(zhì)的分離、提純和蒸餾。如，從脂肪乳液中分離農(nóng)藥，化妝品、香料的脫臭，從硅油中分離單體，從含甘油三酸酯的酯化制造甘油——酸酯乳化劑，各種鏈?zhǔn)街舅岬姆蛛x，環(huán)氧樹脂的蒸餾。
3食品。Batistella等利用分子蒸餾技術(shù)從棕櫚油中回收類胡蘿卜素，鐘耕等利用分子蒸餾技術(shù)從脫蠟的甜橙油中提取胡蘿卜素，產(chǎn)價(jià)和純度高，比傳統(tǒng)提取胡蘿卜素的方法(皂化萃取，吸附和酯基轉(zhuǎn)移法)效果好。傅紅等利用多級分子蒸餾技術(shù)從深海魚中提取多不飽和脂肪酸，得到含高碳鏈不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.96%的魚油產(chǎn)品。張忠義等采用超臨界CO2流體萃取技術(shù)和分子蒸餾技術(shù)對大蒜化學(xué)成分進(jìn)行萃取與分離，在極低的溫度下得到4種主要成分，與普通蒸餾相比，分子蒸餾溫度低，受熱時(shí)間短，更適合大蒜有效成分的分離。
4香精香料。任艷奎等利用分子蒸餾技術(shù)對玫瑰精油的提純進(jìn)行研究，優(yōu)化提取工藝，得到了純度達(dá)86%以上的玫瑰油。應(yīng)安國等利用分子蒸餾技術(shù)對合成胡椒基丁醚產(chǎn)物進(jìn)行提純得到了純度為98.35%的胡椒基丁醚。胡海燕等利用分子蒸餾技術(shù)有效提高廣藿香油中廣藿香醇和廣藿的含量。黃敏等利用分子蒸餾技術(shù)從天然香料山蒼子油，肉桂油中分離純化檸檬醛，肉桂醛，獲得了滿意的工藝條件。王發(fā)松等采用分子蒸餾技術(shù)對毛葉木姜子果揮發(fā)油中所含檸檬醛進(jìn)行了分離純化工藝的研究，所得檸檬醛的純度達(dá)到了95%。