分子蒸馏技术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运动理论的深入研究以及真空蒸馏技术的不断发展而逐渐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中的一个重要分支。
分子蒸馏也称短程蒸馏,是一种在高真空下(残气分子的压力<0.1Pa)进行的连续蒸馏过程。分子蒸馏过程与传统的蒸馏过程不同,传统蒸馏是在沸点温度下进行分离的,蒸发与冷凝过程是可逆的,液相与汽相间会形成平衡状态。分子蒸馏过程是一个不可逆的,并且在远离物质常压沸点温度下进行的蒸馏过程,更确切地说,它是分子蒸发的过程。
短程分子蒸馏根据待分离混合物中各组分挥发度的差别、要求的分离程度、操作条件等选择合适的蒸馏方式。陕西先进短程分子蒸馏实验
分子蒸馏条件
1、 残余气体的分压必须很低,使残余气体的平均自由程长度是蒸馏器和冷凝器表面之间距离的倍数。
2、 在饱和压力下,蒸汽分子的平均自由程长度必须与蒸发器和冷凝器表面之间距离具有相同的数量级。
在这此理想的条件下,蒸发在没有任何障碍的情况下从残余气体分子中发生。所有蒸汽分子在没有遇到其它分子和返回到液体过程中到达冷凝器表面。蒸发速度在所处的温度下达到可能的最大值。蒸发速度与压力成正比,因而,分子蒸馏的馏出液量相对比较小。
在大中型短程蒸馏中,冷凝器和加热表面之间的距离约为20~50mm,残余气体的压力为10-3mbar时,残余气体分子的平均自由程长度约为2倍长。短程蒸馏器完全能满足分子蒸馏的所有必要条件。
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短程分子蒸馏器是一个工作在1~0.001mbar压力下热分离技术过程,它较低的沸腾温度,非常适合热敏性、高沸点物。其基本构成:带有加热夹套的圆柱型筒体,转子和内置冷凝器;在转子的固定架上精确装有刮膜器和防飞溅装置。内置冷凝器位于蒸发器的中心,转子在圆柱型筒体和冷凝器之间旋转。
短程蒸馏器由外加热的垂直圆筒体、位于它的中心冷凝器及在蒸馏器和冷凝器之间旋转的刮膜器组成。
蒸馏过程是:物料从蒸发器的顶部加入,经转子上的料液分布器将其连续均匀地分布在加热面上,随即刮膜器将料液刮成一层极薄、呈湍流状的液膜,并以螺旋状向下推进。在此过程中,从加热面上逸出的轻分子,经过短的路线和几乎未经碰撞就到内置冷凝器上冷凝成液,并沿冷凝器管流下,通过位于蒸发器底部的出料管排出;残液即重分子在加热区下的圆形通道中收集,再通过侧面的出料管中流出。
分子蒸馏是一种特殊的液—液分离技术,它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理,而是与被蒸馏混合物的分子量的大小有关,能够实现远离沸点下的操作,分子量差异越大,分子自由程相差越大,馏出物就越纯。这里的分子自由程(用λ表示)是指一个分子相邻两次碰撞之间所走的路程。
在高真空的条件下,液体混合物沿着加热板流动被加热,根据不同分子量物质的分子平均自由程的不同,它们在汽化表面与冷凝表面之间分子平均自由程的大小以及蒸发度也明显的不同,轻组分分子的分子平均自由程的大,而重组分分子的分子平均自由程小,使得轻组分恰好能到达冷凝板上面被冷凝,使其沿冷凝板留下;而重组分分子因达不到冷凝板而沿着加热板留下,从而将不同物质进行分离。
短程分子蒸馏一种在高真空下操作的蒸馏方法。
短程蒸馏特色:
真空度高、蒸馏温度低。系统真空度:0.001mbar
传热系数大、蒸发效率高:于旋转的刮膜装置将物料在蒸发筒体内表面刮成均匀的薄膜,有效降低了热阻,在极高的真空度下,使得易蒸发物质非常容易从物料中蒸馏分离出来;由于筒体内表面与刮膜器之间的液膜处于剧烈的湍动状态,物料中的不同组份传递以及与加热夹套内的加热介质的热量传递都非常高效;此外,由于筒体内表面的高光洁度以及刮膜器的不停运动,使得加热面不容易结焦、结垢,也有助于增大总传热系数,提高蒸发效率。
受热时间短:进入短程蒸馏器的物料由分配盘均匀分布到垂直的加热面上,在重力和刮膜器的双重作用下沿长度有限的加热面呈螺旋下转,在蒸发器内的停留时间很短,一般为几秒~几十秒(平均停留时间与加热面长度、刮膜器的形式及物料的特性、膜厚等参数相关)。此外,短程蒸馏器的“无死体积”设计,避免了物料在分配盘、加热面和刮膜系统等部位堆积,减少了热敏性物质的热聚合和热分解。
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短程分子蒸馏是一种近几年发展迅速的分离技术,它可以解决具有热敏性、高沸点等性质的物质的分离问题。陕西先进短程分子蒸馏实验
分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术,在高真空状态下,使蒸气分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离,从而可利用料液中各组分蒸发速率的差异,对液体混合物进行分离产品特点:1、远低于物料沸点的温度下操作,而且物料停留时间短;利于高沸点、热敏及易氧化物料的分离2、有效地脱除液体中的物质如有机溶剂、臭味等,对于采用溶剂萃取后液体的脱溶是非常有效的方法3、可有选择蒸挥发出产物,去除其它杂质,通过多级分离可同时分离2种以上的物质4、蒸馏真空度高,真空度可达5mmHg以下,其内部可以获得很高的真空度,通常分子蒸馏在很低的压强下进行操作,因此物料不易氧化受损5、蒸馏液膜薄,传热效率高,膜厚度小于6、分离程度更**子蒸馏能分离常规不易分开的物质7、没有沸腾鼓泡现象,分子蒸馏是液层表面上的自由蒸发,在低压力下进行,液体中无溶解的空气,因此在蒸馏过程中不能使整个液体沸腾,没有鼓泡现象8、物理分离法,无毒、无害、无污染、无残留,可得到纯净安全的产物9、刮板系统由PTFE材料和SS316L不锈钢材料制成,具有极高抗腐蚀的功效;10、进料罐可选实现预加热功能,最高温度300度。陕西先进短程分子蒸馏实验