分子蒸馏技术

—李彩彩M201370197分子蒸馏简介相关文献讲解分子蒸馏简介产生背景基本概念原理及特点相关应用一、产生背景1、常规蒸馏通常是指将液相加热至沸腾后再将气相冷凝，从而实现混合物的分离，其实质是利用了不同物质间的沸点差来完成的。常规蒸馏→热敏性物质的分离无能为力2、真空蒸馏将物料放置在一加热釜中蒸发，并在釜外冷凝器后配置上真空系统，由于操作压力的降低，物料的沸点随之下降，从而使操作温度降低。其蒸发面上的实际操作压力仍然比较高↓热敏性、高沸点物系的分离无能为力问题出现了，如何解决？分子蒸馏技术突破了传统蒸馏利用沸点差实现分离的原理，通过利用分子运动平均自由程的差别实现物质的分离，从而使物料在远离沸点下进行蒸馏分离成为可能.分子蒸馏一种在高真空下操作的蒸馏方法，这时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二、基本概念分子碰撞分子与分子之间存在着相互作用力，当两分子离得较远时，分子之间的作用力表现为吸引力，但当两分子接近到一定程度后，分子之间的作用力会改变为排斥力，并随其接近距离的减小，排斥力迅速增加。当两分子接近到一定程度时，排斥力的作用使两分子分开。这种由接近而至排斥分离的过程．就是分子的碰撞过程。分子有效直径分子在碰撞过程中，两分子质心的最短距离（即发生斥离的质心距离）称为分子有效直径。分子运动自由程一个分子在相邻两次分子碰撞之间所经过的路程分子运动平均自由程任一分子在运动过程中都在不断变化自由程，而在一定的外界条件下，不同物质的分子其自由程各不相同。在某时间间隔内自由程的平均值称为平均自由程。影响分子自由程的因素及分离因素根据麦克斯韦速度分布，对单一气体的平均自由程λ可由下述公式进行计算：λ=2.33×10-2*T*p-1*δ-2式中：T—温度P—真空压力δ—分子的直径分子蒸馏的分离能力分子蒸馏用分离因素αM表示式中：P1、P2分别为轻重组分的蒸汽压M1、M2分别为轻重组分的分子量三、原理及特点1、分子蒸馏基本原理分子蒸馏过程（四步曲）(1)扩散：物料分子从液相主体向蒸发表面扩散。注意：液相中的扩散速度是控制分子蒸馏速度的主要因素(2)蒸发：物料分子在液层上自由蒸发速度随温度升高而增大,但分离因素却随温度升高而降低。(3)飞射：分子从蒸发面向冷凝面飞射。该过程中分子可能与残存的空气分子碰撞,也可能相互碰撞,但只要真空度合适,使蒸发分子的平均自由程大于或等于蒸发面与冷凝面之间的距离即可。(4)冷凝：轻分子在冷凝面上冷凝。如果冷凝面的形状合理且光滑并迅速转移,则可以认为冷凝是瞬间完成的分子蒸馏应满足的两个条件：①轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大越好；②蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子的平均自由程2、分子蒸馏技术的特点分子蒸馏技术的特点1.操作温度低2.蒸气压强低3.受热时间短4.不可逆性5.没有沸腾鼓泡现象6.分离程度及产品收率高7.无毒、无害、无污染、无残留3、分子蒸馏的适用范围1.分子蒸馏适用于不同物质分子量差别较大的液体混合物系的分离，特别是同系物的分离，分子量必须要有一定差别。2.分子蒸馏也可用于分子量接近但性质差别较大的物质的分离，如沸点差较大、分子量接近的物系的分离。3.分子蒸馏特别适用于高沸点、热敏性、易氧化（或易聚合）物质的分离4.分子蒸馏适宜于附加值较高或社会效益较大的物质的分离。5.分子蒸馏不适宜于同分异构体的分离4、分子蒸馏技术的局限性•由于分子蒸馏要求在高真空下进行分离,所需要的设备成本过高,结构复杂,设计技术要求高,相应的配套设备也多,投资过大,国内尚未见大规模运用;•分子蒸馏受设备结构和加热面积的限制,设备体积比常规蒸馏设备体积大,在大规模生产应用中有不少困难。5、分子蒸馏设备分子蒸馏器的模式（1）降膜式—结构简单。液膜靠重力自然分布下降，较厚，效率低，目前已很少使用；（2）刮膜式—依靠刮板成膜，较薄，分离效率高，但结构较降膜式复杂。现在国内、外的工业化装置以转子刮膜式为主。（3）离心式—依靠离心力成膜，很薄，蒸发效率最高，但结构也最复杂，造价高分子蒸馏器的模式（1）降膜式分子蒸馏器液膜厚度小,蒸馏物料可沿蒸发表面流动,停留时间短,热分解的危险性较小,蒸馏过程可以连续进行,生产能力大。很难保证所有的蒸发表面都被液膜均匀覆盖,液体流动时常发生翻滚现象,产生的雾沫也常溅到冷凝面上,影响分离效果。（2）刮膜式蒸发器其结构的主要特点是在刷膜式釜中设置一聚四氟乙烯制的转动刮板,既保证液体能够均匀覆盖蒸发表面,又可使下流液层得到充分搅动,从而强化了物料的传热和传质过程,提高了分离效能。（3）离心式蒸发器液膜在旋转的转盘表面形成的液膜极薄且分布均匀,蒸发速率和分离效率很高。受热时间更短,料液热裂解的几率低。连续处理量更大,因此该装置更适合于工业化连续性生产。分子蒸馏设备分子蒸馏设备：实验室设备分子蒸馏设备：中试型设备：MD-S150分子蒸馏设备：MD-S300分子蒸馏设备：MD-S500分子蒸馏设备：MD-S9001000吨/年分子蒸馏单甘脂装置分子蒸馏设备：MDL-150（离心式）四、相关应用石油化工方面塑料工业方面食品工业方面医药行业方面香料工业方面制药1酸性氯化物2氨基酸酯3葡萄糖衍生物4吲哚5萜酯6天然和合成维生素7互叶白千层油8辣椒碱9大蒜素的精制10川芎11当归12姜油13中草药有效成分的提纯化工1．醇类2.—酯3.乙二醇醚4.除草剂5.全能碳氢化合物6．杀虫剂7.硅油8.妥尔革柔油塑料1．环氧树脂2.环氧化油3.异氰酸盐4.增塑剂5.稳定剂石油化工1．盐基油2.亮库存油3.润滑油4.石蜡油5.沥青残留物6.焦油日化1．羊毛酯酸2.羊毛酯醇3.烷基多酣4.海藻、金雀花、褐苔、鲜花、根菜作物、辣椒的提取物香料香精1．广藿香油2.玫瑰油3.山苍子油4.桉叶油（茶树油）5.香茅油6.橙油7.紫罗兰酮相关文献讲解选题背景方法思路结果讨论FractionationandCharacterizationofaPetroleumResiduebyMolecularDistillationProcess一、选题背景1.Theupgradingofahigh-boilingatmosphericresidueorothercrudeoilfractionsisofsignifant.2.However,themaximumAEBPachievedformostatmosphericresiduebyvacuumdistillationis565°C3.Forhighertemperaturesawell-establishedmethoddoesnotexist.Soamethodologybasedonamoleculardistillation(MD)processwasimplemented：afallingfilmmoleculardistillation二、方法思路1.ThefallingfilmmoleculardistillationprototypewasusedforfractionatingAR-B.2.Toverifytheefficiencyofthemoleculardistillationprocesstofractionatethe400°CAR-B,physicochemicalpropertiesoftheproducts(fourdistillatecutsandfourresidues)weredetermined.Itincludedtheanalysisofviscosity,density,SARAfractionating,molecularweight,andelementalcompositionoffractions.3.ToextendedtheTBPCurveAEBP=456.4+0.1667TMD+1.64*10-4TMD2+4.13*10-6TMD3ThisequationisapplicabletoAEBPaboveto540°CandtheTBPcurvepresentsgreatcontinuityfromthistemperature.三、结果讨论1.TheconvertedmoleculardistillationoperatingconditionswereplottedinassociationwiththeTBPcurveofthecrudeoil“B”toextendthecurveuntil662°C.Atthistemperature,thedistillateyieldwas82.0%representingagainof11.7%intheamountofdistillatewhencomparedtoconventionaldistillation.theMDequipmentwascapabletogeneratefractionswitharemarkabledifferenceintheircomposition,satisfyingtheobjectiveoftheprocesssincethecomponentswithhigherstructuralcomplexitywereconcentratedasthemoleculardistillationtemperaturerose.FromtheSARAanalysis,itisexpectedthatthepolarityoftheresiduefractionsfromMDincreaseasthefractionbecameheavier.Theend-cutresidues(662°C+)hadthehighestpolaritybecauseofthehighestasphaltenecontentamongallfractionsConclusionmoleculardistillationequipmentwasanefficientwaytoproducefractionswithlowerproportionofcompoundswithcomplexmolecularstructures,andtheoperationconditionsofthemoleculardistillationprocessgeneratedistillatecutswithanAEBPabove600°Cwithoutrisksofthermaldegradation.Thisisanimportantresultsinceitincreasesthescopeofthecharacterizationofthecrudeoil.Enrichmentofcuminaldehydeandp-mentha-1,4-dien-7-alincumin(CuminumcyminumL.)oilbymoleculardistillation一、选题背景Inrecentyears,extensivestudieswereconductedonfunctionalactivitiesofcuminoil(CUO),includingantimicrobial,insect-resistant,antioxidant,stomachic,anti-epileptic,anticancer，andanti-diabetic.Thefunctionalactivitiesweredeterminedbythecomponentsofthecuminoil.Ourpreliminarystudyshowedthatcuminaldehyldeandp-1,4-mentha-dien-7-alwerethemajorcomponentsofCUO,andtheywereprobablytheactiveingredients.Sothee