分子蒸馏利用的则是物质间不同的分子运动平均自由程来实现分离。什么是分子运动平均自由程?一个分子连续两次碰撞间飞行距离的平均值。它的大小取决于分子的密度。因此进行分子蒸馏需要满足的是混合物分子的平均自由程需要存在差异,且差异越大越好。而要满足足够大的分子运动平均自由程,就需要保证足够的低压,因此分子蒸馏的真空度比普通真空蒸馏要高很多。
分子蒸馏的实现过程,简单地说,加热混合液体后,物料分子受热蒸发逸出液面,其中轻重分子的平均自由程不同,轻分子的自由程大,而重分子的自由程小。因此在离液面小于轻分子自由程、而大于重分子的自由程的某处,设置一冷凝面,轻分子就会在抵达该冷凝面时而被冷凝,冷凝后轻分子组分无法实现动态平衡,就会不断从液面逸出被冷凝面捕获,而重分子则因到不达冷凝面,很快就趋于动态平衡,从而实现混合物的分离。
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分子蒸馏技术稳步发展 前景一片大好
在蒸馏的技术应用上,包括蒸馏酒、蒸馏水以及分子蒸馏三种。其中,分子蒸馏是一种在高真空下操作的蒸馏方法,这时蒸汽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。
20世纪30年代出现分子蒸馏技术,并在60年代开始工业化反应,国内于80年代中期开始分子蒸馏技术研发,在二十世纪后期,该项技术已广泛应用于石油化工、食品香料等领域,适用于天然物质的提取与分离且没有鼓泡现象。
作为一种特殊的新型分离技术,分子蒸馏在任何温度下均可进行分离,在分子蒸馏过程中,从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上,中间不与其它分子发生碰撞,因此,蒸馏过程是不可逆的。分子蒸馏具有蒸馏温度低、真空度高、传热效率高、受热时间短、分子程度高、耗能小等优点。
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分子蒸馏是一种在高真空度下进行液液分离操作的连续蒸馏过程。 在高真空度条件下 ,由于分子蒸馏器的加热面和冷凝面之间距离小于或等于被分离物料的分子平均自由程 ,当分子从加热面上形成的液膜表面上进行蒸发时 ,分子间相互发生碰撞 ,无阻拦地向冷凝面运动并在冷凝面上冷凝 ,从而达到分离目的国外在 20 世纪 30 年代出现分子蒸馏技术 ,并在 60 年代开始工业化反应。 国内于 80 年代中期开始分子蒸馏技术研发。 目前 ,该项技术已广泛应用于石油化工、食品香料等领域 ,特别适用于天然物质的提取与分离。
分子蒸馏作为一种特殊的液体分离技术,不同于传统蒸馏沸点差的分离原理,它靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。即当液体混合物沿加热板流动并被加热,分子会逸出液面而进入气相,由于不同分子的自由程不同,因此不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同,轻分子达到冷凝板排出,而重分子沿混合液排出。这样就达到了物质分离的目的。
分子蒸馏是一种在高真空下操作的蒸馏方法,由于蒸气分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面间的距离,因此可利用各组分蒸发速率的差异对液体混合物进行分离。
分子蒸馏操作注意事项:
1、分子蒸馏装置需要严格控制各效分离器的液面,使其处于使用要求的位置。
2、在分子蒸馏装置容易析出结晶的物料时,易发生管路、板式蒸发器、阀门等的堵塞现象,需用真空抽位或者定期用水冲洗保持畅通。
3、经常调校分子蒸馏装置仪表使其灵敏可靠。若发现仪表失灵,要及时处理。
4、分子蒸馏装置需要经常对设备、管路进行严格检查,特别是视镜玻璃要适时更换,以防因腐蚀造成事故。
5、检修设备前要泄压泄料,并用水冲洗降温,去除设备内残存的腐蚀性液体。
6、操作人员应穿戴好防护衣物,避免高温液体及蒸汽造成人身伤害。
分子蒸馏设备主要包括:分子蒸发器、脱气系统、进料系统、加热系统、冷却真空系统和控制系统。
分子蒸馏设备
在沸腾的薄膜和冷凝面之间的压差是蒸汽流向的驱动力,对于微小的压力降就会引起蒸汽的流动。在1mbar下运行要求在沸腾面和冷凝面之间非常短的距离,基于这个原理制作的蒸馏器称为短程蒸馏器。短程蒸馏器(分子蒸馏)有一个内置冷凝器在加热面的对面,并使操作压力降到0.001mbar。
短程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。
分子蒸馏设备操作方式及保养。海南分子蒸馏设备维修
分子蒸馏设备在食品分离的作用?海南分子蒸馏设备维修
常用的分子蒸馏设备
(1)降膜式分子蒸馏设备,该类设备主要由圆筒形的蒸发面与内置的冷凝器组成,分子蒸馏过程中从蒸发器的顶部流入,底部流出。化合物从顶部流入后再重力的作用下在蒸发表面形成自上而下的具有流动性的液膜。降膜式设备采用膜式蒸馏,相对于釜式蒸馏设备更容易逸出,加热时间更短。
(2)刮膜式分子蒸馏设备,该类设备在蒸馏器的内部设计有一个成膜转子,化合物从顶部流入后在成膜转子的作用下形成了比较均匀的薄膜,从而增加了单位液体的蒸发表面积。蒸馏过程中,成膜转子不断运动和旋转,蒸发器内不断形成新的液膜,并呈现出湍流的状态。成膜转子有利于获得均匀的蒸发液膜,还有利于保证液膜受热的均匀性,可以防止液膜的局部过热现象。
(3)离心式分子蒸馏设备,该类设备在蒸馏器内设计一个高速旋转的圆锥盘,在离心力的作用下扩散成极薄的液膜,并且非常均匀。圆锥盘提高了液膜的均匀性,增强了液膜内部的传热作用。圆锥盘的安装和布置比较复杂,对于真空性的要求高。
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