1、分離溫度低
普通蒸餾需要在物料沸點溫度進行,而分子蒸餾是根據(jù)不同種類的分子逸出液面后的平均自由程不同的性質(zhì)來實現(xiàn)分離的,因而分子蒸餾可以低于物料沸點進行,這是分子蒸餾與常規(guī)蒸餾的本質(zhì)區(qū)別,被分離物料只要存在著溫度差就能分離。由于分離溫度遠低于物質(zhì)的沸點,分子蒸餾可有效地避免被分離物質(zhì)受熱分解,且效率高。
2、蒸餾壓力小,真空度高
由于分子蒸餾設備的特殊結構,系統(tǒng)內(nèi)真空度較高,壓力小于1Pa,根據(jù)克拉伯龍方程,壓力的減小進一步降低了蒸餾溫度,因而可有效避免易氧化物質(zhì)的氧化分解。另外,對于混合液中的低分子物質(zhì)(如有機溶劑、臭味物質(zhì)等)的脫除,分子蒸餾較常規(guī)蒸餾有效得多。
3、受熱時間短
分子蒸餾裝置加熱面與冷凝面的距離小于輕分子的平均自由程,液面逸出的輕分子幾乎未經(jīng)碰撞就達到冷凝面,因此受熱時問很短。此外物料液膜厚度約為0.25~0.5mm,使液面與加熱面的面積幾乎相等,這樣物料在蒸餾過程中受熱時問就變得更短,一般是幾秒至幾十秒之問,能很好地保護物料的顏色及天然品質(zhì)。由于分子蒸餾溫度低,受熱時問短,因此它很適合對高沸點、熱敏性、易氧化物料進行有效分離。
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分子蒸餾塔能在短時間內(nèi),將相同分子量的產(chǎn)品集中到一起,并將不同分子量的產(chǎn)品分別歸類,以供使用。它的特點是熱接觸時間短、分離距離短、真空度高,故可以實現(xiàn)低溫、高真空的理想操作,較好的防止原料的某些成分裂解、膠化等傾向,高收率、低能耗的標準。
分子蒸餾的工作原理
分子蒸餾是一種特殊的液--液分離技術,不同于傳統(tǒng)蒸餾依靠沸點差分離原理,而是靠不同物質(zhì)分子運動平均自由程的差別實現(xiàn)分離。
當液體混合物沿加熱板流動并被加熱,輕、重分子會逸出液面而進入氣相,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距離不同,若能恰當?shù)卦O置一塊冷凝板,則輕分子達到冷凝板被冷凝排出,而重分子達不到冷凝板沿混合液排出。這樣,達到物質(zhì)分離的目的。
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分子蒸餾是一種在高真空下操作的蒸餾方法,這時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,對液體混合物進行分離。
在一定溫度下,壓力越低,氣體分子的平均自由程越大。當蒸發(fā)空間的壓力很低(10-2 ~10-4 mmHg),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,從蒸發(fā)表面汽化的蒸氣分子,可以不與其他分子碰撞,直接到達冷凝表面而冷凝。
分子蒸餾工作原理
分子蒸餾是一種特殊的液--液分離技術,它不同于傳統(tǒng)蒸餾依靠沸點差分離原理,而是靠不同物質(zhì)分子運動平均自由程的差別實現(xiàn)分離。
當液體混合物沿加熱板流動并被加熱,輕、重分子會逸出液面而進入氣相,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距離不同,若能恰當?shù)卦O置一塊冷凝板,則輕分子達到冷凝板被冷凝排出,而重分子達不到冷凝板沿混合液排出。這樣,達到物質(zhì)分離的目的。
分子蒸餾(Molecular Distillation)又叫短程蒸餾(Shortpath- distillation),分子蒸餾技術屬于一種高新技術。它是一項較新的尚未廣泛應用于工業(yè)化生產(chǎn)的液—液分離技術,特別適用于高沸點、熱敏性及易氧化物系的分離,其應用能解決大量常規(guī)蒸餾技術所不能解決的問題。由于其具有蒸餾溫度低于物料的沸點、蒸餾壓強低、受熱時間短、分離程度高等特點,因而能降低高沸點物料的分離成本,極好地保護了熱敏物料的特點品質(zhì)。分子蒸餾技術的應用領域十分廣闊,目前可應用分子蒸餾生產(chǎn)的產(chǎn)品有數(shù)百種。分子蒸餾技術具有操作溫度較低、蒸餾壓強低、物料受熱時間短、物料分離效率高的有點,但由于分子蒸餾要求在高真空下進行分離,所需要的設備成本過高,結構復雜,設計技術要求高,相應的配套設備也多,投資過大,國內(nèi)尚未見大規(guī)模運用,并且分子蒸餾受設備結構和加熱面積的限制,設備體積比常規(guī)蒸餾設備體積大,在大規(guī)模生產(chǎn)應用中有不少困難。短程分子蒸餾設備哪家好?
分子蒸餾原理示意
分子蒸餾的實現(xiàn)過程,簡單地說,加熱混合液體后,物料分子受熱蒸發(fā)逸出液面,其中輕重分子的平均自由程不同,輕分子的自由程大,而重分子的自由程小。因此在離液面小于輕分子自由程、而大于重分子的自由程的某處,設置一冷凝面,輕分子就會在抵達該冷凝面時而被冷凝,冷凝后輕分子組分無法實現(xiàn)動態(tài)平衡,就會不斷從液面逸出被冷凝面捕獲,而重分子則因到不達冷凝面,很快就趨于動態(tài)平衡,從而實現(xiàn)混合物的分離。
另外常規(guī)真空蒸餾因為依靠沸點差,因此蒸餾過程中需要在沸點溫度下進行,而分子蒸餾只要滿足一定的蒸發(fā)率即可,因此操作溫度都低于其沸點溫度。因此這點上,分子蒸餾較常規(guī)蒸餾,被分離物質(zhì)更不易分解或聚合。
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分子蒸餾的幾個特點。
首先普通的真空蒸餾都是在沸點溫度下進行分離,而分子蒸餾時可以在任何溫度下進行的,只要冷熱兩面間存在溫差,就可以達到分離目的。
第二,普通的蒸餾時蒸發(fā)與冷凝的可逆過程,液相與氣相間可以形成相平衡狀態(tài),但分子蒸餾過程中,從蒸發(fā)表面逸出的分子直接飛向冷凝面,中間不會與其他分子發(fā)生碰撞,理論也沒有返回到蒸發(fā)液面的可能性,因此,分子蒸餾是不可逆的。
第三,因在沸點溫度下,所以普通真空蒸餾有鼓泡、沸騰的現(xiàn)象,而分子蒸餾是液層表面上的自由蒸發(fā),不會有鼓泡沸騰的現(xiàn)象。
第四,表示普通真空蒸餾分餾能力的分離系數(shù),與組分的蒸氣壓之比有關;而表示分子蒸餾分離能力的分離系數(shù),則與組分的蒸氣壓和相對分子量之比有關,并可由相對蒸發(fā)速度求出。
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