分子蒸馏工作原理
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,而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。
当液体混合物沿加热板流动并被加热,轻、重分子会逸出液面而进入气相,由于轻、重分子的自由程不同,因此,不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同,若能恰当地设置一块冷凝板,则轻分子达到冷凝板被冷凝排出,而重分子达不到冷凝板沿混合液排出。这样,达到物质分离的目的。
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。 短程分子蒸馏系统的原理。宝山区官方短程分子蒸馏系统诚信为本
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。(其原理如上图所示)分子蒸馏作为一种物理分离技术,能解决大量常规技术分离难于解决的问题,生产过程绿色清洁,具有良好的应用前景。青浦区全新短程分子蒸馏系统担心短程分子蒸馏系统耐化学性?耐化学腐蚀,适应含有化学物质的物料分离环境!
由分子蒸馏的基本原理可以看出,分子蒸馏是一种区别于常规蒸馏的非平衡状态下的特殊蒸馏。与常规蒸馏相比,分子蒸馏有如下无法比拟的特点:
(1)操作温度低,节省能耗
常规蒸馏是依靠物料混合物中不同物质的沸点差进行分离的,而分子蒸馏是靠不同物质的分子运动平均自由程的差别来进行分离的,并不要求物料一定要达到沸腾状态,只要分子从液相中挥发逸出,就可以实现分离。正因为分子蒸馏是在远离沸点下进行操作,因此产品的能耗小。
(2)蒸馏压强低,要求在高真空度下操作。
分子运动平均自由程与系统压力成反比,只有加大真空度,才能获得足够大的平均自由程。研究指出,分子蒸馏的真空度高达0.1-100Pa。
(3)受热时间短,降低热敏性物质的热损伤。
由于分子蒸馏是利用不同物质分子运动平均自由程的差别而实现分离的,其基本要求是加热面与冷凝面的距离必须小于轻分子的运动平均自由程,这个距离通常很小,因此轻分子由液面逸出后几乎未发生碰撞即射向冷凝面,所以受热时间极短。研究测定指出,分子蒸馏受热时间为几秒或几十秒,从而在很大程度上避免了物质的分解或聚合。
短程分子蒸馏系统特别适合以下热敏性产物的蒸馏、蒸发、浓缩和汽提:
制药业:
原料药、天然及合成维生素、稳定剂
精细化学品:
脱除硅油、树脂、聚合物中的单体,脱除预聚物中的异氰酸酯,脱除各种树脂中的溶剂和低聚物
香精香料:
从二酯和三酯中蒸馏单甘油酯,提纯欧米伽-3脂肪酸
石油化工:
蒸发分馏石油中的油组分和蜡组分,再分馏蜡组分得到硬蜡和超硬蜡,润滑油的生产
塑料行业:
聚氨酯预聚物,环氧树脂,丙烯酸酯,多元醇,塑化剂。
短程分子蒸馏系统的技术优势。
市面上的分子蒸馏设备有三种,一种是降膜式分子蒸馏器,使用重力使蒸发面上的物料变为液膜降下,效率不高,故而接近淘汰;一种是刮膜式分子蒸馏装置,该装置在降膜式分子蒸馏器的基础上设置了一硬碳或聚四氟乙烯制的转动刮板,通过刮板的转动使得***液层得到充分搅拌并加快蒸发面液层的更新,从而提高了效率。因此在我国得到了较大范围的普及,但液体分配装置一直难以完善;一种是离心式分子蒸馏装置,该装置通过高速旋转转盘形成薄膜,同时加热蒸发使之凝缩,是目前较为理想的装置。但因为要求要有高速旋转的转盘和真空密封技术,价格偏高。
随着我国社会的高速发展,人们对食品的要求趋向***,精深加工的食品势必会赢得更多人的喜爱。从这点看,分子蒸馏设备生产企业要加大科研投入,研发出更适应市场需求的食品机械设备。
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鉴于短程分子蒸馏器工作原理,为了提高轻组份从液相主体中向蒸发面扩散的速度,采用刮膜型式,把物料均匀地在加热面上刮成很薄的膜,使混合液体中轻组份从液相主体向蒸发面的扩散速度达到比较大,扩散时间很短.在设备内部精确放置内置冷凝器,使加热面与冷凝面之间的距离小于或等于轻组份的分子平均自由程,由蒸发面逸出的分子毫无阻碍地飞射及凝集到冷凝面上,使轻组份的收集积聚达到较快的极限速度.轻组份的瞬间凝聚,几乎不会有阻力降,因此能确保设备内部保持高真空。
分子平均自由程λ=8.589 n/p (T/M)1/2
n 物料粘度
p 相对压力
T 相对温度
M 分子量
因此决定分子平均自由程的因素是真空度,加热温度,粘度及分子量.真空度越高(相对压力越低),分子平均自由程越大,温度越高, 分子平均自由程越大,分子平均自由程越小.因此,调节真空度是改变分子平均自由程有效的参数,可根据具体情况即操作成本而定.提高温度也可以增加分子平均自由程,同时也能提高轻组份的饱和蒸汽压,对提重分离能力有较大帮助,但对产品品质会产生负面影响 宝山区官方短程分子蒸馏系统诚信为本
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