上海專業(yè)短程分子蒸餾實驗

來源: 發(fā)布時間:2023-09-04

分子蒸餾亦稱短程蒸餾,它是一項較新的尚未廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的液-液分離技術(shù),其應(yīng)用能解決大量常規(guī)蒸餾技術(shù)所不能解決的問題。



一套完整的分子蒸餾設(shè)備主要包括:分子蒸發(fā)器、脫氣系統(tǒng)、進料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻真空系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。分子蒸餾裝置的重要部分是分子蒸發(fā)器,其種類主要有3種:(1)降膜式:為早期形式,結(jié)構(gòu)簡單,但由于液膜厚,效率差,當今世界各國很少采用;(2)刮膜式:形成的液膜薄,分離效率高,但較降膜式結(jié)構(gòu)復(fù)雜;(3)離心式:離心力成膜,膜薄,蒸發(fā)效率高,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,真空密封較難,設(shè)備的制造成本高。為提升分離效率,往往需要采用多級串聯(lián)使用而實現(xiàn)不同物質(zhì)的多級分離。


短程分子蒸餾在生物提純中使用。上海專業(yè)短程分子蒸餾實驗

短程分子蒸餾實驗

短程分子蒸餾,也叫分子蒸餾,是一種近幾年發(fā)展迅速的分離技術(shù),它可以解決具有熱敏性、高沸點等性質(zhì)的物質(zhì)的分離問題。說是叫蒸餾,其實原理并不一樣,普通蒸餾依靠的是沸點差異,而分子蒸餾則靠的是分子平均自由程。自由程是啥?就是一個分子和其他分子相繼碰撞兩次之間經(jīng)過的直線距離(粗略理解意思就是這個分子熱運動能跑多遠),平均自由程就是個統(tǒng)計上的平均結(jié)果了。

分子蒸餾和普通蒸餾的比較

上面這個就是分子蒸餾與普通蒸餾的比較,分子蒸餾技術(shù)具有幾大特點。1)蒸餾蒸真空度  分子蒸餾儀可以創(chuàng)造一個高真空度系統(tǒng)環(huán)境的重要因素是其具有很好的密封性,內(nèi)部壓力可降至0.1Pa 以下。2)蒸餾溫度低。分子蒸餾分離利用的是分子平均自由程的不同,因此蒸餾溫度遠低于原料沸點,解決高附加值化學(xué)品熱敏性的問題。3)分離效率高。短程分子蒸餾過程由于其不可逆性,使其能夠分離普通蒸餾無法分離的物料,這一特點使得分子蒸餾技術(shù)可以應(yīng)用在要求產(chǎn)物高純度的食品及醫(yī)藥領(lǐng)域。4)物料受熱時間短。分子蒸餾儀的刮膜器使得物料在蒸發(fā)器表面形成均勻的薄膜增大了蒸發(fā)面積,使蒸餾時間更短,降低了物料長時間受熱分解的幾率,使得分離更加高效,節(jié)約了時間成本。


上海專業(yè)短程分子蒸餾實驗短程分子蒸餾有哪些優(yōu)點。

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鑒于分子蒸餾在原理上根本區(qū)別于常規(guī)蒸餾, 因而它具備著許多常規(guī)蒸餾無法比擬的優(yōu)點。

  1、操作溫度低。

  常規(guī)蒸餾是靠不同物質(zhì)的沸點差進行分離的, 而分子蒸餾是靠不同物質(zhì)分子運動自由程的差別進行分離的,因此, 后者是在遠離(遠低于)沸點下進行操作的。

  2、蒸餾壓強低。

  由于分子蒸餾裝置獨特的結(jié)構(gòu)形式, 其內(nèi)部壓強極小, 可以獲得很高的真空度。同時, 由分子運動自由程公式可知, 要想獲得足夠大的平均自由程, 可以通過降低蒸餾壓強來獲得, 一般為X×10-1Pa數(shù)量級。

  3.受熱時間短。

  鑒于分子蒸餾是基于不同物質(zhì)分子運動自由程的差別而實現(xiàn)分離的因而受加熱面與冷凝面的間距要小于輕分子的運動自由程(即距離很短), 這樣由液面逸出的輕分子幾乎未碰撞就到達冷凝面, 所以受熱時間很短。另外, 若采用較先進的分子蒸餾結(jié)構(gòu), 使混合液的液面達到薄膜狀, 這時液面與加熱面的面積幾乎相等, 那么, 此時的蒸餾時間則更短。假定真空蒸餾受熱時間為1h, 則分子蒸餾用十幾秒。

  4.分離程度高。

  分子蒸餾常常用來分離常規(guī)蒸餾不易分開的物質(zhì),然而就這兩種方法均能分離的物質(zhì)而言, 分子蒸餾的分離程度更高。

   常規(guī)蒸餾,不論常壓下的,或者是真空下的粗真空蒸餾與低真空蒸餾,利用的原理都是根據(jù)不同物質(zhì)的沸點差,也就是揮發(fā)性的不同,對其進行分離提純。但是如果混合物的沸點相同或者很接近的情況下,常規(guī)的蒸餾就無法進行下去了。而分子蒸餾利用的則是物質(zhì)間不同的分子運動平均自由程來實現(xiàn)分離。什么是分子運動平均自由程?一個分子連續(xù)兩次碰撞間飛行距離的平均值。它的大小取決于分子的密度。因此進行分子蒸餾需要滿足的是混合物分子的平均自由程需要存在差異,且差異越大越好。而要滿足足夠大的分子運動平均自由程,就需要保證足分子蒸餾的實現(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(shè)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。短程分子蒸餾技術(shù)已成為分離技術(shù)中的一個重要分支。

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短程分子蒸餾設(shè)備

1.短程蒸餾,擦膜式蒸餾(也稱為分子蒸餾)是液相中重組分和輕組分分子的分離。

2.通過分子蒸餾過程,分離并收集了低沸點輕質(zhì)組分,如THC,CBD,CBG等有效組分,超重組分被認為是殘留物(黑油)拋出。

3.該方法的優(yōu)點是避免了在使用溶劑作為分離劑的技術(shù)中出現(xiàn)的毒性問題,并且還使由熱分解引起的損失*小化,并可以用于連續(xù)進料過程中以收獲餾出物而不必破壞真空。

4.原理:分子蒸餾是利用液相中輕重組份分子逸出液相主體時分子自由程的差來實現(xiàn)分離。要實現(xiàn)分子蒸餾的基本條件是:輕組份分子逸出的分子自由程等于加熱面與冷凝面的距離,能正確地達到內(nèi)置冷凝器實現(xiàn)捕集,而重組份分子逸出的分子自由程要小于加熱面與冷凝面的距離,使其不會達到內(nèi)置冷凝器,也就是內(nèi)置冷凝器只捕集輕組份的分子,而實現(xiàn)輕重組份的分離。


短程分子蒸餾實驗前期準備工作。天津先進短程分子蒸餾實驗

短程分子蒸餾能適用于哪些行業(yè)?上海專業(yè)短程分子蒸餾實驗

分子蒸餾的過程

物料從蒸發(fā)器的頂部加入,經(jīng)轉(zhuǎn)子上的料液分布器將其連續(xù)均勻地分布在加熱面上,隨即刮膜器將料液刮成一層極薄、呈湍流狀的液膜,并以螺旋狀向下推進。在此過程中,從加熱面上逸出的輕分子,經(jīng)過短的路線或幾乎未經(jīng)碰撞就到內(nèi)置冷凝器上冷凝成液,并沿冷凝器管流下,通過位于蒸發(fā)器底部的出料管排出;殘液即重分子在加熱區(qū)下的圓形通道中收集,再通過側(cè)面的出料管中流出。

分子蒸餾的特點

1、普通蒸餾在沸點溫度下進行分離,分子蒸餾可以在任何溫度下進行,只要冷熱兩面間存在著溫度差,就能達到分離目的。

2、普通蒸餾是蒸發(fā)與冷凝的可逆過程,液相和氣相間可以形成相平衡狀態(tài);而分子蒸餾過程中,從蒸發(fā)表面逸出的分子直接飛射到冷凝面上,中間不與其它分子發(fā)生碰撞,理論上沒有返回蒸發(fā)面的可能性,所以,分子蒸餾過程是不可逆的。

3、普通蒸餾有鼓泡、沸騰現(xiàn)象;分子蒸餾過程是液層表面上的自由蒸發(fā),沒有鼓泡現(xiàn)象。

4、表示普通蒸餾分離能力的分離因素與組元的蒸汽壓之比有關(guān),表示分子蒸餾分離能力的分離因素則與組元的蒸汽壓和分子量之比有關(guān),并可由相對蒸發(fā)速度求出。


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