分子蒸餾的原理和優點分析

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速率的差異，對液體混合物進行分離。

分子蒸餾定義：

在一定溫度下，壓力越低，氣體分子的平均自由程越大。當蒸發空間的壓力很低(10 ~10 mmHg)，且使冷凝表面靠近蒸發表面，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，它不同于傳統蒸餾依靠沸點差分離原理，而是靠不同物質分子運動平均自由程的差別實現分離。

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，不同物質的分子從液面逸出后移動距離不同，若能恰當地設置一塊冷凝板，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，達到物質分離的目的。分子蒸餾設備在沸騰的薄膜和冷凝面之間的壓差是蒸汽流向的驅動力，對于微小的壓力降就會引起蒸汽的流動。在1mbar下運行要求在沸騰面和冷凝面之間非常短的距離，基于這個原理制作的蒸餾器稱為短程蒸餾器。短程蒸餾器(分子蒸餾)有一個內置冷凝器在加熱面的對面，并使操作壓力降到0.001mbar。

短程蒸餾器是一個工作在1~0.001mbar壓力下熱分離技術過程，它較低的沸騰溫度，非常適合熱敏性、高沸點物。其基本構成:帶有加熱夾套的圓柱型筒體，轉子和內置冷凝器;在轉子的固定架上裝有刮膜器和防飛濺裝置。內置冷凝器位于蒸發器的中心，轉子在圓柱型筒體和冷凝器之間旋轉。

短程蒸餾器由外加熱的垂直圓筒體、位于它的中心冷凝器及在蒸餾器和冷凝器之間旋轉的刮膜器組成。

分子蒸餾優點：

1. 蒸餾溫度低，分子蒸餾是在遠低于沸點的溫度下進行操作的，只要存在溫度差就可以達到分離目的，這是分子蒸餾與常規蒸餾的本質區別。

2. 蒸餾真空度高，分子蒸餾裝置其內部可以獲得很高的真空度，通常分子蒸餾在很低的壓強下進行操作，因此物料不易氧化受損。

3. 蒸餾液膜薄,傳熱效率高。

4. 物料受熱時間短，受加熱的液面與加冷凝面之間的距離小于輕分子的平均自由程，所以由液面逸出的輕分子幾乎未經碰撞就達到冷凝面。因此，蒸餾物料受熱時間短，在蒸餾溫度下停留時間一般幾秒至幾十秒之間，減少了物料熱分解的機會。

5. 分離程度更高，分子蒸餾能分離常規不易分開的物質

6. 沒有沸騰鼓泡現象，分子蒸餾是液層表面上的自由蒸發，在低壓力下進行，液體中無溶解的空氣，因此在蒸餾過程中不能使整個液體沸騰，沒有鼓泡現象。

7. 無毒、無害、無污染、無殘留，可得到純凈安全的產物，且操作工藝簡單，設備少。分子蒸餾技術能分離常規蒸餾不易分離的物質。

8. 分子蒸餾設備價格昂貴，分子蒸餾裝置必須保證體系壓力達到的高真空度，對材料密封要求較高，且蒸發面和冷凝面之間的距離要適中，設備加工難度大，造價高。

9. 產品耗能小，由于分子蒸餾整個分離過熱損失少，且由于分子蒸餾裝置*的結構形式,內部壓強極低,內部阻力遠比常規蒸餾小,因而可大大節省能耗。

從分子蒸餾技術以上的特點可知,它在實際工業化的應用中比常規蒸餾技術具有以下明顯的優勢:

(1)對于高沸點、熱敏及易氧化物料的分離,分子蒸餾提供了佳分離方法。因為分子蒸餾在遠低于物料沸點的溫度下操作,而且物料停留時間短;

(2)分子蒸餾可極有效地脫除液體中的物質如有機溶劑、臭味等,這對于采用溶劑萃取后液體的脫溶是非常有效的方法;

(3)分子蒸餾可有選擇地蒸出目的產物,去除其它雜質,通過多級分離可同時分離2種以上的物質;

(4)分子蒸餾的分餾過程是物理過程,因而可很好地保護被分離物質不受污染和侵害。