短程分子蒸馏仪是一种高效的液-液分离技术设备,以下是关于它的详细介绍:
1. 工作原理:
- 在高真空状态下,蒸气分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离。当液体混合物被加热时,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,从液面逸出后移动距离也不同。若设置一块冷凝板,轻分子能到达冷凝板被冷凝排出,重分子则达不到冷凝板,沿混合液排出,从而达到物质分离的目的。
2. 核心部件:
- 分子蒸发器:这是分子蒸馏装置的核心部分,决定了蒸馏的效率和效果。常见的分子蒸发器有降膜式、刮膜式和离心式三种。
- 降膜式:为早期形式,结构简单,靠重力使蒸发面上的物料变为液膜降下,但液膜较厚,效率差,现在各国很少采用。
- 刮膜式:液膜薄,分离效率高,但结构较降膜式复杂。其通过设置转动刮板,使下流液层得到充分搅拌,加快蒸发面液层的更新,强化了物料的传热和传质过程。
- 离心式:利用离心力成膜,膜薄,蒸发效率高,是目前较为理想的分子蒸馏装置,但结构复杂,制造及操作难度大,对真空密封技术要求也高。
- 脱气系统:用于去除物料中的气体,防止气体对蒸馏过程产生干扰,保证蒸馏的顺利进行。
- 进料系统:负责将待蒸馏的物料准确、均匀地输送到分子蒸发器中,其精度和稳定性对蒸馏效果有重要影响。
- 加热系统:为物料的蒸发提供热量,需要具备良好的温度控制能力,确保物料在合适的温度下蒸发。
- 冷却真空系统:冷却系统用于冷却冷凝面,使蒸发的分子能够快速冷凝成液体;真空系统则负责维持装置内部的高真空环境,这是分子蒸馏能够实现的关键条件之一。
- 控制系统:对整个蒸馏过程进行监控和控制,包括温度、压力、进料速度等参数的调节和监测,以保证蒸馏过程的稳定性和可靠性。
3. 优点:
- 蒸馏温度低:在远低于物料沸点的温度下操作,适合热敏性物质的分离,能减少物料因高温而发生的热分解等不良反应。
- 真空度高:内部可以获得很高的真空度,物料不易氧化受损,能有效分离常规蒸馏不易分开的物质。
- 物料受热时间短:受加热的液面与加冷凝面之间的距离小于轻分子的平均自由程,所以由液面逸出的轻分子几乎未经碰撞就达到冷凝面,物料在蒸馏温度下停留时间一般几秒至几十秒之间,降低了物料热分解的风险。
- 分离程度高:可以根据不同物质的分子运动平均自由程的差别进行高效分离,能够分离普通蒸馏难以分离的物质。
- 环保无污染:分离过程为物理过程,无毒、无害、无污染、无残留,可得到纯净安全的产物。
4. 应用领域:
- 精细化工:用于芳香油提纯、高聚物中间体的纯化、羊毛脂的提取等。
- 食品行业:如精制鱼油、油脂脱酸、精制高碳醇、混合油脂的分离等。
- 医药领域:可用于制备高纯度的医药中间体,以及药物的分离和纯化。
- 石油行业:用于石油产品的分离和提纯,如润滑油的精制等。
- 环保领域:可用于从工业废液中回收有机溶剂等。