分子蒸馏技术

科技信息　。科教前沿０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１０年第２５期　分子蒸馏技术　黄　蕾’李君　（１．新疆工业高等专科学校化学工程系新疆乌鲁木齐８３００４６；　２．新疆农业大学化学工程学院　新疆　乌鲁木齐８３００５２）　【摘要】分子蒸馏是一种新型的分离技术，与传统的分离技术相比：操作温度远低于液体沸点，蒸馏压力在极高真空度下，受热时间短，系　统基本绝氧．能最大限度地保证物系中的有效成分。本文分析了分子蒸馏技术的原理，介绍了目前分子蒸馏技术的特点，以及分子蒸馏技术在　化工、医药、轻工等行业的应用情况和发展趋势。　【关键词】分子蒸馏；分离；提取　Ｍｏｌｅｃｕｌｅ　Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＨＵＡＮＧ　Ｌｅｉ　ＬＩ　Ｊｕｎ　（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃｆｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ　Ｐｌｏｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｕｒｕｍｑｉ　Ｘｉｎｊｉａｎｇ，８３００４６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ　Ｘｉｎｊｉａｎｇ，８３００５２，Ｃｈｉｎａ）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｉｔｓ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　ｗｅｌｌ　ｂｅｌｏｗ　ｔｈｅ　ｌｉｑｕｉｄ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ，ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｓ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｖａｃｕｕｍ，ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｉｓ　ｓｈｏｒｔ，ｉｔ　ｉｓ　ａ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｉｔ　ｃａｎ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｍ￣ｉｍｕｍ　ａｃｔｉｖｅ　ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ　ｉｎ　ｍｉｘｔｕｒｅｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ—ｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｍｅｄｉｃｉｎｅ，ｌｉｇｈｔ　ｉｎｄｕｓｔｙ．ｒ　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ；Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｏ引言　分子蒸馏…技术是一种特殊的液液分离技术，它产生于２Ｏ世纪　其中的一些热敏性、高沸点、易氧化聚合有效成分的分离．用传统的有　机溶剂萃取、常规蒸馏等远远达不到要求。因此，新型、高效的分子蒸　馏技术，由于其蒸馏温度远远低于常规蒸馏的温度，且受热时间短，不　２Ｏ年代，是伴随着人们对真空状态下气体运动理论的深入研究以及　会对物质本身造成破坏．系统基本绝氧，所以能较好地保留热敏性物　真空蒸馏技术的不断发展而逐渐兴起的一种新的分离技术。目前，分　质的天然品质，极好地保证了物系中的有效成分免受破坏。此技术已　子蒸馏技术已成为分离技术中的一个重要分支。　广泛［４５１应用于化工、医药、轻工、石油、油脂、核化工等工业中，用于浓　分子蒸馏（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）也称短程蒸馏（ｓｈｏｒｔ—ｐａｔｈ　缩或纯化高分子量、高沸点、高粘度的物质及热稳定性较差的有机化　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ），是一种在高真空下（残气分子的压力＜Ｏ．１Ｐａ）进行的连续　合物，特别是天然产物的提取分离方面。　蒸馏过程。分子蒸馏过程与传统的蒸馏过程不同，传统蒸馏是在沸点　２．１　石油化学工业原油的渣油及其类似物质的分离１６１：表面活性剂　温度下进行分离的，蒸发与冷凝过程是可逆的，液相与汽相间会形成　的提纯及化工中间体的精制，如高碳醇、乙烯基吡咯烷酮等的纯化，糖　平衡状态。分子蒸馏过程是一个不可逆的，并且在远离物质常压沸点　脂、聚亚氧烷基乙二醇以及天然脂肪酸的提炼；碳氢化合物的分离：真　温度下进行的蒸馏过程，更确切地说，它是分子蒸发的过程。　空泵油、制动液、废油回收　，及低蒸汽压油、沥青脱蜡，聚氨酯制品的　生产等。　１　分子蒸馏技术的基本原理和特点　２．２食品工业　混合油脂的分离和提纯，如硬脂酸单甘油酯、月桂酸单　根据分子运动理论，液体混合物的分子受热后运动　甘油酯、丙二醇酯等的分离；从动植物中提取天然产物，如精制鱼油　、　会加剧，当接受到足够能量时，就会成为气体分子而从液面逸出。而随　米糠油、小麦胚芽油：从甜橙香油与棕榈油中提取类胡萝　素，以及连　着液面上方气体分子的增加．有一部分气体分子就会返回液体，在外　翘挥发油、干姜和大蒜有效成份的分离［９１：动物脂肪中胆固醇的脱除，　１．１基本原理界温度保持恒定的情况下．最终达到分子运动的动态平衡，此外，不同　对高酸值花椒籽油的脱酸＿】ｑ，以及脂肪酸及其衍生物、天然色素的提　种类的分子．由于其分子有效直径不同．故其平均自由度也不同，从统　取和微量溶剂的脱除：还可用于精炼食用油．固醇等多种高价值产品　计学观点看，不同种类的分子逸出液面后不与其他分子碰撞的飞行距　的提炼和分离　离是不同的［２１。　２－３　医药Ｔ业提取浓缩药用级天然维生素Ａ、维生素Ｅ及Ｂ一胡萝　分子蒸馏是依据液体分子受热后从液面逸出时的平均自由程不　ｉ－素；制取氨基酸及葡萄糖衍生物，并可通过分子蒸馏获得激素缩体、　同而实现分离的。具体的分离过程是：经过预热处理的待分离料液从　天然鱼肝油、各种天然药物标准品：脱除中药中残留的农药、有害金属　进料口沿加热板自上而下流入，受热的液体分子从加热板逸出，并向　和化学残留物，脱溶剂、脱色；乳酸及其聚合物制备，柠檬醛纯化Ｉ“】，大　冷凝板运动。轻分子由于平均自由程较大，能够到达冷凝板并不断在　豆油提取生育酚及中碳链脂肪酸甘三酯精制：还可提取可用于保健品　冷凝板凝集，最后进入轻组分接收罐；重分子因平均自由程较小，不能　的ＥＰＡ和ＤＨＡ．以及川芎挥发性成分和当归的提取分离等。　到达冷凝板，从而顺加热板流人重组分接收罐中，这样就实现了轻重　２＿４塑料工业　树脂类物质的精制及高分子物质的脱臭．如环氧树　组分的分离［３１。　脂、丙烯酸酯、异氰酸酯等的精制：增塑剂型脂类的提纯，如去除邻苯　１．２分子蒸馏特点　分子蒸馏是在高真空条件下进行的液一液分离　甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯等增塑剂的凝聚液体和催化剂残留物Ｉ　。　技术．在分子蒸馏过程中．物料是在远低于自身沸点的温度下被分离　２．５香精、香料工业天然精油的脱臭、脱色及提纯，如桂皮油、玫瑰　的，因此分子蒸馏具有操作温度低和操作压强低的特点，其蒸馏温度　油、香根油、香茅油、山苍籽油等的提纯：从果汁、山核桃、奶酪、茉莉、　可以比普通蒸馏低６０～１００℃以上，而真空度也可以达到１Ｏ一～１０Ｐａ数　扇贝、调味大料油等香料中分离获取香精油以及精制芳香油等　３１。　量级。同时，由于分子蒸馏是基于分子运动平均自由程的不同来实现　２．６核工业Ｔｅｂｕｓ等利用分子蒸馏技术安全有效地从锂中分离出　分离的，蒸发面和冷凝面的间距通常很短ｆ１００～１０　ｍ）．加热面液膜很　氚ｌ　，】Ｂｒｅｗｅｒ等利用多级式分子蒸馏器成功地浓缩了铀２３５和铀２３８［　５１。　薄，因此物料受热时间很短，一般仅为几ｓ到十几ｓ。另外，由分子蒸馏　２．７其他工业分子蒸馏技术还广泛应用于蜡工业，如天然石蜡、蜂　的相对挥发度公式ｏｔｒ－＝ｏｔｘ（Ｍ＃ＭＪ　可知，采用分子蒸馏时的相对挥发　蜡、棕蜡、维晶蜡和高熔点蜡的提纯　：分离聚合物中残留过量单体或　度比普通蒸馏大（ＭｄＭＪ　倍。很多挥发度相近，但相对分子质量不同　杂质，如在硅生产业中从聚合物混合体中去除较低相对分子质量或较　的物系可以采用分子蒸馏进行分离。　高相对分子质量的聚合物；从鼠尾草提取物中成功分离出活性最大的　天然抗氧化剂；精制和提纯农药及农药中间体，如氯菊酷、增效醚、胡　２分子蒸馏的发展趋势及应用　椒基丁醚和氧乐果；生产低游离ＴＤＩｔ　，羊毛脂及其衍生物的提取，合　随着科学技术的发展，人们对天然产物中有效成分的分离要求越　成Ｇｕｅｒｂｅｔ醇过程中重金属的脱除．以及不饱和脂防酸的分离和除臭　来越高，既要达到高提取率，又要保证提取物的性质不被破坏，尤其对　等。　（下转第４３页）　科技信息　。科教前沿ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１０年第２５期　冻水回水管上设置电动二通阀。冷冻机房内设置分水　Ｊ广ｌ　ｌ　—Ｊ　ｉ　Ｈ　————————Ｊ　—一　ｆ　　｛ｌ　ｌ　器和集水器，分、集水器之间设置电动压差式旁通阀。　４车站火灾排烟运行模式　４．１　车站站厅公共区火灾运行模式　站厅火灾时，关闭公共区送风管路和站台排风管　路，关闭小系统及空调冷冻水系统，开启站厅公共区的　排风系统对站厅进行排烟，通过楼梯口、出人口自然进　风补风。　斗　｝　＃　＿　＿　－　Ｉ。ｍ　１　《　０　厂、／／Ｌ　　ｉ　｛—ｉ　ｉ　：　Ｌ　＞　●一　—　；　｛　４．２车站站台公共区火灾运行模式　站台火灾时，关闭公共区送风系统和站台板下排　风系统，关闭小系统及空调冷冻水系统，开启轨顶排风　系统对站台进行排烟，同时车站送风机逆转运行，送风　道对应的区间事故风阀打开．辅助站台排烟，补风通过　隧道自然进风补充。　４．３车站小系统火灾运行模式　莛　　ｊ０　圆［　Ｉ　Ｉｌ　ｊ　，、　／　Ｉ　ｔ　—　ｌ　＾Ｆ　。　ｌ脚　　ｌＶ　。ｆ　Ｊ　锄　若为非气体灭火房间火灾时，小系统排风系统对　着火区域进行排烟．送风系统进行补风，同一端的车站　　ＩＩ　大系统转为通风模式。若为气体灭火房间火灾时．则关　闭小系统。同时关闭着火房间管路上的风阀，进行气体　灭火；待确定灭火后，开启风阀，开启排风系统排除废　气，开启送风系统补风。　图２　车站东端大系统通风空调设备布置图　３．４设备及管理用房通风空调系统（小系统）　设备管理用房根据功能的不同采用通风或空调系统．排风管以及　５结束语　大表冷器系统采用变频送、排风机，将车站公共区空调系统与区　空调回排风管兼作排烟风管。洗手间、泵房系统采用单速排风机系统　间隧道通风系统的部分设备共用，使总的设备数量减少，节省了机房　排风，不排烟．所排出的气体宜直接排出地面；通风空调机房、冷冻机　面积，节约了工程造价：受地面建筑物限制的车站，可以取消活塞风　房系统采用双风机系统，机械进风排风／兼排烟；变电所系统采用双风　亭．极大地减少因活塞风亭引发的拆迁问题和活塞风对周围居民居住　　机系统，设柜式空调机组送冷风，排风机排风，因变电所为气体灭火房　环境的影响。南京地铁二号线已于２０１０．５．２８开通，车站通风空调系统运行情　间，不排烟，但需设有下排风Ｅｌ；其余房问通风空调系统采用双风机系　统，设柜式空调机组送冷风，排风机排风，排风机兼做排烟风机。　３．５空调冷冻水系统（水系统）　况良好。　车站公共区空调冷源由２台制冷能力相同的水冷螺杆式冷水机　【参考文献】　ＧＢ　５００１９—２００３．　组提供，车站设备管理用房空调冷源由ｌ台水冷螺杆式冷水机组提　［１］采暖通风与空气调节设计规范，［２］地铁设计规范，ＧＢ　５０１５７—２００３．　供。冷冻水泵、冷却水泵与冷水机组台数一一对应配置，均设置在车站　东端站台外挂部分的冷冻机房内。冷却塔与冷水机组数量不做一一对　应，共５台冷却塔，放置在图书馆东侧人防广场上，同时为大系统和小　系统提供冷却水。空调水系统定压及补水采用膨胀水箱．膨胀水箱设　于冷却塔附近的地面上。冷冻水系统采用一次泵系统．大型表冷器冷　［３］空气调节设计手册．第二版．中国建筑工业出版社　［责任编辑：汤静］　Ｉ上接第２３页）３结语　［８］李兆新．鱼油中高度不饱和脂肪酸工业化提取技术的研究ｌ　ＪＩ．中国海洋药物，　１９９９．７２（４）：２４—２８．　分子蒸馏技术工业化应用在国内刚刚起步，应大力加强各高校及　［９］张忠义，雷正杰．超临界ＣＯ　萃取一分子蒸馏对大蒜化学成分的提取与分离闭．　科研单位间的技术合作与交流，建立相应的协会，定期召开分子蒸馏　分析测试学报，２００２，２１ｆ１）：６５—６７．　技术相关的研讨会，深入基础理论研究，针对各环节中存在的问题，采　［１Ｏ］马传国．分子蒸馏对高酸值花椒籽油脱酸的初步探讨ＩＪ］．中国油脂，２００１，２６　取相应的措施．同时积极吸取国外的先进技术经验，从技术与工艺两　（３）：５０－５２．　柠檬醛分子蒸馏纯化新工艺与毛叶木姜子果油成分分析ｌＪＩ．天然产　方面使分子蒸馏技术不断完善与发展．推动工业化应用进程．使其成　［１１］王发松．物研究与开发，２００２。１４（２）：５５—５６．　为一门真正实用的工业技术　［１３］陆韩涛，程玉镜．芳香油的分子蒸馏提纯叨．精细化工，１９９３，１６（３）：４４．　［１］杨村，于宏奇，冯武文．分子蒸馏技术．北京：化学工业出版社，２００３．　ｆ　１４］Ｔｅｂｕｓ　ｖ　Ｎ，Ｐｅｌｒｏｖ　ｖ　Ｂ．Ｋ１ａｂｕｋｏｖ．Ｔｒｉｔｉｕｍ　ｒｅｅｏｖｅｒｙ　ｆｒｏｍ　ｌｉｔｈｉｕｍ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　［２］冯武文，杨村，于宏奇．分子蒸馏——一项特殊的液液分离技术【Ｊ】．上海化工，　ｔｈｅ　ｊｅｔ　ｎｏｎｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ【Ｊ１ｌＡｔｏｍｎａｙａ　Ｅｎｅｒｇｉｙａ，１９９８，８４（３）：　１９９９，（３）：３８—３８．　【参考文献】　［１２］Ｋａｗａｌａ　Ｚ，Ｓｔｅｐｈａｎ　Ｋ．Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ａｎｄ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｆ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇ　Ｔｃｃｈｎｏｌ，１９８９，１２：４０６—４１３．　［３］祝顺琴，谈峰．分子蒸馏技术在天然产物分离中的应用ｌ　Ｊ１．精细化工，２００４，２１　（１）：４６－５０．　２６０—２６９．　［１５］Ｂｒｅｗｅｒ　Ａ　Ｋ，Ｔａｙｌｏｒ　Ｔ　Ｉ，Ｍａｄｏｒｓｋｙ　Ｓ　Ｌ　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｕｒａｎｉｕｍ　ｉｓｏｔｏｐｅｓ　ｂｙ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｒａｎｉｕｍ　ｐｏｌｙ　ａｌｋｏｘｉｄｅｓ：ＣＡ　５５３５７１［Ｐ］１９５８—０２—１５．　［４］Ｋｌａｕｓ　Ｊ　Ｅ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ａｎｄ　ｓｈｏｒｔ—ｐａｔｈ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ『Ｊ】．Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，　［１６］Ｘｕ　Ｓｏｎｇ—ｌｉｎ，Ｗａｎｇ　Ｊｕｎ—ｗｕ，Ｘｕ　Ｓｈｉ—ｍｉｎ，ｅｔ　ａ１．Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｏｃｔａｃｏｓａｎｏｌ　ｂｙ　１９８３，２（５）：３４２—３４５．　Ａｇｉｔａｔｅｄ—Ｐａｔｈ　Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ『ＪＩ．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｍａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，１　１（４）：　［５］Ｂａｔｉｓｔｅｌｌａ　Ｃ　Ｂ，Ｗｏｌｆ　Ｍａｃｉｅｌ　Ｍ　Ｒ．Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｏｆ　ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ　ｆｒｏｍ　ｐａｌｍ　ｏｉｌ　ｂｙ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｃｈｅｍ　Ｅｎｇｎｇ，１９９８，（２２）：５３—６０．　［１７］王建中．分子蒸馏技术在游离ＴＤ１分离上的应用叨．中国涂料，２００３，（５）：４２—　［６］Ｋｉａｕｓ　Ｊ，Ｅｒｄｗｅｇ　Ｋ　Ｊ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ａｎｄ　ｓｈｏｒｔ－ｐａｔｈ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ【Ｊ　ＪｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　４４．　４８０－４８２．　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，１９８３，２（５）：６２３－６２６　［７］喻健良，翟志勇．分子蒸馏技术的发展及研究现状ｒ　Ｊ１ｌ化学工程，２００１，２９（５）：７０—　７４．　［责任编辑：翟成梁］　４３