分子蒸餾技術是一項比較新的液-液分離技術,主要在高真空條件下進行,也被稱為短程蒸餾,還尚未廣泛使用于工業化生產中,但是其蒸餾溫度低,體系真空度高,物料受熱時間短,分離程度高等特點,在應用過程中可以解決大量常規蒸餾技術不能解決的問題。
我國對分子蒸餾技術的應用研究起步較晚,偶見60年代的少量報道,到80年代末期,國內引進了幾套分子蒸餾生產線用于硬脂酸單甘酯等的生產,目前處于起步階段。
不同種類的分子,由于其分子有效直徑不同,其自由程也不相同,即不同種類的分子逸出液面后不與其他分子碰撞的飛行距離是不相同的。分子蒸餾技術正是利用不同種類分子逸出液面(蒸發液面)后的平均自由程不同的性質實現的。輕分子的平均自由程大,重分子的平均自由程小,若在離液面小于輕分子的平均自由程而大于重分子平均自由程處設置一冷凝面,使得輕分子落在冷凝面上被冷凝,而重分子因達不到冷凝面而返回原來液面,這樣混合物就得到了分離。由于輕分子只走了很短的距離即被冷凝,所以分子蒸餾亦稱短程蒸餾)。
分子蒸餾技術無毒、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,因而適用于分離高沸點、熱敏性和易被氧化的物質,在醫藥行業的維生素和中草藥有效成分的提取、食品、化妝品和石化行業已有比較廣泛的應用。
一套完整的分子蒸餾設備有分子蒸發器、脫氣系統、進料系統、加熱系統、冷卻真空系統和控制系統等六大部分組成。其中分子蒸發器是最核心的組成部分。最常用的有降膜式、刮膜式和離心式三種分子蒸餾設備。
刮膜式蒸發器
(1)降膜式分子蒸餾器
是最早使用的分子蒸餾設備,結構簡單,操作簡便,危險性較小,蒸餾過程可以連續進行,生產力較大,但是由于液膜厚,效率差,已經較少使用。
(2)刮膜式蒸發器
可以形成比較薄的液膜,生產效率較高,從而強化了物料的傳熱和傳質過程,提高了分離效能,但是降膜的結構較為復雜,因而對工藝要求較高。
(3)離心式蒸發器
通過離心力來形成液態膜,成膜效果好,為提高分離效率,往往需要采用多級串聯使用而實現不同物質的多級分離,設備的制造成本高。