3.1 分子蒸餾技術原理

分子蒸餾技術是蒸餾技術的一種，可以進行液體—液體的分離，利用不同化合物之間分子平均自由程的差異來實現化合物的***分離。分子之間存在著作用力，當兩個分子的距離超過一個特定值時，分離的作用力表現為分子引力，分子在不斷運動的過程中，分離距離小于某一值時，作用力表現為斥力。分子運動過程中發生相鄰兩次碰撞之間走過的路徑成為是分子運動自由程。輕質分子和重質分子具有不同的運行自由程，輕質分子的自由程相對較大。分子蒸餾主要依靠輕質分子和重質分子之間分子自由程的差異實現分子的分離。分離蒸餾可以在較高的真空下進行，蒸餾的溫度遠遠低于化合物的沸點，避免了化合物的碳化。分子蒸餾技術特別適用于熱敏性化合物的分離。

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分子蒸餾是在高真空條件下進行的，因此設備內要求具有較低的殘氣壓力，這就會帶來其他一系列的要求：

1、需要正確地選擇真空泵機組性能與管道尺寸，確保能夠快速地從容器內抽出氣體。

2、正確選擇蒸發面與冷凝面的形狀、距離與相對位置，確保從設備的蒸餾內無阻礙地引出殘余氣體。蒸發面與冷凝面之間的具體過小時，一方面不利于抽除氣體，另一方面蒸餾液的霧沫也易濺到冷凝面上，使分離效果變差。

3、分子蒸餾多用于分離熱不穩定性物質，因此要求被加工的物料在蒸餾溫度下停留較短的時間。

4、分子蒸餾過程中，液層內部的擴散是影響分子蒸餾過程的重要因素。因此分子蒸餾設備應力求減少液層厚度及強化液層的位移，使之湍動。

其次就是分子蒸餾時，被蒸餾的液體必須預先除氣。因為在大氣壓下，無論何種液體都或多或少都會含有氣體。這些氣體的含量決定于液體本身的性質和它進入蒸餾裝置之前所處的狀態。如常規條件下每升魚肝油中含有0.6～0.8L的氣體，在1.31～10^2Pa的壓力下，這些氣體的體積為0.45～0.6×10^6L。因此未經除氣的液體不能直接加入蒸餾釜，否則不能保證系統的真空度。

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短程分子蒸餾設備是一種先進的分離技術，它基于不同物質分子間揮發度的細微差異進行操作。該設備通過高溫快速加熱，使混合物中的分子獲得足夠的能量轉變為氣態。在短程蒸餾過程中，由于加熱時間短且溫度控制精確，能夠大程度地減少高沸點組分的熱分解和氧化，保證產品的品質和純度。同時，短程分子蒸餾設備采用了高效的蒸發和冷凝系統，使得氣態分子迅速冷凝成液態，從而實現了從氣態到液態的快速轉化。這種技術特別適用于熱敏性物質的分離和提純，如高附加值化學品、天然產物等。

分子蒸餾特點

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、普通蒸餾是蒸發與冷凝的可逆過程，液相和氣相間可以形成相平衡狀態；而分子蒸餾過程中，從蒸發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生碰撞，理論上沒有返回蒸發面的可能性，所以，分子蒸餾過程是不可逆的。

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

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，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，并可由相對蒸發速度求出。

短程分子蒸餾系統極限真空度多少。

分子蒸餾過程

短程蒸餾器還適合于進行分子蒸餾。分子流從加熱面直接到冷凝器表面。分子蒸餾過程可發如下四步：

分子蒸餾分子從液相主體向蒸發表面擴散

通常，液相中的擴散速度是控制分子蒸餾速度的主要因素，所以應盡量減薄液層厚度及強化液層的流動。

分子蒸餾分子在液層表面上的自由蒸發

蒸發速度隨著溫度的升高而上升，但分離因素有時卻隨著溫度的升高而降低，所以，應以被加工物質的熱穩定性為前提，選擇經濟合理的蒸餾溫度。

分子蒸餾分子從蒸發表面向冷凝面飛射

蒸氣分子從蒸發面向冷凝面飛射的過程中，可能彼此相互碰撞，也可能和殘存于兩面之間的空氣分子發生碰撞。由于蒸發分子遠重于空氣分子，且大都具有相同的運動方向，所以它們自身碰撞對飛射方向和蒸發速度影響不大。而殘氣分子在兩面間呈雜亂無章的熱運動狀態，故殘氣分子數目的多少是影響飛射方向和蒸發速度的主要因素。

分子蒸餾分子在冷凝面上冷凝

只要保證冷熱兩面間有足夠的溫度差（一般為70~100℃），冷凝表面的形式合理且光滑則認為冷凝步驟可以在瞬間完成，所以選擇合理冷凝器的形式相當重要。

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分子蒸餾的一些問題

是否需要極端的真空水平和容量？

實際上，由于***素的蒸氣壓/溫度特性，蒸發器主體中的非常高的真空水平甚至不可達到。在130-180℃的典型體溫范圍內，無論使用何種真空泵，觀察到的真空范圍通常約為0.1-0.3托。

我們將真空傳感器安裝在靜止物體的真空臂上，盡可能接近過程，從而獲得更有意義，有用和準確的讀數。

有些人向我們提到，他們的經驗是，他們使用的各種設備已經觀察到并且需要更大的真空水平。然而，在這些情況下，傳感器通常直接安裝在真空泵的入口附近，在那里觀察到樂觀的讀數。到那時，蒸汽將在內部和/或外部冷凝器以及非常低溫的冷阱上坍塌和凝結，導致傳感器每體積分子數量減少 - 實際上定義真空水平的因素！

我們的分子仍然是競爭對手通常同樣將他們的傳感器安裝在真空泵入口附近 - 這些可能讀取的較高真空水平*表示傳感器放置。我們的分子蒸餾器能夠真正的真空真空水平優于0.001托 - 當加工的材料具有非常低的蒸氣壓和比***素更高的沸點和分子量。

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