分子蒸餾技術(shù)應(yīng)用的可行性研究報(bào)告

分子蒸餾技術(shù)應(yīng)用的可行性爭(zhēng)論報(bào)告摘要：本文簡(jiǎn)潔的對(duì)分子蒸餾技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展可行性爭(zhēng)論，主要從分子蒸餾技術(shù)的原理和特點(diǎn)動(dòng)身，并分別介紹了近年來(lái)分子蒸餾技術(shù)在涂料樹脂工業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、食品工業(yè)以及精細(xì)化工領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展。在文章的最終指出了分子蒸餾技術(shù)市場(chǎng)分析存在的問(wèn)題和解決方法，提出了將來(lái)分子蒸餾領(lǐng)域的重點(diǎn)爭(zhēng)論方向。關(guān)鍵詞：分析；分子蒸餾技術(shù)；可行性；原理；應(yīng)用；推測(cè)TheApplicationofMolecularDistillationTechnologyfeasibilitystudyreportanditsAbstract：Thissimpleontheapplicationofmoleculardistillationtechniquefeasibilitystudy.Thisarticleintroducedtheprincipleof moleculardistillationtechnologyand technologicalfeatures,andintrodueditsprogressofapplicationsinresinscoatingindustry,pharmaceuticalindustry,foodindustry,finechemicalsindustryinrecentyearsrespectively.Thisarticlealsopointedouttheproblemswhichthemoleculardistillationtechnologyhas,themethodshowtosolvethemarealsopresented.Thekeyresearchorientationofmoleculardistillationtechnologyinthefutureisfinallybroughtforward.Key words：analysis;molecular distillation technology; feasibility ;the principle;application;forecasting\l“_TOC_250024“分子蒸餾技術(shù)應(yīng)用的可行性爭(zhēng)論報(bào)告 1\l“_TOC_250023“1、立項(xiàng)背景 1\l“_TOC_250022“1.1工程名稱 1\l“_TOC_250021“1.2.1分子蒸餾技術(shù)的原理 1\l“_TOC_250020“2、國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)論現(xiàn)狀 2\l“_TOC_250019“3、分子蒸餾技術(shù)的爭(zhēng)論內(nèi)容 2\l“_TOC_250018“分子蒸餾技術(shù)理論爭(zhēng)論 2\l“_TOC_250017“分子蒸餾技術(shù)設(shè)備研制 2\l“_TOC_250016“工藝操作影響參數(shù)爭(zhēng)論 2\l“_TOC_250015“應(yīng)用領(lǐng)域爭(zhēng)論 3\l“_TOC_250014“4、分子蒸餾技術(shù)的特點(diǎn)、爭(zhēng)論路線、創(chuàng)應(yīng)用 3\l“_TOC_250013“分子蒸餾技術(shù)的特點(diǎn) 3\l“_TOC_250012“操作真空度高 3\l“_TOC_250011“操作溫度低 3\l“_TOC_250010“物料受熱時(shí)間短 3\l“_TOC_250009“分別程度更高 3\l“_TOC_250008“分子蒸餾路線設(shè)備 3\l“_TOC_250007“分子蒸餾技術(shù)的創(chuàng)應(yīng)用 4\l“_TOC_250006“在涂料和樹脂工業(yè)中的應(yīng)用 4\l“_TOC_250005“在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用 4\l“_TOC_250004“在食品工業(yè)中的應(yīng)用 5\l“_TOC_250003“5、分子蒸餾技術(shù)市場(chǎng)分析存在的問(wèn)題及推測(cè)展望 5\l“_TOC_250002“市場(chǎng)分析存在的問(wèn)題 5\l“_TOC_250001“推測(cè)展望 5\l“_TOC_250000“參考文獻(xiàn)： 61分子蒸餾技術(shù)應(yīng)用的可行性爭(zhēng)論報(bào)告應(yīng)用化學(xué)專業(yè)：蘆冰鑫 指導(dǎo)教師：焦艷華1、立項(xiàng)背景工程名稱分子蒸餾技術(shù)應(yīng)用。工程簡(jiǎn)介分子蒸餾技術(shù)的原理因而能夠?qū)崿F(xiàn)在遠(yuǎn)離沸點(diǎn)下操作。依據(jù)分子運(yùn)動(dòng)理論，液體混合物的分子受熱后運(yùn)動(dòng)會(huì)加劇，當(dāng)接受到足夠能量時(shí)，就會(huì)從液面逸出而成為氣相分子。隨著液面上方氣相分子的增加，有一局部氣體就會(huì)返回液體，在外界條件保持恒定狀況下，就會(huì)到達(dá)分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡。從宏觀上看到達(dá)了平衡。液體混合物為到達(dá)分別的目的，首先進(jìn)展加熱，能量足夠的分子逸出液面。輕分子的平均自由程大，重分子平均自由程小。假設(shè)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(shè)置一捕集器，使得輕分子不斷被捕集，從而破壞了輕分子的動(dòng)平衡而使混合液中的輕分子不斷逸出，而重分子因達(dá)不到捕集器很快趨于動(dòng)態(tài)平衡，不再?gòu)幕旌弦褐幸莩觯@樣，液體混合物便到達(dá)了分2.1所示。圖2.1 分子蒸餾過(guò)程(1)(2)1滑，輕組分就會(huì)在冷凝面上瞬間冷凝;餾出物和殘留物的收集：餾出物在冷凝器底部收集，殘留物在加熱器底部收集。2、國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)論現(xiàn)狀蒸餾是化工生產(chǎn)、醫(yī)藥生產(chǎn)、食品業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一種常見的分別操作，在三膠生產(chǎn)中最常見的是有機(jī)溶劑與水的分別和提純。由于有機(jī)溶劑如苯、三氯乙烯與水的互溶性極差，而且沸點(diǎn)也較低，因此可以用常規(guī)蒸餾方法很便利的將它們分別。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，有的物料是無(wú)法用常規(guī)的方法進(jìn)展分別的，例如，熱敏性、易氧化的活性物質(zhì)，或高分子量、高沸點(diǎn)、高粘度物料等。對(duì)于這些無(wú)法用常規(guī)蒸餾法進(jìn)展分別、濃縮和純化的物料，可以承受減壓蒸餾和真空蒸餾。一般真空蒸餾102~104Pa1~102Pa0.1~10Pa的高真空蒸餾則成為分子蒸餾。20306080年月中期開頭分子蒸餾技術(shù)的研發(fā)。目前，已經(jīng)具備了單級(jí)和多級(jí)短程降膜式分子蒸餾裝置的制造力量和應(yīng)用技術(shù)，真正推動(dòng)分子蒸餾的工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。北京化工大學(xué)從20世紀(jì)90年月初對(duì)分子蒸餾3020余條生產(chǎn)線，將分子蒸餾技術(shù)向工業(yè)化推動(dòng)了一步。自90年月，開發(fā)成功的分子蒸餾成套工業(yè)扮裝置，實(shí)現(xiàn)了高真空下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，并具有適應(yīng)性廣，可調(diào)性好等優(yōu)點(diǎn)。目前，分子蒸餾技術(shù)已成功地應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化裝品、精細(xì)化工、香料、涂料等各個(gè)行業(yè)。3、分子蒸餾技術(shù)的爭(zhēng)論內(nèi)容分子蒸餾技術(shù)理論爭(zhēng)論對(duì)分子蒸餾各過(guò)程進(jìn)展根底理論爭(zhēng)論，并模擬建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，為工業(yè)化應(yīng)用供給理論依,建立描述主體和外表溫度以及組成之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。通常影響分子蒸餾過(guò)程的因素較多，建立起的數(shù)學(xué)模型較為簡(jiǎn)單，必需將模型爭(zhēng)論和試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)合起來(lái)。今后還需深化在非抱負(fù)、多組分物料分別方面的應(yīng)用，以及強(qiáng)化流、提高分別效率方面的爭(zhēng)論；為優(yōu)化蒸餾操作以及對(duì)其推測(cè)供給理論依據(jù)。分子蒸餾技術(shù)設(shè)備研制對(duì)分子蒸餾裝置進(jìn)展系統(tǒng)性爭(zhēng)論，加強(qiáng)型高效節(jié)能分子蒸餾器的研制開發(fā)，并對(duì)特定工藝中,使其安全性價(jià)比高。工藝操作影響參數(shù)爭(zhēng)論分子蒸餾技術(shù)是工藝與設(shè)備的結(jié)合體，必需將分子蒸餾裝備與產(chǎn)品的工藝要求結(jié)合起來(lái)，依據(jù)還需爭(zhēng)論基于不同化學(xué)原理的各種單元技術(shù)的耦合聯(lián)用，加強(qiáng)根底試驗(yàn)爭(zhēng)論并積存相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析找出不同物料與最正確操作條件之間的規(guī)律并與理論爭(zhēng)論結(jié)果相比較，實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用應(yīng)依靠2于放大試驗(yàn)和實(shí)踐閱歷。應(yīng)用領(lǐng)域爭(zhēng)論擴(kuò)大分子蒸餾技術(shù)適用范圍爭(zhēng)論，加強(qiáng)在熱敏感、高附加值物料的分別上的應(yīng)用，特別要加強(qiáng)在自然物質(zhì)的分別和提純上的應(yīng)用，還可加強(qiáng)在一些物料脫臭、脫色上的應(yīng)用。4、分子蒸餾技術(shù)的特點(diǎn)、爭(zhēng)論路線、創(chuàng)應(yīng)用分子蒸餾技術(shù)的特點(diǎn)操作真空度高由于分子蒸餾的冷熱面間的間距小于輕分子的平均自由程，輕分子幾乎沒(méi)有壓力降就到達(dá)冷凝面，使蒸發(fā)面的實(shí)際操作真空度比傳統(tǒng)真空蒸餾的操作真空度高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。分子蒸餾的操作殘0.1333Pa。操作溫度低加之分子蒸餾的操作真空度更高，這又進(jìn)一步降低了操作溫度。如某液體混合物在真空蒸餾時(shí)的操260150℃左右。物料受熱時(shí)間短分子蒸餾在蒸發(fā)過(guò)程中，物料被強(qiáng)制形成很薄的液膜，并被定向推動(dòng)，使得液體在分別器中停10幾秒。這樣，使物料的熱損傷很小，特別對(duì)熱敏性物質(zhì)的凈化過(guò)程供給了傳統(tǒng)蒸餾無(wú)法比較的優(yōu)越條件。分別程度更高τ 2 1由分子蒸餾的相對(duì)揮發(fā)度可以看出：α=α×M/τ 2 11式中：M———輕分子相對(duì)分子質(zhì)量；12M ———重分子相對(duì)分子質(zhì)量。21 2 1常規(guī)蒸餾相對(duì)揮發(fā)度α=P/P ，由于M>M ，所以α1 2 1由以上特點(diǎn)可以看出，分子蒸餾技術(shù)能分別常規(guī)蒸餾不易分別的物質(zhì)，特別適宜于高沸點(diǎn)、熱敏性物質(zhì)的分別。因此，它為工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中高純物質(zhì)的提取開拓了寬闊的前景。分子蒸餾路線設(shè)備一套完整的分子蒸餾設(shè)備主要由進(jìn)料系統(tǒng)、分子蒸餾器、餾分收集系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和掌握系統(tǒng)等局部組成。為保證所需的真空度，一般需承受二級(jí)或二級(jí)以上的泵聯(lián)用，并設(shè)液氮冷阱以保護(hù)真空泵。分子蒸餾器是整套設(shè)備的核心，分子蒸餾設(shè)備的進(jìn)展主要表達(dá)在對(duì)分子蒸餾器的構(gòu)造改進(jìn)上。目前，分子蒸餾技術(shù)的主要設(shè)備有：靜止式分子蒸餾器、降膜式分子蒸餾器、刮膜式分子蒸餾器、離心式分子蒸餾器等。靜止式分子蒸餾器，在工作時(shí)，加熱器直接加熱置于蒸發(fā)室內(nèi)的料液，在高真空狀態(tài)下，料液分子由液態(tài)外表逸出，飛向懸于上方的冷凝器外表，被冷凝成液滴后由餾分罐的漏斗收集。此類分子蒸餾器的主要缺陷是液膜很厚，物料被持續(xù)加熱，因而易造成物料的分解，且分別效率較低，目3前已被淘汰。降膜式分子蒸餾器的分別效率遠(yuǎn)高于靜止式分子蒸餾器，缺點(diǎn)是蒸發(fā)面上的物料易受流量和黏度的影響而難以形成均勻的液膜，且液體在下降過(guò)程中易產(chǎn)生溝流，甚至?xí)l(fā)生翻滾現(xiàn)象，所產(chǎn)生的霧沫夾帶有時(shí)會(huì)濺到冷凝面上，導(dǎo)致分別效果下降。此外，依靠重力向下流淌的液膜一般處于層流狀態(tài)，傳質(zhì)和傳熱效率均不高，導(dǎo)致蒸餾效率下降。刮膜式分子蒸餾器是目前應(yīng)用最廣泛的一類分子蒸餾設(shè)備，它是對(duì)降膜式分子蒸餾器的有效改進(jìn)，與降膜式的最大區(qū)分在于刮膜器的引入。利用刮膜器，可將料液在蒸發(fā)面上刮成厚度均勻，且0.25～0.76mm)、均勻性以及物料的停留時(shí)間，使蒸餾效率明顯提高，熱分解的可能性顯著降低。由于轉(zhuǎn)盤的高速旋轉(zhuǎn)，可形成格外薄(0.04～0.08mm)且均勻的液膜，蒸發(fā)速率和分別效率均較高；料液在轉(zhuǎn)盤上的停留時(shí)間更短，可有效避開物料的熱分解；轉(zhuǎn)盤與冷凝面之間的距離可以調(diào)整，可適用于不同物系的分別。但由于其特別的轉(zhuǎn)盤構(gòu)造，對(duì)密封技術(shù)提出了更高的要求，且構(gòu)造簡(jiǎn)單，設(shè)備本錢較高，比較適合于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)或高附加值產(chǎn)品的分別。分子蒸餾技術(shù)的創(chuàng)應(yīng)用在涂料和樹脂工業(yè)中的應(yīng)用雙酚A型環(huán)氧樹脂是環(huán)氧家族中產(chǎn)量最大、用途最為普遍的一大品種。其中，低相對(duì)分子質(zhì)量雙酚A型環(huán)氧樹脂既是電器、電子澆注絕緣材料、膠粘劑、浸漬漆等的重要原料，又是承受鏈增長(zhǎng)法制備中、高相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂的起始預(yù)聚物。因此，低相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂的質(zhì)量和原料單耗對(duì)整個(gè)環(huán)氧樹脂的應(yīng)用和生產(chǎn)起著打算性作用。近年來(lái)，低相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂的制造技術(shù)有了很大的進(jìn)步，但由于環(huán)氧氯丙烷和雙酚A兩種單體的反響格外簡(jiǎn)單，直到今日人們用完各種方法也不能一步合成相對(duì)分子質(zhì)量為340的雙酚A型環(huán)氧樹脂產(chǎn)品。而借助分子蒸餾技術(shù)就可制得該產(chǎn)品，過(guò)程如下所示:單體和輕組分粗產(chǎn)品單體和輕組分粗產(chǎn)品分子蒸餾蒸余物分子蒸餾相對(duì)分子質(zhì)量340的雙酚A型環(huán)氧樹脂更大相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂圖3.1 制取相對(duì)分子質(zhì)量為340的雙酚A型環(huán)氧樹脂在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用不飽和脂酸是人體必需脂肪酸具有很高的藥用和養(yǎng)分價(jià)值。不飽和脂肪酸在高溫下易分解易氧化，承受分子蒸餾技術(shù)分別多不飽和脂肪酸時(shí)，飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸首先蒸出，而雙鍵較多的不飽和脂肪酸在蒸餾溫度低于沸點(diǎn)溫度下最終蒸出，從而可到達(dá)富集多不飽和脂肪酸的目的。EPA和DHA分別是二十碳五烯酸和二十碳六烯酸，為多不飽和脂肪酸對(duì)大腦機(jī)能有活化作用，魚油4中含有2~16%EPA和DHA5~36%是EPA和DHAEPA和DHA，近年來(lái)人們利用分子蒸餾法精制魚油，1999年張相年和李兆年等魚油中對(duì)高不飽和脂肪酸的工業(yè)化爭(zhēng)論中可以得到EPA和DHA含量在70%以上的產(chǎn)品。2023年CarlosF.Torres等在先純化二十碳五烯酸甘油酯和二十碳六烯酸甘油酯制取二十碳五烯酸和二十碳六烯酸的過(guò)程中利用分子蒸餾去除產(chǎn)物混合物種的乙Liang等利用分子蒸餾技術(shù)從魷魚內(nèi)臟油乙基酯提取EPA和DHA，把EPA的含量從9.10%提高到15.15%，把DHA的含量從14.17%提高到34.17%；HiroakiKonishi等還把分子蒸餾技術(shù)用于不飽和脂肪酸的除臭，處理后的不飽和脂肪酸完全沒(méi)有臭味。α-亞麻酸是十八碳三烯酸，為多不飽和脂肪酸，對(duì)人體有多種生理調(diào)整功能。鄭弢等在蒸餾溫度90-105℃，操作壓力0.5-1.8Pa，進(jìn)料溫度60℃，進(jìn)料速度90.00ml，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速150r/min下經(jīng)四級(jí)分子蒸餾處理，將原料α-亞麻酸含量由67.15%提純至82.3%。在食品工業(yè)中的應(yīng)用二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)是主要源于深海魚油的ω-3型多不飽和脂肪酸，對(duì)EPA和DHA的提取技術(shù)也是眾多爭(zhēng)論人員關(guān)注的熱點(diǎn)。普遍承受的尿素包合法有很多缺點(diǎn)，如:工藝簡(jiǎn)單、本錢高、產(chǎn)率低、產(chǎn)品過(guò)氧化值高、有害雜質(zhì)多等，難以滿足各方面需求。馮武文等通過(guò)多年的試驗(yàn)室爭(zhēng)論和工業(yè)化探究，實(shí)現(xiàn)了分子蒸餾技術(shù)提取EPA和DHA的工業(yè)化生產(chǎn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，同時(shí)取得了較大經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)于這方面的應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，不再贅述。5、分子蒸餾技術(shù)市場(chǎng)分析存在的問(wèn)題及推測(cè)展望市場(chǎng)分析存在的問(wèn)題分子蒸餾技術(shù)抑制了傳統(tǒng)分別提取方法的種種缺陷，同時(shí)也避開了傳統(tǒng)分別提取方法易引起環(huán)境污染的潛在危機(jī)，而且工藝簡(jiǎn)便、操作安全牢靠，是一項(xiàng)全分別技術(shù)。但由于分子蒸餾技術(shù)在我國(guó)進(jìn)展的比較晚，所以分子蒸餾技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用還有很多缺乏，主要有以下幾個(gè)方面：國(guó)外學(xué)者對(duì)分子蒸餾技術(shù)的根底理論、機(jī)理、機(jī)構(gòu)和其他影響蒸餾速率和效率的因素進(jìn)展了大量的爭(zhēng)論，但是大多數(shù)是以抱負(fù)模型爭(zhēng)論為主的，沒(méi)有得到試驗(yàn)或是實(shí)際分子蒸餾數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，這大大限制了該技術(shù)在應(yīng)用上飛突破。分子蒸餾的工業(yè)化應(yīng)用剛剛起步，國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)分子蒸餾設(shè)備和流程時(shí)因嚴(yán)峻缺乏關(guān)鍵數(shù)據(jù)，工藝設(shè)計(jì)盲目性很大。分子蒸餾設(shè)備設(shè)備價(jià)格昂貴，分子蒸餾裝置必需保證體系壓力的高真空度，對(duì)材料密封性要求高，且蒸發(fā)面和冷凝面之間的距離要適中，設(shè)備加工難度大，造價(jià)高。推測(cè)展望分子蒸餾技術(shù)是一項(xiàng)工業(yè)應(yīng)用前景格外寬闊的高技術(shù)。但目前尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化，很多爭(zhēng)論還需完善和深入，為使其成為一門真正有用的工業(yè)技術(shù)，建議今后連續(xù)以下幾方面的爭(zhēng)論。綜上所述，分子蒸餾技術(shù)有著優(yōu)于其他傳統(tǒng)分別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，正是有這些優(yōu)點(diǎn)，也被應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等各個(gè)方面的工業(yè)生產(chǎn)中，但同時(shí)我們也要看到分子蒸餾技術(shù)所存在的缺點(diǎn)。把傳5統(tǒng)的分別技術(shù)和分子蒸餾技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)聯(lián)合，缺點(diǎn)互補(bǔ)。隨著人類回歸自然、崇尚自然潮流的進(jìn)展，自然綠色食品越來(lái)越受青睞的當(dāng)今社會(huì)，特別是分子蒸餾技術(shù)與傳統(tǒng)提取分別技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用前景寬闊?？梢酝茰y(cè)隨著食品工業(yè)的飛速進(jìn)展和對(duì)分子蒸餾技術(shù)不斷深入地爭(zhēng)論，現(xiàn)代分子蒸餾技術(shù)將對(duì)整個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)將起到巨大的推動(dòng)作用。參考文獻(xiàn)：[J].精細(xì)化工原料及中間體,2023,11:2-3.馮武文,楊村.分子蒸餾技術(shù)及其在涂料和樹脂工業(yè)中的應(yīng)用[J].涂料工業(yè),2023,2：33-35.馮武文,楊村,于宏奇.分子蒸餾技術(shù)與日用化工(Ⅰ)———分子蒸餾技術(shù)的原理及特點(diǎn)[M].日用化學(xué)工業(yè),2023.10:74-76.許志杰,毛多斌,郭曉東等.分子蒸餾技術(shù)的應(yīng)用爭(zhēng)論進(jìn)展.包裝與食品機(jī)械,2023,25〔1〕;39-42.FangChen,TongyiCai.Optimizingconditionsforthepurificationofcrudeoctacosanolextractfromricebranwaxbymoleculardistillationanalyzedusingresponsesurfacemethodology[J].JouranalofFoodEngineering,2023(70):47—50.TerryA.Isbell,StevenC.Cermak.Purificationofmeadowfoammonoestolidefrompolyestolide[J].IndustrialCropsa