分子蒸餾技術及應用文獻介紹

分子蒸餾分離技術moleculardistillationtechnology

課程名稱：生物分離工程指導老師:彭書明教授報告人：夏薇CONTENTS概述一原理及技術關鍵二應用三文獻介紹四五問題概述一011、分子蒸餾的歷史Bronsted和Hevest在1922年世界上最早的實驗用分子蒸餾裝置。192219351935年，Hickman領導的小組設計出了世界上第一臺離心式分子蒸餾器。1943年，Qnackenbush和Steenbock對刮膜式分子蒸餾器進行了研究。19432分子蒸餾定義0202

分子蒸餾是一種在高真空下操作的蒸餾方法，這時蒸氣分子的平均自由程大于蒸發(fā)表面與冷凝表面之間的距離，從而可利用料液中各組分蒸發(fā)速率的差異，對液體混合物進行分離。分子蒸餾原理及技術關鍵二03

基本概念1.理論分子蒸發(fā)速率Langmuir研究了高真空下純物質的蒸發(fā)現象，他從分子動力學出發(fā)，推導出純物質理論分子蒸發(fā)速率只是表面溫度和分子種類的函數。G－蒸發(fā)速度，g/(m2·s)；P0－溫度Ts時的飽和蒸氣壓，Pa；M－分子摩爾質量，kg/mol；Ts－蒸發(fā)液面的絕對溫度，K042.分離因數

分子蒸餾可以用來分離揮發(fā)度相近但分子量不同的混合物系。分子蒸餾由于處于非平衡狀態(tài)下操作及其設備的內部結構特點，使得分離效率遠高于常規(guī)蒸餾。MA－輕分子相對分子質量；MB－重分子相對分子質量；P0A－輕分子飽和蒸汽壓，Pa；P0B

－重分子飽和蒸汽壓，Pa；α0－相對揮發(fā)度05分子運動平均自由程1.分子碰撞2.分子有效直徑3.分子運動自由程4.分子運動平均自由程分子碰撞分子與分子之間存在著相互作用力。當兩分子離得較遠時，分子之間的作用力表現為吸引力，但當兩分子接近到一定程度后，分子之間的作用力會改變?yōu)榕懦饬?，并隨其接近到一定程度，排斥力迅速增加。當兩分子接近到一定程度，排斥力的作用使兩分子分開，這種由接近而至排斥分離的過程就是分子的碰撞過程。分子有效直徑分子在碰撞過程中，兩個分子質心的最短距離，即發(fā)生斥離的質心距離，稱為分子有效直徑。分子運動自由程一個分子相鄰兩次分子碰撞之間所走的路程，稱為分子運動自由程。06分子運動平均自由程：某一種分子在某時間間隔內自由程的平均值.

λm=kT/(21/2πd2p)d－分子的有效直徑，p－分子所處空間的壓強，T－分子所處環(huán)境的溫度，k－波爾茲曼常數

壓力、溫度及分子有效直徑是影響分子運動平均自由程的三個主要因素。

當壓力一定時，特定物質的分子運動平均自由程隨空間溫度增加而增大;

當溫度一定時，平均自由程λ與空間壓力P成反比，真空度越高(空間壓力越小)λ越大，分子之間碰撞幾率越小。

即使物系空間的壓力和溫度相同，對于不同的物質由于分子有效直徑不同，其分子平均自由程也存在差異。07分子蒸餾原理圖12(三)分子蒸餾需具備的條件技術關鍵1蒸發(fā)面與冷凝面之間應保證一定的溫度差2分子蒸餾分離系統(tǒng)中應保持較高的真空度壓力必須低，在0.1~40Pa左右。確保分子之間不會發(fā)生碰撞。冷凝器表面的溫度應低于蒸發(fā)表面溫度50~100℃。防止冷凝器表面分子的再次蒸發(fā)。實際中還應盡可能地增大溫度差為好。13(三)分子蒸餾需具備的條件技術關鍵3蒸發(fā)面與冷凝面應保持較短的距離保持在輕質分子平均自由程和重質分子平均自由程之間。一般蒸發(fā)面與冷凝面的距離范圍為20~30mm為佳。4蒸發(fā)面上的液體膜應盡可能的薄可能地擴大蒸發(fā)表面和不斷地更新蒸發(fā)表面，以提高傳質速率。實際中，一般薄膜厚度為0.05~0.5mm比較適宜。如果過薄，則不但技術上難以實現，而且單位時間蒸發(fā)量也要減少。一般采用機械式刮板薄膜蒸發(fā)裝置和離心式薄膜蒸發(fā)裝置。

1415(三)分子蒸餾需具備的條件技術關鍵5分子蒸餾裝置應有必要的設備系統(tǒng)分子蒸餾裝置包括缸體、刮膜器、變速器、接收瓶等抽真空系統(tǒng)包括真空泵、擴散泵等加熱溫控系統(tǒng)包括熱油泵、導熱油爐、控溫儀表、油路等冷卻系統(tǒng)包括冷阱、降溫水泵、冷卻水管路等密封結構脫水、脫溶劑和脫氧處理16物料輸入系統(tǒng)物料輸出系統(tǒng)加熱系統(tǒng)控制系統(tǒng)真空系統(tǒng)冷凝系統(tǒng)內冷凝系統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)應用三17

石油化工方面塑料工業(yè)方面食品工業(yè)方面醫(yī)藥方面香料工業(yè)方面18單甘酯的生產2122DHA+EPA提取

23維生素E的提取

文獻介紹四24Theuseofartificialneuralnetworkmodelingtorepresenttheprocessofconcentrationbymoleculardistillationofomega-3fromsquidoil

使用人工神經網絡建模來表示通過分子蒸餾從魷魚油中濃縮omega-3的過程25261、二級分子蒸餾第一級餾出物：棕櫚酸和油酸酯第二級餾出物：omega-3實驗方法2、神經網絡——ANN模型27所使用的神經網絡模型的處理元件是輸入層，隱藏層和輸出層。在圖中可以看到不同層之間的互連。根據輸入和輸出變量的數量和可用數據來選擇每層神經元的數量。28Flowsheetofthealgorithmusedtomodeltheprocessoftheconcentrationofomega-3compoundsbymoleculardistillationforobtainingtheoptimumnumberofneuronsinthehiddenlayerwiththebesttraining.29隱藏層的功能是雙曲正切S形傳遞函數（1）：相對誤差：實驗數據和全局模型ANN獲得的結果之間的差值ANN模型的輸出之間的相關系數:Yexp是實驗數據;YANN是人工神經網絡模型得到的結果定義為（4）的實驗值：30對應于溫度1和2（T1和T2）的輸入數據以及對應于蒸餾流和給料化合物比（D1/F和D2/F）的輸出數據和脂肪酸乙酯的質量分數（X1和X2）在表2中給出。分子蒸餾實驗的實驗數據是40Pa壓力，150rpm轉速，60℃進料溫度，第一階段的蒸發(fā)溫度在100-120℃之間，120-140℃為第二階段。31在訓練ANN模型期間使用的實驗數據3233343536結論第一級：T1：100℃T2：12