在液-液分離技術(shù)當(dāng)中,蒸餾(精餾)是普遍也是應(yīng)用為廣泛的技術(shù)之一了,我們聽過普通精餾、萃取精餾、共沸精餾、熱泵精餾、反應(yīng)精餾等等,但是分子蒸餾聽過沒有?這又是個(gè)神馬玩意兒呢?
短程精餾,也叫分子蒸餾,是一種近幾年發(fā)展迅速的分離技術(shù),它可以解決具有熱敏性、高沸點(diǎn)等性質(zhì)的物質(zhì)的分離問題[1]。說(shuō)是叫蒸餾,其實(shí)原理并不一樣,普通蒸餾依靠的是沸點(diǎn)差異,而分子蒸餾則靠的是分子平均自由程。自由程是啥?就是一個(gè)分子和其他分子相繼碰撞兩次之間經(jīng)過的直線距離(粗略理解意思就是這個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)能跑多遠(yuǎn)),平均自由程就是個(gè)統(tǒng)計(jì)上的平均結(jié)果了。
分子蒸餾的原理圖就像上面這樣,輕組分自由程長(zhǎng),重組分自由程短,就類似于一群人在一個(gè)房間拋一個(gè)瘦子和一個(gè)胖子,胖子拋的不高,拋到半空在重力作用下又掉了下來(lái),但是瘦子就能拋很高,吧唧,砸天花板上了,然后胖子和瘦子就分開來(lái)了(還是當(dāng)個(gè)胖子好……)
上面這個(gè)就是分子蒸餾與普通蒸餾的比較,分子蒸餾技術(shù)具有幾大特點(diǎn)。1)蒸餾蒸空度高。分子蒸餾儀可以創(chuàng)造一個(gè)高真空度系統(tǒng)環(huán)境的重要因素是其具有很好的密封性,內(nèi)部壓力可降至0.1Pa以下。2)蒸餾溫度低。分子蒸餾分離利用的是分子平均自由程的不同,因此蒸餾溫度遠(yuǎn)低于原料沸點(diǎn),解決高附加值化學(xué)品熱敏性的問題。3)分離效率高。分子蒸餾過程由于其不可逆性,使其能夠分離普通蒸餾無(wú)法分離的物料,這一特點(diǎn)使得分子蒸餾技術(shù)可以應(yīng)用在要求產(chǎn)物高純度的食品及醫(yī)藥領(lǐng)域。4)物料受熱時(shí)間短。分子蒸餾儀的刮膜器使得物料在蒸發(fā)器表面形成均勻的薄膜增大了蒸發(fā)面積,使蒸餾時(shí)間更短,降低了物料長(zhǎng)時(shí)間受熱分解的幾率,使得分離更加高效,節(jié)約了時(shí)間成本。
分子蒸餾在石油化工、食品、醫(yī)藥、香精香料精細(xì)化工等領(lǐng)域均有運(yùn)用,尤其在天然產(chǎn)物及熱敏性物料的分離純化方面得到廣泛的應(yīng)用。例如精制魚油的提取,魚油中的EPA、DHA(這玩意兒叫腦黃金,很多嬰幼兒產(chǎn)品里面都有這個(gè)成分)主要從海產(chǎn)魚油中提取,采用分子蒸餾的魚油產(chǎn)品色澤好、氣味純正、過氧化值低。此外還有天然色素、天然維生素、天然揮發(fā)精油的提取,都用到分子精餾。而在石油化工領(lǐng)域,可以用于合成潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的精制處理,還有用于油品分析,應(yīng)用在減壓餾分油的深拔領(lǐng)域。醫(yī)藥領(lǐng)域用于藥物或者中間體的提純(例如抗HIV-1藥物度魯特韋的關(guān)鍵中間體4-甲氧基乙酰乙酸甲酯的提純)。
分子蒸餾技術(shù)與其他先進(jìn)技術(shù)結(jié)合,可以解決更多的實(shí)際問題。然而對(duì)于分子蒸餾儀內(nèi)部流體力學(xué)和傳質(zhì)傳熱過程的機(jī)理研究還不夠全面,應(yīng)通過進(jìn)一步的研究,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,為分子蒸餾技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)問題提供理論基礎(chǔ)。同時(shí)應(yīng)大力開發(fā)低成本、高處理量的分子蒸餾設(shè)備,使得分子蒸餾技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。