蒸馏的极限分子

① 何谓分子蒸馏法、超临界CO2萃取法

分子蒸馏技术在芦荟维生素提取中的应用

维生素是与人们生活息息相关的产品，现已成为国际医药与保健品市场的主要大宗产品之一。维生素E用量最大，其次是维生素A、维生素C、维生素D等。随着经济的增长和人们生活水平的提高，维生素类产品的需求也会进一步增长，人们对其质量和档次的要求也会进一步提高，因此，作为许多种维生素生产中的重要分离技术——分子蒸馏技术也会在维生素工业中发挥越来越重要的作用。
1、 分子蒸馏技术的基本原理
分子蒸馏不同于一般的蒸馏技术。它是运用不同物质分子运动平均自由程的差别而实现物质的分离,因而能够实现在远离沸点下操作。
根据分子运动理论,液体混合物的分子受热后运动会加剧,当接受到足够能量时,就会从液面逸出而成为气相分子,随着液面上方气相分子的增加,有一部分气体就会返回液体,在外界条件保持恒定情况下,就会达到分子运动的动态平衡。从宏观上看达到了平衡。

液体混合物为达到分离的目的,首先进行加热,能量足够的分子逸出液面,轻分子的平均自由程大,重分子平均自由程小,若在离液面小于轻分子的平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面,使得轻分子不断被冷凝,从而破坏了轻分子的动平衡而使混合液中的轻分子不断逸出,而重分子因达不到冷凝面很快趋于动态平衡,不再从混合液中逸出,这样,液体混合物便达到了分离的目的。
其分离过程由下图所示：

2、 分子蒸馏技术的特点：

由分子蒸馏的原理可以看出，分子蒸馏有许多常规蒸馏所不具备的特点。
2.1分子蒸馏的操作真空度高。

由于分子蒸馏的冷热面间的间距小于轻分子的平均自由程，轻分子几乎没有压力降就达到冷凝面，使蒸发面的实际操作真空度比传统真空蒸馏的操作真空度高出几个数量级。分子蒸馏的操作残压一般约为0.1～1Pa数量级。
2.2分子蒸馏的操作温度低。

分子蒸馏依靠分子运动平均自由程的差别实现分离，并不需要到达物料的沸点，加之分子蒸馏的操作真空度更高，这又进一步降低了操作温度。
2.3分子蒸馏分离过程中物料受热时间短。

分子蒸馏在蒸发过程中，物料被强制形成很薄的液膜，并被定向推动，使得液体在分离器中停留时间很短。特别是轻分子，一经逸出就马上冷凝，受热时间更短，一般为几秒或十几秒。这样，使物料的热损伤很小，特别对热敏性物质的分离过程提供了传统蒸馏无法比拟的操作条件。
3.4分子蒸馏的分离程度更高。
由分子蒸馏的相对挥发度可以看出：
式中：M1———— 轻分子分子量；

M2———— 重分子分子量；
而常规蒸馏相对挥发度α=P1/P2 ， 由于M2 ＞M1 ， 所以ατ＞α。
由以上特点可以看出，分子蒸馏技术，能分离常规蒸馏不易分离的物质，特别适宜于高沸点、热敏性物质的分离。因此，它作为一项有效提纯分离手段在维生素工业中具有广阔的应用前景。
3、 分子蒸馏技术在维生素工业中的应用
目前，在维生素工业中，有许多品种，不论是合成品还是天然品其生产过程都需要采用分子蒸馏技术。
例1、分子蒸馏技术在天然维生素E生产中的应用。
天然维生素E广泛存在于芦荟的绿色部分及禾本科种子胚芽里，尤其是在芦荟油中的含量丰富，一般在0.05—0.5%。用来提取天然维生素E产品的经济价值不高，但在芦荟油脱胶、脱酸、脱色、脱臭等精炼过程中，天然维生素E在脱臭馏出物中得到浓缩，一般含有质量分数的1%--15%，因此，油脂脱臭馏分是提取天然维生素E的理想资源。从精炼副产品中提取天然维生素E，既是天然资源的综合利用，又是获取天然维生素E的最佳方法，为天然维生素E的提取、维生素E制品及下游产品的研制及应用提供了良好条件。
天然维生素E的提取技术很多，如：化学溶剂萃取法、尿素沉淀法、减压蒸馏法、多级精馏法、分子蒸馏法、超临界CO2萃取法等。但无论何种方法，要生产出品质优良的天然维生素E产品，最关键的问题就是提取与分离工艺是否先进，是否能够满足以下几个条件：
1、最大程度地保护好产品的天然品质。
2、产品必须保证没有化学污染。
3、生产工艺必须具备工业经济价值。
要满足上述要求，单纯的溶剂萃取法不行，因为溶剂会残留在产品中，传统的减压与精馏法也不行，因为极高的操作温度会使VE 产品受损及产生新的杂质。直接用超临界萃取法从工业角度看也不经济。因此，既能符合产品的安全要求，又具备工业价值，优选的方法就是分子蒸馏法。下面的“酯化法与分子蒸馏相结合”的VE生产方法为例，介绍天然维生素E的提取技术。
脱臭馏出物中一般含有3—10%的VE、6—10%的植物甾醇、40%左右的游离脂肪酸、20%左右的中性油，其它还有烃类、臭味物质及色素。对于这种原料，生产工艺可简单表示为：

甲酯（VE含量＜0.2%）

脱臭馏出物 甲醇酯化 冷析 分子蒸馏 色素

VE（＞70%）
植物甾醇粗品 精制 甾醇精品（＞98%）

（50%左右）

VE精品（＞90%）
甲醇酯化的目的是将原料中的脂肪酸及中性油转变为脂肪酸甲酯，酯化后的混合液经物理方法处理分离出甾醇及过量的甲醇，然后进入分子蒸馏工序。
由于脂肪酸甲酯与天然维生素E的分子运动自由程的差别，分子蒸馏能有效地脱出混合液中的脂肪酸甲酯，并能实现天然VE产品与中性油及色素等更大分子的分离，从而得到了保持了纯天然特点的VE产品。这样的产品是非常安全有效的。
例2、分子蒸馏技术在合成维生素E生产中的应用
合成维生素E生产工艺复杂，它以丙酮为起始原料，经炔化、氢化、缩合等反应制得芳樟醇，芳樟醇再经缩合、炔化、氧化等反应制得异植物醇，异植物醇经缩合、酯化制得维生素E。在该生产工艺中，异植物醇及维生素E的纯化均适合采用分子蒸馏技术来实现。特别是最终产品维生素E，目前国内外普遍采用分子蒸馏法来精制，以保证产品质量，已应用的分子蒸馏设备单条生产线能力已达2万吨/年。
例3、分子蒸馏技术在天然维生素A提取中的应用。
天然维生素A是分子蒸馏技术最早工业化应用的品种之一。早在上世纪中期，人们就完成了从鱼肝油中蒸馏维生素A的工业化生产。只是那时的分子蒸馏蒸发器是降膜式的，体积庞大，分离效率很差。即使如此，分子蒸馏技术在天然维生素A的提纯中的作用一直被作为分子蒸馏技术应用的经典范例。一方面，天然维生素A作为一种高沸点、热敏性物质，其工业化生产需要新型的分离技术，另一方面，分子蒸馏技术的发展需要以典型产品为突破口。两者的有机结合促进了技术与产品的共同进步。
即使是合成维生素A大量生产的今天，从鱼肝油中提取天然维生素A也仍然是人类营养的一个重要来源，应用分子蒸馏技术从鳕鱼、鲑鱼、金枪鱼等的肝油中提取的天然维生素A及其它生物活性物质至今仍然被作为最安全的保健食品，广泛应用于婴幼儿的营养食品中。
例4、分子蒸馏技术在维生素D提取中的应用
维生素D为类固醇衍生物，其中的维生素D3（又名活化7—去氢胆甾醇，C27H44O）常用作食品营养强化剂。在用维生素D3树脂与二烯亲和物反应制备维生素D3的工艺中，采用分子蒸馏技术可使维生素D3的含量升高5～15%。
例5、分子蒸馏技术在维生素K1提取上的应用
维生素K1是2—甲基—3—植基—1，4萘醌，它参加肝脏的凝血酶和其它凝血因子的合成，是维持人体生理机能的重要营养素。维生素K1可由天然植物中提取，但主要还是由化学合成法生产。不管是从天然物中提取还是由化学合成法生产，其提纯工艺都可以采用分子蒸馏技术。原因在于，维生素K1沸点高、热敏性强，采用传统蒸馏不仅得率低，而且质量差，而采用分子蒸馏技术则可显著地提高产品的质量及得率。J.CVENGROS等人利用分子蒸馏处理维生素K1粗品可使产品达到医药级要求，而且产品收率高达85%。
此外，分子蒸馏技术还可广泛应用于维生素合成中的许多中间原料的提纯中。例如β—紫罗兰酮是合成维生素A、E的一个重要中间体原料。它可由天然山苍子油中提取柠檬醛然后合成。不仅柠檬醛的提取可采用多级分子蒸馏完成，β—紫罗兰酮的纯化也离不开分子蒸馏技术。
总之，分子蒸馏技术在维生素工业中具有良好的应用前景。只要我们在实际应用中注意将分子蒸馏技术与其它相关技术优化组合，分子蒸馏技术将会发挥更大的作用。我厂有先进蒸馏设备，引进法国先进技术经我厂进一步改造以达到世界先进水平，并或国家专利。

② 蒸馏问题

要先通水再加热。
冷 却水要从下进。
先通水可以保证蒸汽一出来就遇冷而冷却成水；
冷 却水从下进是因为冷却水在受热后是向上升的，从下面进冷水可以保证使冷却水更好地循环。

③ 蒸馏的基本原理

利用液体混合物中各组分挥发度的差别，使液体混合物部分汽化并随之使蒸气部分冷凝，从而实现其所含组分的分离。是一种属于传质分离的单元操作。广泛应用于炼油、化工、轻工等领域。其原理以分离双组分混合液为例。将料液加热使它部分汽化，易挥发组分在蒸气中得到增浓，难挥发组分在剩余液中也得到增浓，这在一定程度上实现了两组分的分离。两组分的挥发能力相差越大，则上述的增浓程度也越大。在工业精馏设备中，使部分汽化的液相与部分冷凝的气相直接接触，以进行汽液相际传质，结果是气相中的难挥发组分部分转入液相，液相中的易挥发组分部分转入气相，也即同时实现了液相的部分汽化和汽相的部分冷凝。
液体的分子由于分子运动有从表面溢出的倾向。这种倾向随着温度的升高而增大。如果把液体置于密闭的真空体系中，液体分子继续不断地溢出而在液面上部形成蒸气，最后使得分子由液体逸出的速度与分子由蒸气中回到液体的速度相等，蒸气保持一定的压力。此时液面上的蒸气达到饱和，称为饱和蒸气，它对液面所施的压力称为饱和蒸气压。实验证明，液体的饱和蒸气压只与温度有关，即液体在一定温度下具有一定的蒸气压。这是指液体与它的蒸气平衡时的压力，与体系中液体和蒸气的绝对量无关。
将液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，然后使蒸气冷却再凝结为液体，这两个过程的联合操作称为蒸馏。很明显，蒸馏可将易挥发和不易挥发的物质分离开来，也可将沸点不同的液体混合物分离开来。但液体混合物各组分的沸点必须相差很大（至少30℃以上）才能得到较好的分离效果。在常压下进行蒸馏时，由于大气压往往不是恰好为0.1MPa，因而严格说来，应对观察到的沸点加上校正值，但由于偏差一般都很小，即使大气压相差2.7KPa，这项校正值也不过±1℃左右，因此可以忽略不计。 纯粹的液体有机化合物在一定的压力下具有一定的沸点，但是具有固定沸点的液体不一定都是纯粹的化合物，因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混和物，它们也有一定的沸点。不纯物质的沸点则要取决于杂质的物理性质以及它和纯物质间的相互作用。假如杂质是不挥发的，则溶液的沸点比纯物质的沸点略有提高（但在蒸馏时，实际上测量的并不是不纯溶液的沸点，而是逸出蒸气与其冷凝平衡时的温度，即是馏出液的沸点而不是瓶中蒸馏液的沸点）。若杂质是挥发性的，则蒸馏时液体的沸点会逐渐升高或者由于两种或多种物质组成了共沸点混合物，在蒸馏过程中温度可保持不变，停留在某一范围内。因此，沸点的恒定，并不意味着它是纯粹的化合物。
蒸馏沸点差别较大的混合液体时，沸点较低者先蒸出，沸点较高的随后蒸出，不挥发的留在蒸馏器内，这样，可达到分离和提纯的目的。故蒸馏是分离和提纯液态化合物常用的方法之一，是重要的基本操作，必须熟练掌握。但在蒸馏沸点比较接近的混合物时，各种物质的蒸气将同时蒸出，只不过低沸点的多一些，故难于达到分离和提纯的目的，只好借助于分馏。纯液态化合物在蒸馏过程中沸程范围很小（0.5~1℃）。所以，蒸馏可以利用来测定沸点。用蒸馏法测定沸点的方法为常量法，此法样品用量较大，要10 mL以上，若样品不多时，应采用微量法。 定义：分馏是利用分馏柱将多次气化—冷凝过程在一次操作中完成的方法。因此，分馏实际上是多次蒸馏。它更适合于分离提纯沸点相差不大的液体有机混合物。
进行分馏的必要性：（1）蒸馏分离不彻底。（2）多次蒸馏操作繁琐，费时，浪费极大。
混合液沸腾后蒸气进入分馏柱中被部分冷凝，冷凝液在下降途中与继续上升的 蒸气接触，二者进行热交换，蒸汽中高沸点组分被冷凝，低沸点组分仍呈蒸气上升，而冷凝液中低沸点组分受热气化，高沸点组分仍呈液态下降。结果是上升的蒸汽中低沸点组分增多，下降的冷凝液中高沸点组分增多。如此经过多次热交换，就相当于连续多次的普通蒸馏。以致低沸点组分的蒸气不断上升，而被蒸馏出来；高沸点组分则不断流回蒸馏瓶中，从而将它们分离。

④ 蒸馏酒精为什么最高是95%

因为根据物理化学的知识，乙醇能够和水形成恒沸混合物，这种恒沸混合物在专一定的属压力下，组成和沸点都固定，其中乙醇的百分含量是95%，沸点为78℃。所以用简单蒸馏无论如何只能得到 95%的乙醇
因为蒸馏是靠加热，利用乙醇的沸点低于水将其与水分分离，但只要加热水肯定就要蒸发，所以无论如何都会有少部分水分以水蒸气的形式混入蒸馏出的乙醇中。使得浓度不能达到1

⑤ 分子蒸馏的原理是什么为什么要在真空条件下操作

真空保温是针对抄对流传热和接触袭传热的传热介质去掉，化为真空，来达到保温效果。
由于气体压强的降低，气体密度也将会降低，气体分子平均自由程将增大，气体分子间和气体分子与容器壁的碰撞频率和强度相对减弱（这些碰撞通俗讲就是传热）。
传热分三种途径：1，对流传热；2，接触传热；3，辐射传热，前两个传热途径都需要传热介质，真空中介质没有了（工程上不可能绝对真空）阻止了前两种传热的发生，因此可以保温（但仍有辐射传热，所以真空的暖瓶内壁还要再涂水银就是为了阻止辐射传热）。

⑥ 能否用蒸馏方法提纯高分子化合物

不能。
原因：因为高分子化合物分子间作用力往往超过高分子链内的键合力。专所以当温度升高达到属气化温度以前，就发生主链的断裂或分解，从而破坏了高分子化合物的化学结构。
方法：高分子的提纯一般就是除去其中的小分子，如果小分子类别多就采用多种溶剂进行淋洗。如果要获得分子量均一的高聚物就需要进行分级处理，例如采用GPC。

⑦ 分子蒸馏技术适用于多大的分子量

分子蒸馏是一来种特殊自的液--液分离技术，它不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。当液体混合物沿加热板流动并被加热，轻、重分子会逸出液面而进入气相，由于轻、重分子的自由程不同

⑧ 关于蒸馏

什么是沸石 ：
zeolite
化学式表示为RR[Alx+2ySin-(x+2y)O2n]·mH2O的一族含水架状结构铝硅酸盐矿物。式中R1+代表碱金属离子，基本上为K+或Na+，个别为Li+；R2+代表 碱土金属离 子，主要为Ca2+ 、Ba2+，其次为Sr2+、Mg2+。自然界已发现的沸石有30多种，较常见的有方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石等，都以含钙、钠为主。它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。晶体所属晶系随矿物种的不同而异，以单斜和正交（斜方）晶系的占多数。方沸石、菱沸石常呈等轴状晶形，片沸石、辉沸石呈板状，毛沸石、丝光沸石呈针状或纤维状。钙十字沸石和辉沸石双晶常见。纯净的各种沸石均为无色或白色，但可因混入杂质而呈各种浅色。玻璃光泽。解理随晶体结构而异。莫氏硬度中等。比重介于 2.0～2.3，含钡的则可达 2.5～2.8。沸石主要形成于低温热液阶段，常见于喷出岩气孔中，也见于热液矿床和近代温泉沉积中。沸石可以藉水的渗滤作用，以进行阳离子的交换，其成分中的钠、钙离子可与水溶液中的钾、镁等离子交换，工业上用以软化硬水。沸石的晶体结构是由硅（铝）氧四面体连成三维的格架，格架中有各种大小不同的空穴和通道，具有很大的开放性。碱或碱土金属子和水分子均分布在空穴和通道中，与格架的联系较弱。不同的离子交换对沸石结构影响很小，但使沸石的性质发生变化。晶格中存在的大小不同空腔，可以吸取或过滤大小不同的其他物质的分子。工业上常将其作为分子筛，以净化或分离混合成分的物质 ，如气体分离、石油净化、处理工业污染等。

为什么能防止爆沸？
电石是有很多孔的，正因为有这些孔，所以它有很大的吸附表面，可以吸附空气中的水分，液体中被融解的气体，在加热的过程中会体积膨胀，突然迸出，通过沸石的多孔结构，这些气体会逐步释放，防止突然迸发.

⑨ 为什么工业上生产95%酒精只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精

酒精和水在95%的地抄方会会共沸。说的通俗点，在酒精的浓度低于95%的时候，把酒精蒸发，得到的蒸汽浓度大于原来酒精的浓度，把蒸汽冷凝，就得到了浓度高一些的酒精。

反复这个过程，得到的酒精浓度就会不断提高，但是，到了95%的时候，蒸发出的酒精蒸汽的浓度还是95%，冷凝下的酒精和原来的酒精浓度相同，不能再提纯了。

(9)蒸馏的极限分子扩展阅读：

工业乙醇为无色透明、易燃易挥发液体。有酒的气味和刺激性辛辣味。溶于水、甲醇、乙醚和氯仿。能溶解许多有机物和若干无机物。具有吸湿性，能与水形成共沸混合物。

与铬酸、次氯酸钙、过氧化氢、硝酸、硝酸铂、过氮酸盐及氧化剂反应剧烈，有发生爆炸的危险。易挥发，极易燃烧，火焰淡蓝色。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限4.3-19.0%（体积）。

储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。保持容器密封。应与氧化剂、酸类、碱金属、胺类等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。