分子蒸馏技术及应用文献介绍.pptx

分子蒸馏分离技术molecular distillation technology n课程名称：生物分离工程n指导老师:彭书明教授n报告人：夏薇CONTENTS概述一原理及技术关键二应用三文献介绍四五问题概述一011、分子蒸馏的历史Bronsted和Hevest在1922年世界上最早的实验用分子蒸馏装置。192219351935年，Hickman领导的小组设计出了世界上第一台离心式分子蒸馏器。1943年，Qnackenbush和Steenbock对刮膜式分子蒸馏器进行了研究。19432 分子蒸馏定义0202 分子蒸馏是一种在高真空下操作的蒸馏方法，这时蒸气分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离，从而可利用料液中各组分蒸发速率的差异，对液体混合物进行分离。分子蒸馏原理及技术关键二03 基本概念1.理论分子蒸发速率Langmuir研究了高真空下纯物质的蒸发现象，他从分子动力学出发，推导出纯物质理论分子蒸发速率只是表面温度和分子种类的函数。G蒸发速度，g/(m2s)；P 0温度Ts时的饱和蒸气压，Pa；M分子摩尔质量，kg/mol；Ts蒸发液面的绝对温度，K042.分离因数 分子蒸馏可以用来分离挥发度相近但分子量不同的混合物系。分子蒸馏由于处于非平衡状态下操作及其设备的内部结构特点，使得分离效率远高于常规蒸馏。MA轻分子相对分子质量；MB重分子相对分子质量；P0A轻分子饱和蒸汽压，Pa；P0B 重分子饱和蒸汽压，Pa；0相对挥发度 05分子运动平均自由程分子运动平均自由程1.分子碰撞 2.分子有效直径 3.分子运动自由程 4.分子运动平均自由程 分子碰撞分子与分子之间存在着相互作用力。当两分子离得较远时，分子之间的作用力表现为吸引力，但当两分子接近到一定程度后，分子之间的作用力会改变为排斥力，并随其接近到一定程度，排斥力迅速增加。当两分子接近到一定程度，排斥力的作用使两分子分开，这种由接近而至排斥分离的过程就是分子的碰撞过程。分子有效直径分子在碰撞过程中，两个分子质心的最短距离，即发生斥离的质心距离，称为分子有效直径。分子运动自由程一个分子相邻两次分子碰撞之间所走的路程，称为分子运动自由程。06分子运动平均自由程：某一种分子在某时间间隔内自由程的平均值.m=kT/(21/2d2p)d分子的有效直径，p分子所处空间的压强，T分子所处环境的温度，k波尔兹曼常数 压力、温度及分子有效直径是影响分子运动平 均自由程的三个主要因素。当压力一定时，特定物质的分子运动平均自由程随空间温度增加而增大;当温度一定时，平均自由程与空间压力P成反比，真空度越高(空间压力越小)越大，分子之间碰撞几率越小。即使物系空间的压力和温度相同，对于不同的物质由于分子有效直径不同，其分子平均自由程也存在差异。07分子蒸馏原理图12(三)分子蒸馏需具备的条件技术关键1 蒸发面与冷凝面之间应保证一定的温度差 2 分子蒸馏分离系统中应保持较高的真空度压力必须低，在0.140 Pa左右。确保分子之间不会发生碰撞。冷凝器表面的温度应低于蒸发表面温度50100。防止冷凝器表面分子的再次蒸发。实际中还应尽可能地增大温度差为好。13(三)分子蒸馏需具备的条件技术关键3 蒸发面与冷凝面应保持较短的距离 保持在轻质分子平均自由程和重质分子平均自由程之间。一般蒸发面与冷凝面的距离范围为2030 mm为佳。4 蒸发面上的液体膜应尽可能的薄 可能地扩大蒸发表面和不断地更新蒸发表面，以提高传质速率。实际中，一般薄膜厚度为0.050.5 mm比较适宜。如果过薄，则不但技术上难以实现，而且单位时间蒸发量也要减少。一般采用机械式刮板薄膜蒸发装置和离心式薄膜蒸发装置。1415(三)分子蒸馏需具备的条件技术关键5 分子蒸馏装置应有必要的设备系统分子蒸馏装置包括缸体、刮膜器、变速器、接收瓶等抽真空系统包括真空泵、扩散泵等加热温控系统包括热油泵、导热油炉、控温仪表、油路等冷却系统包括冷阱、降温水泵、冷却水管路等密封结构 脱水、脱溶剂和脱氧处理 16物料输入系统物料输入系统物料输出系统物料输出系统加热系统加热系统控制系统控制系统真空系统真空系统冷凝系统冷凝系统内冷凝系统内冷凝系统蒸发系统蒸发系统应用三17 石油化工方面石油化工方面 塑料工业方面塑料工业方面 食品工业方面食品工业方面 医药方面医药方面 香料工业方面香料工业方面18单甘酯的生产2122DHA+EPA提取 23维生素E的提取 文献介绍四24The use of artificial neural network modeling to represent the process of concentration by molecular distillation of omega-3 from squid oil 使用人工神经网络建模来表示通过分子蒸馏从鱿鱼油中浓缩omega-3 的过程25261、二级分子蒸馏 第一级馏出物：棕榈酸和油酸酯 第二级馏出物：omega-3实验方法2、神经网络ANN模型27所使用的神经网络模型的处理元件是输入层，隐藏层和输出层。在图中可以看到不同层之间的互连。根据输入和输出变量的数量和可用数据来选择每层神经元的数量。28Flow sheet of the algorithm used to model the process of the concentration of omega-3 compounds by molecular distillation for obtaining the optimum number of neurons in the hidden layer with the best training.29隐藏层的功能是双曲正切S形传递函数（1）：相对误差：实验数据和全局模型ANN获得的结果之间的差值ANN模型的输出之间的相关系数:Yexp是实验数据;YANN是人工神经网络模型得到的结果 定义为（4）的实验值：30对应于温度1和2（T1和T2）的输入数据以及对应于蒸馏流和给料化合物比（D1/F和D2/F）的输出数据和脂肪酸乙酯的质量分数（X1和 X2）在表2中给出。分子蒸馏实验的实验数据是40Pa压力，150rpm转速，60进料温度，第一阶段的蒸发温度在100-120之间，120-140 为第二阶段。31在训练ANN模型期间使用的实验数据3233343536结论第一级：T1：100 T2：120140第二级：T1：120 T2：120140发展问题五37大力开展对高难度物质的分离研究；大力挖掘适合于中国国情的中草药的分离应用研究；开展大型工业装置稳定性、先进性及经济性的研究；开展应用分子蒸馏技术改进传统提纯工艺、提高产品质量的研究。1234感谢聆听！