分子蒸馏的原理

分子蒸馏的原理

分子蒸馏是一种特殊的液--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。这里，分子运动自由程

（用λ表示）是指一个分子相邻两次碰撞

之间所走的路程。

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，因此，不

同物质的分子从液面逸出后移动距离不

同，若能恰当地设置一块冷凝板，则轻分

子达到冷凝板被冷凝排出，而重分子达不

到冷凝板沿混合液排出。这样，达到物质

分离的目的。

分子蒸馏技术的特点

分子蒸馏技术作为一种与国际同步的高新分离技术，具有其它分离技术无法比拟的优点：

1、操作温度低（远低于沸点）、真空度高（空载≤1Pa）、受热时间短（以秒计）、分

离效率高等，特别适宜于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离；

2、可有效地脱除低分子物质（脱臭）、重分子物质（脱色）及脱除混合物中杂质；

3、其分离过程为物理分离过程，可很好地保护被分离物质不被污染，特别是可保持天

然提取物的原来品质；

4 、分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。

分子蒸馏技术工业化应用产

品

A 氨基酸酯 阿魏酸三萜醇酯

B 丙烯酸酯 丙二醇酯 苯乙烯-丙烯腈 丙交酯 薄荷酯 白术挥发油 苯基马来酰亚

胺 柏木油 菠萝酮

苯甲酸C~C醇酯

1215

C 长链二元酸（C-C） 粗石蜡 除草剂 柴胡挥发油 茶树油 苍术油 川芎提取

918

物 蚕蛹油

D 单甘酯（单硬脂酸甘油酯 单月桂酸甘油脂等） （牛油及猪油等）脱胆固醇 大蒜油

丁三醇 当归提取物

2-丁基辛醇 独活提取物 豆甾醇 独活提取物 多糖酯 多不饱和脂肪酸 对苯二

甲酸二乙酯 脱除多氯联苯

E 二十八烷醇（米糠蜡、蜂蜡、蔗蜡） 二聚酸 二十碳五烯酸（EPA） 二十二碳六烯

酸（DHA） 二十二烷内酯

二异氰酸酯三聚体

F 废油再生 番茄红素 辅酶Q 蜂蜡 呋喃脂 酚醛树脂 防风提取物 氟油（全氟

烃、氟氯碳油、全氟聚醚）

G 高碳醇 固化剂（脱除TDI、MDI、HDI等） 共轭亚油酸 果糖酯 硅油（聚硅氧烷

或聚硅醚） 谷甾醇 谷维素

桂皮油 香茅油 香根油 橄榄油 广藿香油（广藿香醇、广藿香酮） 癸二酸二辛

酯 光稳定剂

H 花生四烯酸（ARA） 胡椒基丁醚 胡萝卜素及类胡萝卜素（棕榈油 柑橘油 甜橙

β-

油 桔皮油 螺旋藻等） 海狗油

（双酚A及F型）环氧树脂 花椒籽油 红花籽油 互叶白千层油

J 聚甘油酯 聚酯 聚醚 聚烯烃 聚乙二醇（酯） 聚氨酯 聚戊烯醇 聚四氢呋喃

姜油树脂 姜辣素 姜烯酚 焦油

角鲨烯 结构酯 芥酸酰胺 碱金属精炼 甲基庚烯酮 间甲基苯甲酸 3-甲基吲哚

激素缩体 姜樟油 鲸醇

K 葵花籽油 糠蜡 矿物油渣脱蜡 奎宁衍生物 扩散泵油 天然抗氧化剂

L 沥青脱蜡 辣椒油树脂 辣椒红色素 辣椒碱 氯菊酯 磷酸酯 连翘挥发油 邻苯

二甲酸二辛酯

M 玫瑰油 米槁精油 没食子酸醛类衍生物 毛油脱酸（高酸值米糠油 、小麦胚芽油、

花椒籽油等） 米糠蜡 茉莉精油

煤焦油 酶解脂肪酸

N 萘甲醛 柠檬醛

P PET再生（聚对苯二甲酸乙二醇酯） 葡萄糖衍生物 天然苹果香精 帕罗西汀 硼

酸乙二醇醚

Q 茄尼醇（废次烟叶、马铃薯叶） 3-羟基丙腈（HPN）

R （矿物及合成）润滑油（聚α-烯烃、石蜡氯化合成油、烷基苯合成油、聚异丁烯合成

油） L-乳酸 松香酯

肉桂醛（肉桂油） 山苍子油

S 生物柴油（脂肪酸甲酯或乙酯） 三烯生育酚 三氯新（三氯-2羟基二苯醚） 三甘

醇 三十烷醇 三聚酸 双甘油酯

鼠尾草抗氧剂 石油渣油 （精制或脱除）杀虫剂 食用油脱酸 缩水甘油基化合物

羧酸二酯（润滑油） 蒜素

鲨烯（三十碳六烯酸） 十二烷内酯 双-β-羟乙基对苯二甲酸酯 酸性氯化物 生物

碱衍生物 四唑-1-乙酸

三聚甲醛回收 （天然及合成）生育酚

T 碳氢化合物 萜烯烃（酯） 桃醛 塔尔油（妥尔油）

W （天然及合成）脂溶性维生素（A、D、E、K）烷基糖苷（烷基苷 烷基多苷 烷基多

糖苷 烷基聚糖苷 烷基葡萄糖苷）

烷基酚 微晶蜡 戊二醛 维生素E醋酸酯 肟类

X 小麦胚芽油 新洋茉莉醛 香附子烯 α-香附酮 香芝麻蒿挥发油 香叶醇 香紫苏

内酯

Y 亚麻酸 油酸酰胺 （深海及发酵）鱼油 鱼肝油 燕麦油 羊毛脂 羊毛醇 异氰酸

酯预聚物 岩兰草油 月桂二酸

氧化乐果 （聚）乙二醇酯 油酸二乙醇酰胺 月桂酸二乙酰胺 乙醛酸 乙酰氨基

苯乙酸乙酯异构体 亚麻籽油

同位素铀浓缩 依托芬那酯 乙氧基脂肪醇 乙氧脂肪酸 液化煤 乙烯基吡咯烷酮

玉米油 乙酰柠檬酸酯

腰果油 异丙烯二羧酸酯

Z 植物甾醇 植物蜡 芝麻素 真空泵油 制动液 中碳链甘油三酯（MCT） 脂肪酸

及其衍生物 增塑剂 增效醚

甾醇酯 蔗糖酯 紫罗兰酮 酯类油（双酯、多元醇酯、复酯） 植物油脱臭馏出物

紫苏籽油 蔗蜡 棕蜡

镇静剂 棕榈油

分子蒸馏与传统蒸馏的不同可由下表看出:

由上述对比看出，分子蒸馏较传统蒸馏具有明显的技术及经济优势：

1、 产品质量高。由于分子蒸馏操作温度低、受热时间短，可以获得纯度高而且原有品质保持好的产品，

对于天然物质尤其重要。

2、 产品成本低。由于分子蒸馏的分离效率高、产品得率高，从而可大大降低生产成本。

二、分子蒸馏技术的应用特点

由分子蒸馏的原理及特点可知，分子蒸馏技术具有独特的、多方面的优越性：

1、可有效地脱除热敏性物质中轻分子物质

（1）产品物质的脱臭

例1、姜油的脱臭

（2）产品物质的脱溶

例2、辣椒红色素脱溶

（3）产品物质中脱单体

例3、酚醛树脂中单体酚的脱除

2、脱除产品中重物质及颜色

精细化学品中常常有一些重分子物质、甚至金属离子等难以分离，分子蒸馏为此提供了有效方法。

例4、乳酸精制

其它如芥酸、亚油酸、亚麻酸、二聚酸、芥酸酰胺、硬脂酸单甘酯、高碳醇的精制及脱色，也需要采用

分子蒸馏技术。

3、降低热敏性物质热损伤

例5、鱼油乙酯脱色及浓缩

与传统的釜式蒸馏比较，可明显看出分子蒸馏技术的优势：

不仅产品得率高，而且产品品质好，绝大多数的天然或合成香精香料都属于热敏性物质，均适合采用分

子蒸馏技术提纯。

4、改进传统工艺，进行清洁生产

例6、鱼油甘三酯精制

省去了传统工艺中碱炼法脱酸，不但避免了皂化液对环境的污染，变废为宝，而且提高了主产品质量。

其它类似产品有小麦胚芽油、米糠油、椰子油、大豆油脱酸等。

例7、废润滑油回收

烷基多苷合成工艺中，脂肪醇过量有利于合成反应，但又直接影响产品纯度，采用分子蒸馏可有效脱醇，

使合成工艺中脂肪醇的使用可根据工艺需要而定，提高了产品收率和质量。

三、分子蒸馏在精细化工中的应用

随着科学的发展，精细化学品种类越来越多，产品分类越来越细，产品纯度要求越来越高。分子蒸馏技

术起到了十分重要的作用。

工业实践证明，分子蒸馏除了可代替传统蒸馏技术应用于某些产品之外，它还解决了传统蒸馏无法解决

的一系列产品的纯化问题。

下面列出分子蒸馏技术可应用的部分精细化工领域及产品。

1、医药：氨基酸酯、葡萄糖衍生物、茄尼醇、萜烯酯，合成及天然维生素(维生素A、维生素E、β胡

萝卜素)等；

2、农药：氯菊酯、增效醚、氧乐果等；

3、涂料：异氰酸酯预聚物、二聚酸；

4、食品添加剂及饲料添加剂：脂肪酸及其衍生物、精制鱼油、米糠油、硬脂酸单甘酯、乳酸、丙二醇

酯、共轭亚油酸、α-亚麻酸、植物蜡、各类香精、香料等；

5、日用化工及化妆品：各类油脂、羊毛酸、羊毛醇、天然植物提取物、蛋白质水解物、防腐剂等；

6、塑料助剂：环氧树脂、酚醛树脂、异氰酸酯、增塑剂、丙烯酸酯、聚醚、氧化烯烃等；

7、表面活性剂：烷基多苷、芥酸酰胺、油酸酰胺等；

8、矿物油：合成润滑油及润滑剂、石蜡油、焦油、沥青、废润滑油回收等。

实例1、高纯二聚酸制取

高纯二聚酸的生产，其关键在于后提纯工艺。目前，许多工厂二聚酸的纯化采用真空蒸馏法，生产中存

在蒸馏温度高、受热时间长、分离效率低等缺点，所得产品色泽差、纯度低、单酸含量高，产品纯度仅达

70～75%。

北京化工大学与国内某厂合作，建成了国内第一条生产线。

工艺流程如下：

与国外引进技术、产品质量对比

例2、在聚氨酯领域的应用

聚氨酯用途十分广泛。近年来，聚氨酯涂料作为高档涂料得到广泛的应用，但该种涂料中含有有毒溶剂，

特别是异氰酸酯单体毒性极大。我国聚氨酯涂料使用的异氰酸酯通常是甲苯二异氰酸酯（TDI）。

异氰酸酯聚合物粗品中含单体5～10%，传统的处理方法是采用简单真空蒸馏处理，产品中单体的含量

只能达到2～3%，若采用分子蒸馏，可将单体含量降至0.5%以下。

工艺流程如下：

北京化工大学与国内某厂合作，已成功建成工业化生产线，解决了该项技术中的一系列难题，生产出合

格产品。

四、分子蒸馏技术国内外发现简况

上世纪的三十年代至六十年代，是分子蒸馏技术的研发时代，至六十年代末，德、日、英、美及前苏联

均有多套大型工业化装置投入工业化应用。但由于相关技术的发展还很落后，致使当时分子蒸馏技术及装

备在总体上还不够完善。例如，分子蒸馏蒸发器的分离效率还有待提高、密封及真空获得技术还有待改进、

应用领域还有待拓展、分离成本还有待降低等。所有这些都是后来的研究者改进的方向。从上世纪六十年

代至今的五十多年来，各国研究者均十分重视这一领域的研究，不断有新的专利和文献出现。同时，也出

现了一些专业的技术公司专门从事分子蒸馏器的开发制造，使分子蒸馏技术的工业应用得到了进一步发

展。

目前，世界各国应用分子蒸馏技术纯化分离的产品达150余种，特别是对于一些高难度物质的分离方面，

该项技术显示了十分理想的效果。

我国对分子蒸馏技术的研究起步较晚，上世纪中期已有国内文献及专利报导。上世纪八十年代末引进国

外生产线，对我国该项技术的工业化推广起到了促进作用。

近年来，我国许多高校及科研单位对分子蒸馏技术进行了广泛的研发。

北京化工大学从上世纪九十年代初开始对分子蒸馏技术进行研究，先后建立了实验研究基地、中试基地

及工业化基地。其研究重点围绕三个方面：一是分子蒸馏机理研究；二是设备结构及装置系统性能研究；

三是工业化应用研究。到目前为止，已开发新产品60余种，并已先后完成了利用分子蒸馏技术精制鱼油、

天然维生素E、α—亚麻酸、共轭亚油酸、二聚脂肪酸、异氰酸酯加成物、辣椒红色素、角鲨烯等多个产品

的工业化生产，建成了分子蒸馏生产装置近40套，遍及全国15个省市。所有生产的产品均为填补国内空

白，许多产品达到国际先进甚至领先水平。

北京化工大学更具特色的研究，是将产品工艺要求与分子蒸馏装置结构设计密切结合，并根据几十套大

型工业化装置的经验，建立了具有自主知识产权的工艺及装置设计软件包。目前，可以自行研制、开发、

设计并制造各种规格的大型工业化装置。鉴于上述，北京化工大学“分子蒸馏技术及工业化应用”项目，1997

年通过化工部鉴定;1998年获石化局（原）科技进步一等奖；同年被国家科技部列为“国家级科技成果重点

推广计划”项目;2001年获国家科技进步二等奖，2003年获北京市金桥奖项目一等奖。

我国分子蒸馏技术已达到国际先进水平，在工业化应用方面特别是精细化学品产品中，已经得到了广泛

的

我公司开发的分子蒸馏全套装置技术特点

1. 设计了结构独特的分离装置，可适用于不同特点物系的分离；

2. 开发了高效的强离心力成膜装置，降低了传质阻力；

3. 开发了利用最佳温度分布控制分离的技术，强化了分离效果；

4. 开发了新颖的动、静密封结构，保证了装置长期、稳定的高真空运行；

5. 根据物料需求，设计制造性能稳定的高真空获得系统；

6. 开发了与工艺要求相适应的全套装置设计软件包，保证了装置高效、低耗的分离性能；

7. 十多年基础研究与几十套大型工业化装置的成功经验，保证了新装置的综合性能；

8. 设计制造了世界上仅有的几套特大型分子蒸馏装置之一，蒸发器最大蒸发面积超过40m

2

9. 为国内独有，技术水平国内领先、国际先进。

>>> 我公司开发的分子蒸馏试验及工业化

装置

见分子蒸馏技术及设备的产品开发与工业化推广

>>> 分子蒸馏工艺流程简

图

>>> 服务方式

1. 联合进行新产品开发；

2. 为客户提供的实验样品进行实验；

3. 对我方开发的新产品的全套生产工艺进行技术转让；

4. 根据客户的物料分离要求设计、制造并提供全套分子蒸馏装置,规格为1～5000 L/hr；

5. 负责培训设备操作、维修的技术人员及工人；

6. 提供全方位售后服务。

>>>

联系方式

联系人：杨教授 于教授 刘秘书

电 话：************64435269 64434702

传 真：************

地 址：北京市朝阳区北三环东路15号北京化工大学21信箱

邮 编：100029

E-mail： *******************

应用，相信该项技术会对精细化学品的发展起到更大的促进作用。

分子蒸馏装置的产品开发及工业化应用

>>> 实验室的新产品开

发

我公司拥有多套不同规格、不同结构的分子蒸馏实验装置用于新产品的开发，对客户提供的实验样

品进行实验，合作研发新产品，目前已在实验室开发的产品有近百种。

实验室开发的部分新产品 处理量为5升/小时的分子蒸馏实验装置

>>> 工业化应用

我公司可根据客户要求进行设计、制造并提供全套分子蒸馏装置，规格为1～5000升/小时。已在全

国推广分子蒸馏大型工业化装置四十余套，遍及北京、上海、河北、河南、山东、山西、陕西、湖南、

湖北、江苏、浙江、福建、海南、广东等地。工业化产品有精制鱼油、天然维生素E、α-亚麻酸、角鲨烯、

共轭亚油酸、花生四烯酸等保健品，以及辣椒红色素、生物柴油、合成润滑油、涂料用固化剂、聚四氢

呋喃、共聚物脱挥、高纯二聚酸、高纯度L-乳酸、烷基多苷、聚甘油酯等。

我公司已推广的用于 我公司已推广的目前

工业化生产的多级大型分子蒸馏装置 国内最大的分子蒸馏装置

用于聚合物脱挥的分子蒸馏装置 大型分子蒸馏装置

用于化工中间体的分子蒸馏装置 大型分子蒸馏生产线

用于涂料工业的分子蒸馏装置 大型分子蒸馏器

用于发酵工业分子蒸馏装置 用于发酵工业分子蒸馏器

用于医药工业的分子蒸馏装置 用于天然提取物的分子蒸馏装置

用于化妆品原料精制分子蒸馏装置 用于植物提取物的分子蒸馏装置

用于鱼油生产的分子蒸馏装置 用于食品工业的分子蒸馏装置