分子蒸餾是一種在高真空下進行的特殊蒸餾技術。這項技術自20世紀30年代問世以來，受到了廣泛關注。20世紀60年代，該技術已成功應用于從濃縮魚肝油中提取維生素A的工業化。近年來，美國、德國、日本、瑞典、波蘭和前蘇聯等一些國家已經利用分子蒸餾技術解決了分離領域的許多難題。但分子蒸餾是一項國內外都在開發和產業化應用的高新技術，尚未實現大規模產業化。我國對分子蒸餾技術的應用研究起步較晚。1960年代偶爾有幾篇報道。到20世紀80年代末， 為生產硬脂酸單甘油酯，我國引進了幾套分子蒸餾生產線。目前，該技術在我國的產業化和應用正處于起步階段。但由于其先進性、獨特性和廣闊的應用前景，該技術極大地引起了國內研究者的興趣。一些科研單位和大專院校，如廣州韓偉有限公司、北京化工大學、華南理工大學化工學院等，做了大量的實驗研究，開發和改進了分子蒸餾設備，部分成果已陸續產業化，取得了良好的經濟和社會效益。
分子蒸餾的基本原理1.1分子運動的平均自由程[1]
分子在運動過程中，其自由程是不斷變化的，在一定時間間隔內的平均自由程就是平均自由程。設vm為任意——分子的平均速度f為分子間的碰撞頻率，)m為平均自由程法則)m = VM/f；根據熱力學原理，f=2vm πd2kT，所以)m=kT/2rd2p(1其中d是分子的有效直徑，p是分子所處空間的壓強，t是分子所處環境的溫度，k是玻爾茲曼常數。
1.2分子運動自由程的分布規律[2]
分子運動自由程的分布規律可以表示為F=1 -e-Nhm(2。其中f是自由程不大于λ的概率λm。
平均自由程是分子運動的自由程。根據公式，自由程不小于同一狀態下一組運動分子的平均自由程的概率為1-F= e-m/m=e- 1=0368。
13分子蒸餾的基本原理[3]
從分子運動自由程的公式可以看出，不同種類的分子由于其分子有效直徑不同而具有不同的自由程，即不同種類的分子脫離液面后不與其他分子碰撞的飛行距離不同。分子蒸餾技術是利用不同種類分子逸出液面(蒸發液面后的平均自由程)的不同性質來實現的。輕分子的平均自由程大，而重分子的平均自由程小。如果將冷凝表面設置在小于輕分子的平均自由程且大于重分子離開液體表面的平均自由程的位置，則輕分子將落在冷凝表面上并被冷凝， 而重分子會因為無法到達冷凝面而回到原來的液面，所以混合物會被分離。
1.4影響分子運動平均自由程的因素溫度、壓力和分子的有效直徑是影響分子運動平均自由程的主要因素。材料確定后，分子的有效直徑就固定了。當溫度升高時，分子運動的自由程增加。當溫度不變時，壓力降低，單位體積的分子數減少。分子碰撞的頻率降低，分子運動的平均自由程增加。
1.5分子蒸餾的蒸餾速度和相對揮發度[4]
分子蒸餾速度
分子蒸餾速度由物質分子從蒸發液面揮發的速度決定，與氣液平衡無關。從這個角度出發，格里貝格推導出了物質分子的蒸餾速率方程，即N=p*12πT MR g1/2。
(3其中n是摩爾蒸發。
速度(md/cm2。s，P是組分的蒸氣壓(g/cm2。m是分子量，t是溫度(K，R g是氣體常數(GCM/g mol: k)。對于雙組分體系，Ni = cict . aipi 12 rg T Mi1/2。
(4)其中ci為摩爾濃度，cT為總摩爾濃度，ci為蒸發系數，這組函數關系更適合描述離心蒸餾:對于降膜分子蒸餾，由于液膜較厚，考慮了擴散對蒸餾速度的影響。
相對波動性
分子蒸餾表明組分分離的難易程度用相對揮發度來表示。分子蒸餾中的理論相對揮發度由下式表示:a1=p1op2oM2M1(5，其中p1o為組分1的飽和蒸汽壓，p2o為組分2的飽和蒸汽壓，M1為組分1的分子量，M2為組分2的分子量。在實踐中，對于雙組分體系。真空的相對揮發度是a2=Y(1-X X(1-Y
其中y是氣相中的摩爾分數，x是液相中的摩爾分數。
2分子蒸餾裝置〔5〕
分子蒸餾技術的核心是分子蒸餾裝置。各國開發了多種分子蒸餾裝置，但根據蒸發液膜的不同設計和結構差異，大致可分為三類(1降膜式分子蒸餾器(lling fim evapo2)
Raor(2刮膜式分子蒸餾器(iped-fIm evap02
Tator(3離心分子蒸餾器(靜電蒸發器2
tor .
2.1降膜分子蒸餾器
該裝置利用重力使蒸發面上的物料落入液膜中。當材料被加熱時，蒸發可以以相反的方向凝結在凝結表面上。降膜裝置是早期形式，結構簡單，蒸發表面形成的液膜較厚，效率較低?，F在在各個國家已經很少使用了。2.2刮膜式分子蒸餾裝置該裝置利用重力使蒸發面上的物質落入液膜中，但為了使蒸發面上的液膜厚度小且分布均勻，蒸餾器中設置了硬碳或聚四。
由氟乙烯制成的旋轉刮刀。刮刀既能充分攪拌下行液層，又能加速蒸發表面液層的更新，從而強化物料的傳熱傳質過程。其優點是腹部厚度小，沿蒸發表面流動，蒸餾物料在操作溫度下停留時間短，熱分解風險小，蒸餾過程連續，生產能力大。缺點是布液裝置難以完善，難以保證所有的頭發表面都被液膜均勻覆蓋，液體流動中經常出現翻滾現象產生的霧氣經常會擴散到冷凝面。但由于結構相對簡單，價格低廉，這種裝置多用于實驗室和工業生產中。
2.3離心分子蒸餾裝置
物料被送到高速旋轉的轉盤中心，薄膜在旋轉面上膨脹，同時被加熱蒸發，與對面的冷凝面冷凝。該裝置是目前理想的分子蒸餾裝置。但是，與其他兩種設備相比，它需要高速旋轉的轉盤和高真空密封技術。與刮膜式分子蒸餾器相比，離心式分子蒸餾器具有以下優點:由于轉盤的高速旋轉?？梢垣@得極薄的液膜，液膜分布更加均勻，蒸發速率和分離效率更好；物料在蒸發表面的加熱時間更短，降低了熱敏性物料熱分解的風險:物料處理量更大，更適合連續工業生產。
3分子蒸餾技術的特點[4.6]
3.1分子蒸餾的操作溫度
根據分子蒸餾原理，混合物的分離是基于不同種類分子平均自由程的差異，不需要沸騰，所以分子蒸餾是在遠低于沸點的溫度下操作，屬于非平衡蒸餾。這是分子蒸餾和常規蒸餾的本質區別。
3.2蒸餾壓力低
由于分子的平均自由程與壓力成反比，加上分子蒸餾裝置的獨特結構，其內部壓降很小，可以獲得很高的真空度。通常，分子蒸餾在非常低的壓力下操作。-一般1-10pa。
3.3蒸餾液膜薄，傳熱效率高。
在降膜式分子蒸餾裝置中，液膜的厚度可以通過以下方程計算:8m=33vRe(7，其中V是運動粘度g是重力常數，Re是雷諾數。對于刮膜式分子蒸餾和離心式分子蒸餾，液膜的厚度與操作條件有關，通常降膜式分子蒸餾的厚度為0.1-3毫米，刮膜式分子蒸餾的厚度為0.1-0.25毫米，離心式分子蒸餾液膜的厚度在5×10-2毫米數量級..
3.4材料停留時間短
根據分子蒸餾原理，被加熱的液體表面與冷凝表面之間的距離小于輕分子的平均自由程，而從液體表面逸出的輕分子幾乎無碰撞地到達冷凝表面，物料停留時間短。所以蒸餾后的物料加熱時間短，減少了物料熱分解的機會。但在實際操作中，蒸餾物料的停留時間與分子蒸餾塔的長度、刮板的轉速或離心速度、物料的粘度等有關。通常，物料在分子蒸餾塔中的停留時間約為15s。
3.5分子蒸餾過程的理論相對揮發度為:a1=p1op2oM 2M1其中M1為輕組分的分子量；M2是重組分的分子量。常規蒸餾的相對揮發度為:a=p1op2o。在p1opp2。同樣的情況。重組分的分子量大于輕組分的分子量，所以比值大于1。這說明同晶液體的分子蒸餾比常規蒸餾更容易分離。
3.6分子蒸餾設備昂貴
分子蒸餾裝置保證系統壓力達到高度真空，對物料密封要求高，蒸發面和冷凝面的距離要適中，設備加工難度大，成本高。
4分子蒸餾技術的優勢[3]
從分子蒸餾技術的上述特點可以看出，在實際工業應用中，它比常規蒸餾技術具有以下明顯的優勢:(1)對于高沸點、熱敏性、易氧化物質的分離，分子蒸餾提供了一種很好的分離方法。由于分子蒸餾是在遠低于物料沸點的溫度下操作，物料停留時間短:(2)分子蒸餾能有效地除去液體中的有機溶劑、氣味等物質，是溶劑萃取后液體脫溶的有效方法；(3)分子蒸餾可以選擇性地生成目標產物，其他雜質可以通過多級分餾除去，可以同時分離兩種以上的物質(4)分子蒸餾是一種物理過程， 因此它能很好地保護被分離的物質不受污染和侵害。
分子蒸餾技術應用的新進展
隨著工業化的發展，分子蒸餾技術廣泛應用于精細化工、石油化工、日用化工、食品工業、制藥工業、塑料工業等，適用于高沸點、熱敏性和易氧化物質的分離。目前可以用分子儒技術生產的產品有幾百種。未來，隨著倡導回歸自然的人們的興起，分子蒸餾技術生產的產品將會有更廣闊的市場。