北京新特科技发展公司er-“分子蒸馏技术及工业化应用”获国家科技进步二等奖

我国分子蒸馏技术进入世界前列
中国化工报 2002年2月4日

在2月1日于北京举行的2001年度国家科技奖励大会上，北京化工大学新特科技发展公司开发的“分子蒸馏技术及工业化应用”获国家科技进步二等奖，这标志着北京化工大学分子蒸馏技术迈上一个新台阶。作为一种对高沸点、热敏性物料进行有效分离的手段，这种新型分离技术与常规蒸馏相比具有哪些优越性？对改进传统生产工艺有何重要意义？为此，记者采访了北京化工大学新特科技发展公司总工程师于宏奇教授。据介绍，分子蒸馏是一种新型的液--液分离技术，由于它克服了常规蒸馏操作温度高、受热时间长、分离效率低等缺点，特别适合于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离，因而自20世纪20年代问世以来就受到世界各国的重视。而常规蒸馏通常是指将液相加热至沸腾后再将气相冷凝，从而实现混合物的分离，其实质是利用了不同物质间的沸点差来完成的。尽管这种手段在工业上普遍应用，但对于热敏性物系而言，这种方法并不适用，原因在于热敏性物质在沸腾过程中会出现热分解。为解决热敏性物系的分离问题，人们设计开发了各种类型的真空蒸馏设备，如间歇真空蒸馏，通过降低操作压力和物料沸点而降低蒸发分离温度，并设计了各种不同形式的薄膜蒸发器，如降膜式蒸发器、刮膜式蒸发器等。

尽管上述措施使热敏性物料的品质得到了一定程度的保护，但由于薄膜蒸发器仍属于常规蒸馏，不管空载真空度多高，操作时都必须要达到物料的沸点，其蒸发的气相也必须靠一定压力由蒸发器内部移至外部冷凝器，因此其蒸发面上的实际操作压力仍然比较高，对于许多热敏性、高沸点物系的分离，薄膜蒸发器仍然无能为力。

所以人们一直在寻求一种更为温和的蒸馏分离手段。正是在这种背景下，分子蒸馏技术应运而生。该项技术突破了传统蒸馏利用沸点差分离的原理，而是利用分子运动平均自由程的差别实现物质的分离，从而使物料在远离沸点下进行蒸馏分离成为可能。分子蒸馏具备着许多常规蒸馏无法比拟的优点：操作温度低，远低于沸点；蒸馏压强低，一般为10^-3mmHg数量级；受热时间短；分离程度高。

分子蒸馏技术可以解决大量常规真空蒸馏无法解决的难题，并可广泛应用于高沸点、热敏性及易氧化物料的分离。具体应用可表现在以下几个方面：

一是分子蒸馏技术可有效地脱除热敏性物质中的轻分子物质，提高产品质量，如聚合物脱单体或产品中有害溶剂及易挥发成分的脱除等。其中一个典型的例子是高纯二聚酸的生产。传统的二聚酸提纯工艺是用真空蒸馏法，此法存在蒸馏温度高、受热时间长、分离温度差等缺点，因而无法得到高纯二聚酸，而采用分子蒸馏能很好地解决上述问题，使产品的纯度达95%以上。相类似的例子还有树脂中单体的脱除；润滑油添加剂中单体烯烃的脱除；沥青中石蜡的脱除等。此外，从天然物质中去除轻组分也属于这种情况，如辣椒红色素中脱除辣味、香料类物质脱臭等。

二是分子蒸馏技术可有效地脱除产品的颜色，使产品的纯度更高，色泽更好，如可应用于脂肪酸及其衍生物、醇及其衍生物等的精制，用以生产高质量的产品。这类产品有芥酸、亚麻酸、二聚脂肪酸、油酸酰胺、芥酸酰胺等。根据已有经验，只要产品的分子量在1000以下，原则上均可通过分子蒸馏进行脱色处理。

三是分子蒸馏技术可有效地降低热敏性产品的热损伤，提高产品的收率，降低产品成本。对于有一定附加值的许多精细化工产品而言，分子蒸馏是十分经济可行的。这些产品涉及石油化工、食品工业、医药工业、日化工业等多个行业，如高碳烃的分离、高级润滑油的精制、天然及合成维生素的提取等。

四是分子蒸馏技术可以大大改进传统生产工艺，在保护产品免受污染的同时，还可更好地保护环境。随着人类回归自然、保护环境的意识的增强，需要许多新兴的生产技术在提供给人类好产品的同时，又不能产生环境污染，分子蒸馏技术正是这样的一个代表。如传统的脱除甘油三酸酯中游离酸的方法为碱炼法，即先用NaOH使游离酸皂化，再经水洗将皂脚脱除，得到纯的甘油三酸酯，这种传统方法不仅使甘油三酸酯大量皂化，影响收率，而且使产品受到了化学品的污染，更重要的是，大量的废水极大地污染了环境。若采用分子蒸馏技术，则可变废为宝，在得到高品质的甘油三酸酯的同时，还可得到游离脂肪酸副产品，彻底避免了对环境的污染。类似的工艺有鱼油甘三酯脱酸、小麦胚芽油脱酸、米糠油脱酸、椰子油脱酸、大豆油脱酸等。

五是分子蒸馏技术还可促进相关传统合成工艺的改进，使产品质量迈上一个新台阶。对于许多加成反应，产物的质量与反应物的配比密切相关。但传统的工艺由于没有有效的分离技术清除产物中的游离单体，致使反应的物料配比及工艺受到了严格的控制，从而影响了产物的质量。采用分子蒸馏技术后，由于有了必要的分离手段，可以不必担心反应物配比中的过量，大大上有利于某些反应的反应平衡及反应速度，优化了工艺，提高了产品质量。

分子蒸馏技术作为一种对高沸点、热敏性物料进行有效分离的手段，为什么长期以来未能得到广泛的工业应用呢？于宏奇教授认为，这除了人们的认识水平原因外更重要的是由于技术上的原因。分子蒸馏技术在工业化应用过程中需要解决许多技术难点，如需要一个长期稳定并连续运转的高真空系统，需要一个高效并与产品工艺要求相适合的装置，同时还需要一个完善的分子蒸馏技术工艺及装置设计软件包。北京化工大学新特公司通过多年的技术开发目前已较好地解决了以上技术难题，其特点在于：一是优化的分子蒸馏装置。根据不同产品物性的不同要求，优化设计了适宜于不同液体的不同结构，使装置达到设计新颖、结构独特、工艺先进、分离效率高的特点。二是工业化装置的大型化。设计制造处理量为1～2000升/小时的系列装置，已有20余套大型工业化装置投入使用并达到长期连续稳定生产，生产出的产品包括天然维生素E、精制鱼油、亚麻酸、天然色素、高纯二聚酸等，以上产品均在国内建成首条生产线，填补了国内空白。三是已具有完善的分子蒸馏技术工艺及装置设计软件包，目前已完成6类物系的系列化设计。有关专家鉴定时认为，该项技术总体达到国际先进水平，部分技术处于国际领先地位。

分子蒸馏技术的特点决定了它是一项值得大力推广的分离技术，特别是在当前人类回归自然、崇尚绿色食品的潮流下，该技术的推广将具有更深远的意义。

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