3.2-分子蒸馏与水蒸气蒸馏解析.ppt

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1、第七讲第七讲第一节第一节 分子蒸馏分子蒸馏1.几个基本概念 分子与分子之间存在着相互作用力，当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，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，并随其分子之间的作用力会改变为排斥力，并随其接近距离的减小，排斥力迅速增加。当两分接近距离的减小，排斥力迅速增加。当两分子接近到一定程度时，排斥力的作用使两分子接近到一定程度时，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，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

2、程。就是分子的碰撞过程。分子碰撞分子有效直径：分子有效直径：分子在碰撞过程中，两分子质心的最短距离（即分子在碰撞过程中，两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。发生斥离的质心距离）称为分子有效直径。分子运动自由程：分子运动自由程：一个分子在相邻两次分子碰撞之间所经过的路程。一个分子在相邻两次分子碰撞之间所经过的路程。分子运动平均自由程分子运动平均自由程：任一分子在运动过程中都在不断变化自由程，而任一分子在运动过程中都在不断变化自由程，而在一定的外界条件下，不同物质的分子其自由程各不在一定的外界条件下，不同物质的分子其自由程各不相同。在某时间间隔内自由程的平均值称为平均自由

3、相同。在某时间间隔内自由程的平均值称为平均自由程程。2 分子蒸馏背景分子蒸馏背景 常常规规蒸蒸馏馏是是利利用用不不同同物物质质间间的的沸沸点点差差来来完完成成的的，通通常常是是将将液液相相加加热热至至沸沸腾腾后后再再将将气气相相冷冷凝凝，从从而而实实现现混混合合物物的的分分离离。尽尽管管这这种种手手段段在在工工业业上上普普遍遍应应用用，但但对对于于许许多多热热敏敏性性物物系系而而言言，这这种种方方法法并并不不适适用用。原原因因在在于于热热敏敏性性物物质质在在沸沸腾腾过过程程中中会会出出现现热热分分解解，而而这这种种热热分分解解的的速速度度是是随随着着温温度度的的升升高高呈呈指指数数升升高高，随

4、随停停留留时时间间的的增增大大呈呈线线性性增增大大的的。因因此此，要要解解决决好好热热敏敏性性物物系系的的分分离离问问题题，首首先先就就必必须须从从降降低蒸发过程的分离温度和缩短物料的受热时间开始。低蒸发过程的分离温度和缩短物料的受热时间开始。物料的沸点依赖于操作压力，为此，人们开发了各种物料的沸点依赖于操作压力，为此，人们开发了各种类型的真空蒸馏设备，试图通过类型的真空蒸馏设备，试图通过降低过程的操作压力来降降低过程的操作压力来降低物料的沸点，从而达到降低分离温度的目的低物料的沸点，从而达到降低分离温度的目的。如间歇真。如间歇真空蒸馏，将物料放置在一加热釜中蒸发，并在釜外冷凝器空蒸馏，将物料

5、放置在一加热釜中蒸发，并在釜外冷凝器后配置上真空系统，由于操作压力的降低，物料的沸点随后配置上真空系统，由于操作压力的降低，物料的沸点随之下降，从而使操作温度降低。但这种类型的蒸馏，由于之下降，从而使操作温度降低。但这种类型的蒸馏，由于其气相必须由釜内移至外部冷凝器冷凝，其蒸发面上的实其气相必须由釜内移至外部冷凝器冷凝，其蒸发面上的实际操作压力必须大到足以克服气相的管道阻力才行。因此，际操作压力必须大到足以克服气相的管道阻力才行。因此，这种蒸馏的操作压力的降低是有限度的这种蒸馏的操作压力的降低是有限度的。此外，由于此外，由于釜内液层很厚釜内液层很厚，液层的压力又进一步增大，液层的压力又进一步增

6、大了底层液体的实际蒸发压力，这就进一步了底层液体的实际蒸发压力，这就进一步限制了操作温度限制了操作温度的降低的降低。与此同时，与此同时，液层的厚度还增大了传热传质阻力，降低液层的厚度还增大了传热传质阻力，降低了分离效率，同时也增大了物料的受热时间了分离效率，同时也增大了物料的受热时间。为了解决这。为了解决这些问题，人们设计了各种不同形式的薄膜蒸发器，如降膜些问题，人们设计了各种不同形式的薄膜蒸发器，如降膜式薄膜蒸发器、刮膜式薄膜蒸发器等，有效地减小了蒸发式薄膜蒸发器、刮膜式薄膜蒸发器等，有效地减小了蒸发器表面上液膜的厚度，并减少了传热传质阻力，从而降低器表面上液膜的厚度，并减少了传热传质阻力，

7、从而降低了物料的分离温度和物料的受热时间。所有这些，都使热了物料的分离温度和物料的受热时间。所有这些，都使热敏性物料的品质得到了一定程度的保护。敏性物料的品质得到了一定程度的保护。但是，由于但是，由于薄膜蒸发器仍属于常规蒸馏薄膜蒸发器仍属于常规蒸馏，不管空载真，不管空载真空度多高，其操作时都空度多高，其操作时都必须要达到物料的沸点必须要达到物料的沸点，其蒸发的，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，因此其蒸发面上的此其蒸发面上的实际操作压力仍然比较高实际操作压力仍然比较高，因此，对于许，因此，对于许多热敏性、高沸点物系的分离，

8、薄膜蒸发器仍然无能为力，多热敏性、高沸点物系的分离，薄膜蒸发器仍然无能为力，因此，长期以来，人们一直在寻求着一种更为温和的蒸馏因此，长期以来，人们一直在寻求着一种更为温和的蒸馏分离手段。正是在这种背景下，分子蒸馏技术得以开发，分离手段。正是在这种背景下，分子蒸馏技术得以开发，并得到广泛应用。该项技术突破了传统蒸馏利用沸点差分并得到广泛应用。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。的分离，从而使物料在远离沸点下进行蒸馏分离成为可能。3 分子蒸馏基本原理

9、 根据分子运动理论，液体混合物受热后分子运动会加剧，当接受到足够能量时，就会从液面逸出成为气相分子。随着液面上方气相分子的增加，有一部分气相分子就会返回液相。在外界条件保持恒定的情况下，最终会达到分子运动的动态平衡，从宏观上看即达到了平衡。温温度度、压压力力及及分分子子有有效效直直径径是是影影响响分分子子运运动动平平均均自自由由程程的的主主要要因因素素。当当压压力力一一定定时时，一一定定物物质质的的分分子子运运动动平平均均自自由由程程随随温温度度增增加加而而增增加加；当当温温度度一一定定时时，平平均均自自由由程程m与与压压力力p成成反反比比，压压力力越越小小（真真空空度度越越高高），m越越大大

10、，即即分分子子间间碰碰撞撞机机会会越越少少。不不同同物物质质因因其其有有效效直直径径 不不 同同，因因 而而 分分 子子 平平 均均 自自 由由 程程 不不 同同。m=Vm/ff=Vm/m 设设 Vm 为某一分子的平均速度；为某一分子的平均速度；f为碰撞频为碰撞频率；率；m为平均自由程，则：为平均自由程，则：由热力学原理可知：由热力学原理可知：则则 根据分子运动平均自由程公式，不同种类的根据分子运动平均自由程公式，不同种类的分子，由于其分子有效直径不同，故其平均自由分子，由于其分子有效直径不同，故其平均自由程也不同，即从统计学观点看，不同种类分子逸程也不同，即从统计学观点看，不同种类分子逸出液

11、面后不与其他分子碰撞的飞行距离是不同的。出液面后不与其他分子碰撞的飞行距离是不同的。分子蒸馏的分离作用就是依据不同种类分子分子蒸馏的分离作用就是依据不同种类分子运动的平均自由程不同这一性质来实现的运动的平均自由程不同这一性质来实现的。.液体混合物沿加热板流动并被加热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轻、重分子会逸出液面而进入气相.由于轻、重分子的由于轻、重分子的自由程自由程不同不同.轻分子达到冷凝板被冷凝排出轻分子达到冷凝板被冷凝排出;重分子达不到冷凝板沿混合液排出重分子达不到冷凝板沿混合液排出 分子运动自由程分子运动自由程（用（用表示）：一个分表示）：一个分子相邻

12、两次碰撞之间所走的路程。子相邻两次碰撞之间所走的路程。引引子子分子蒸馏的挥发度分子蒸馏的挥发度M1轻组分相对分子质量轻组分相对分子质量M2重组分相对分子质量；重组分相对分子质量；p1轻组分饱和蒸气压，轻组分饱和蒸气压，Pa；p2重组分饱和蒸气压，重组分饱和蒸气压，Pa；相对挥发度。相对挥发度。而常规蒸馏的相对挥发度为：而常规蒸馏的相对挥发度为：由于由于 项中项中 ，因此，因此即即分子蒸馏应满足的两个条件：分子蒸馏应满足的两个条件：轻、重分子的平均自由程必须要有轻、重分子的平均自由程必须要有差异，且差异越大越好；差异，且差异越大越好；蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分子蒸发面与冷凝面间距必须小于轻分

13、子的平均自由程的平均自由程。4 分子蒸馏过程（四步骤）分子蒸馏过程（四步骤）(1)扩散：物料分子从液相主体向蒸发表面扩散。扩散：物料分子从液相主体向蒸发表面扩散。注注意意：液液相相中中的的扩扩散散速速度度是是控控制制分分子子蒸蒸馏馏速速度度的主要因素的主要因素(2)蒸蒸发发：物物料料分分子子在在液液层层上上自自由由蒸蒸发发速速度度随随温温度升高而增大度升高而增大,但分离因数却随温度升高而降低。但分离因数却随温度升高而降低。(3)飞飞射射：分分子子从从蒸蒸发发面面向向冷冷凝凝面面飞飞射射。该该过过程程中中分分子子可可能能与与残残存存的的空空气气分分子子碰碰撞撞,也也可可能能相相互互碰碰撞撞,但但

14、只只要要真真空空度度合合适适,使使蒸蒸发发分分子子的的平平均均自自由由程程大于或等于蒸发面与冷凝面之间的距离即可。大于或等于蒸发面与冷凝面之间的距离即可。(4)冷凝：轻分子在冷凝面上冷凝。如果冷凝面的冷凝：轻分子在冷凝面上冷凝。如果冷凝面的形状合理且光滑并迅速转移形状合理且光滑并迅速转移,则可以认为冷凝是则可以认为冷凝是瞬间完成的瞬间完成的。5 分子蒸馏技术的特点分子蒸馏技术的特点 常规蒸馏常规蒸馏是靠不同物质的是靠不同物质的沸点差沸点差进行分进行分离的，而离的，而分子蒸馏分子蒸馏是靠不同物质的是靠不同物质的分子运动分子运动平均自由程的差别平均自由程的差别进行分离的，也就是说后进行分离的，也就

15、是说后者在分离过程中，蒸气分子一旦由液相中逸者在分离过程中，蒸气分子一旦由液相中逸出（挥发）就可实现分离，而并非达到沸腾出（挥发）就可实现分离，而并非达到沸腾状态。因此，分子蒸馏是在远离沸点下进行状态。因此，分子蒸馏是在远离沸点下进行操作的。操作的。5.1 操作温度低操作温度低 5.2 蒸气压强低蒸气压强低 由分子运动平均自由程公式可知，由分子运动平均自由程公式可知，要想获得足够大的平均自由程，必须通过要想获得足够大的平均自由程，必须通过降低蒸馏压强来获得。降低蒸馏压强来获得。5.3 受热时间短受热时间短 鉴于分子蒸馏是基于不同物质分子运鉴于分子蒸馏是基于不同物质分子运动平均自由程的差别而实现

16、分离，因而装动平均自由程的差别而实现分离，因而装置中加热面与冷凝面的间距要小于轻分子置中加热面与冷凝面的间距要小于轻分子的运动平均自由程（即间距很小），这样，的运动平均自由程（即间距很小），这样，由液面逸出的轻分子由液面逸出的轻分子几乎未发生碰撞几乎未发生碰撞即达即达到冷凝面，所以受热时间很短。到冷凝面，所以受热时间很短。5.4 不可逆性不可逆性 普通蒸馏是普通蒸馏是蒸发与冷凝的可逆过程蒸发与冷凝的可逆过程,液液相和气相间可以相和气相间可以形成互相平衡状态形成互相平衡状态。而分。而分子蒸馏过程中子蒸馏过程中,从蒸发表面逸出的分子直接从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上飞射到冷凝面上,中间不与

17、其它分子发生碰中间不与其它分子发生碰撞撞,理论上没有返回蒸发面的可能性，所以理论上没有返回蒸发面的可能性，所以分子蒸馏是不可逆的分子蒸馏是不可逆的。5.5 没有沸腾鼓泡现象没有沸腾鼓泡现象 普通蒸馏有鼓泡、沸腾现象，分子蒸普通蒸馏有鼓泡、沸腾现象，分子蒸馏是液层表面上的自由蒸发馏是液层表面上的自由蒸发,在低压力下进在低压力下进行，液体中无溶解的空气，因此在蒸馏过行，液体中无溶解的空气，因此在蒸馏过程中不能使整个液体沸腾，程中不能使整个液体沸腾，没有鼓泡现象。没有鼓泡现象。5.6 分离程度及产品收率高分离程度及产品收率高 分子蒸馏常常用来分离常规蒸馏难以分分子蒸馏常常用来分离常规蒸馏难以分离的物

18、质，而且就两种方法均能分的物质而离的物质，而且就两种方法均能分的物质而言，分子蒸馏的分离程度更高。从两种方法言，分子蒸馏的分离程度更高。从两种方法相同条件下的挥发度不同可以看出这一点。相同条件下的挥发度不同可以看出这一点。由以上特点可以看出，分子蒸馏技术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，特别适能分离常规蒸馏不易分离的物质，特别适宜于高沸点、高粘度、热敏性物质的分离。宜于高沸点、高粘度、热敏性物质的分离。因此，它为工业生产的各个领域中高纯物因此，它为工业生产的各个领域中高纯物质的提取开辟了广阔的前景。质的提取开辟了广阔的前景。5.7 无毒、无害、无污染、无残留，无毒、

19、无害、无污染、无残留，产物纯净安全产物纯净安全，且操作工艺简单且操作工艺简单，设设备少。备少。分分子子蒸蒸馏馏器器有有简简单单蒸蒸馏馏型型与与精精密密蒸蒸馏馏型型之之分分，目前采用的装置多为简单蒸馏型。目前采用的装置多为简单蒸馏型。简简单单蒸蒸馏馏型型又又可可分分为为静静止止式式、降降膜膜式式、离离心心式式等几种。等几种。6 分子蒸馏装置分子蒸馏装置 6.1 静止式分子蒸馏器静止式分子蒸馏器静止式分子蒸馏器出现早，结构简单，特静止式分子蒸馏器出现早，结构简单，特点是有一个点是有一个静止不动的水平蒸发表面静止不动的水平蒸发表面，按，按其形状不同，可分为釜式、盘式等，静止其形状不同，可分为釜式、盘

20、式等，静止式分子蒸馏设备一般用于实验室及小量生式分子蒸馏设备一般用于实验室及小量生产，工业上已不采用。产，工业上已不采用。流流体体靠靠重重力力在在蒸蒸发发壁壁面面流流动动时时形形成成一一层层薄薄膜膜，但但液液膜膜厚厚度度不不均均匀匀，且且液液膜膜流流动动一一般般为层流，传质、传热阻力大。为层流，传质、传热阻力大。6.2 降膜式分子蒸馏器降膜式分子蒸馏器优点：优点：液膜厚度小，蒸馏物料可沿蒸发表面流液膜厚度小，蒸馏物料可沿蒸发表面流动，停留时间短，热分解的危险性较小，蒸动，停留时间短，热分解的危险性较小，蒸馏过程可以连续进行馏过程可以连续进行,生产能力大。生产能力大。缺点：缺点：很难保证所有的蒸

21、发表面都被液膜均匀很难保证所有的蒸发表面都被液膜均匀覆盖，液体流动时常发生翻滚现象，产生的覆盖，液体流动时常发生翻滚现象，产生的雾沫也常溅到冷凝面上，影响分离效果。雾沫也常溅到冷凝面上，影响分离效果。刮刮膜膜式式分分子子蒸蒸馏馏设设备备是是对对降降膜膜式式设设备备的的改改进进。其其结结构构的的主主要要特特点点是是在在刷刷膜膜式式釜釜中中设设置置一一聚聚四四氟氟乙乙烯烯制制的的转转动动刮刮板板，既既保保证证液液体体能能够够均均匀匀覆覆盖盖蒸蒸发发表表面面，又又可可使使下下流流液液层层得得到到充充分分搅搅动动，从从而而强强化化了了物物料料的的传热和传质过程，提高了分离效能。传热和传质过程，提高了分

22、离效能。6.3 刮膜式分子蒸馏设备刮膜式分子蒸馏设备旋旋转转刮刮膜膜式式（wiped-film evaporator)分分子蒸馏设备组成部分子蒸馏设备组成部分:离离心心式式(centrifugal evaporator)分分子子蒸蒸馏馏装装置置是是将将物物料料送送到到高高速速旋旋转转的的转转盘盘中中央央，并并在在旋旋转转面面扩扩展展形形成成薄薄膜膜，同同时时加加热热蒸蒸发发，使使轻轻组组分分到到对对面面的的冷冷凝凝面面冷冷凝凝。该该装装置置是是目目前前较较为为理理想想的的分分子子蒸蒸馏馏装装置置，但但与与其其它它两两种种装装置置相相比比，要要求求有有高高速速旋旋转转的的转转盘盘，又又需需要要较

23、高的真空密封技术较高的真空密封技术。6.4 离心式分子蒸馏装置离心式分子蒸馏装置特点特点:液液膜膜在在旋旋转转的的转转盘盘表表面面形形成成的的液液膜膜极极薄薄且且分布均匀分布均匀,蒸发速率和分离效率很高。蒸发速率和分离效率很高。受热时间更短受热时间更短,料液热裂解的几率低。料液热裂解的几率低。连连续续处处理理量量更更大大,因因此此该该装装置置更更适适合合于于工工业业化连续性生产。化连续性生产。操作温度低（远低于沸点）、真空度高、受热时间短（以操作温度低（远低于沸点）、真空度高、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、易氧化秒计）、分离效率高等，特别适宜于高沸点、热敏性、易

24、氧化物质的分离；物质的分离；可有效地脱除低分子物质（脱臭）、重分子物质（脱色）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；及脱除混合物中杂质；其分离过程为物理分离过程，可很好地保护被分离物质不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；被污染，特别是可保持天然提取物的原来品质；分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。分离程度高，高于传统蒸馏及普通的薄膜蒸发器。分子蒸馏技术的优点7 分子蒸馏的适用范围分子蒸馏的适用范围（1.）分子蒸馏适用于不同物质分子量差别较大的）分子蒸馏适用于不同物质分子量差别较大的液体混合物系的分

25、离，特别是同系物的分离，分液体混合物系的分离，特别是同系物的分离，分子量必须要有一定差别。子量必须要有一定差别。（2.）分子蒸馏也可用于分子量接近但性质差别较）分子蒸馏也可用于分子量接近但性质差别较大的物质的分离，如沸点差较大、分子量接近的大的物质的分离，如沸点差较大、分子量接近的物系的分离。物系的分离。（3.）分子蒸馏特别适用于高沸点、热敏性、易氧）分子蒸馏特别适用于高沸点、热敏性、易氧化（或易聚合）物质的分离。化（或易聚合）物质的分离。（4.）分子蒸馏适宜于附加值较高或社会效）分子蒸馏适宜于附加值较高或社会效益较大的物质的分离。益较大的物质的分离。（5.）分子蒸馏不适宜于同分异构体的分离。

26、）分子蒸馏不适宜于同分异构体的分离。8 分子蒸馏技术的局限性分子蒸馏技术的局限性（1）由于分子蒸馏要求在高真空下进行分离，所需）由于分子蒸馏要求在高真空下进行分离，所需要的设备成本过高，结构复杂，设计技术要求高，要的设备成本过高，结构复杂，设计技术要求高，相应的配套设备也多，投资过大，国内尚未见大规相应的配套设备也多，投资过大，国内尚未见大规模运用；模运用；（2）分子蒸馏受设备结构和加热面积的限制，设备）分子蒸馏受设备结构和加热面积的限制，设备体积比常规蒸馏设备体积大，在大规模生产应用中体积比常规蒸馏设备体积大，在大规模生产应用中有不少困难。有不少困难。第第二二节节 水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏 一、

27、水蒸气蒸馏概述一、水蒸气蒸馏概述 二、基本原理二、基本原理 三、水蒸气蒸馏的方法三、水蒸气蒸馏的方法 一、水蒸气蒸馏概述一、水蒸气蒸馏概述 水蒸气蒸馏是分离和纯化有机化合物水蒸气蒸馏是分离和纯化有机化合物的常用方法之一，尤其是在反应产物中混的常用方法之一，尤其是在反应产物中混有大量树脂状杂质的情况，水蒸气蒸馏效有大量树脂状杂质的情况，水蒸气蒸馏效果较普通蒸馏或重结晶好。果较普通蒸馏或重结晶好。1进进行行水水蒸蒸气气蒸蒸馏馏时时，对对要要分分离离的的有有机机化化合合物有以下要求：物有以下要求：(l)不不溶溶或或微微溶溶于于水水，这这是是满满足足水水蒸蒸气气蒸蒸馏馏的的先决条件。先决条件。(2)长

28、时间与水共沸不与水反应。长时间与水共沸不与水反应。(3)近近于于l00时时有有一一定定的的蒸蒸气气压压，一一般般不不少少10mmHg(133kPa)。许多不溶于水或微溶于水的有机化合物，许多不溶于水或微溶于水的有机化合物，无论是固体还是液体，只要在无论是固体还是液体，只要在l00左右具有一左右具有一定的蒸气压，即有一定的挥发性时，与水在一定的蒸气压，即有一定的挥发性时，与水在一起加热就能与水同时蒸馏出来，这就称为水蒸起加热就能与水同时蒸馏出来，这就称为水蒸气蒸馏。气蒸馏。2、应用、应用利用水蒸气蒸馏可把这些化合物同其他挥发性利用水蒸气蒸馏可把这些化合物同其他挥发性更低的物质分开而达到分离提纯的

29、目的。更低的物质分开而达到分离提纯的目的。避免不稳定的或沸点较高的物质从混合物蒸出避免不稳定的或沸点较高的物质从混合物蒸出时发生分解。时发生分解。水蒸气蒸馏是从动、植物中提取芳香油（挥发水蒸气蒸馏是从动、植物中提取芳香油（挥发油）等天然产物最常用的方法之一。油）等天然产物最常用的方法之一。二、基本原理二、基本原理 根根据据Dolton分分压压定定律律，当当水水与与不不溶溶于于水水的的有有机机化化合合物物共共热热时时，整整个个系系统统的的压压力力等等于于各各组组分分的的饱饱和和蒸蒸气气压压之和：之和：式中，式中，P为总蒸气压、为总蒸气压、PH2O和和Pi分别为水和有机化合物的分别为水和有机化合物

30、的饱和蒸气压。饱和蒸气压。PH2O和和Pi只与温度有关，而与混合物组成只与温度有关，而与混合物组成无关。达到一定温度时声与大气压无关。达到一定温度时声与大气压(外界压力外界压力)相等，液体相等，液体沸腾，而且蒸气组成保持不变。沸腾，而且蒸气组成保持不变。图表示 水(bp：l00)和溴苯(bp：156)两个不互溶混合物以及两个化合物的混合蒸气压对温度关系的坐标。水水蒸蒸气气蒸蒸馏馏的的装装置置由由水水蒸蒸气气发发生生器器和和蒸蒸馏馏装装置置两两部部分分组组成成，如如图图211所所示示。水水蒸蒸气气发发生生器器有有金金属属桶桶式式和和圆圆底底烧烧瓶瓶两两种种。蒸蒸馏馏时时应应采采用用安安全全管管，

31、以以免免压压力力过过大大。水水蒸蒸气气发发生生器器与与蒸蒸馏馏装装置置之之间间的的连连接接采采用用气气液液分分离离器器或或T形形管管，以以便便于于不不断断放放出出冷冷凝凝的的水水。如如果果只只有有少少量量物物质质，可可省省去去水水蒸蒸气气发发生生器器，直直接接加加热热水水和和有有机机物物的的混混合合液液，使使有有机机物物蒸蒸气气和和蒸蒸汽汽一一同同逸逸出出，并并可可通通过过滴液漏斗不断补加水。滴液漏斗不断补加水。水蒸汽蒸馏常用于下列几种情况：水蒸汽蒸馏常用于下列几种情况：(1)某些沸点高的有机物，在常压下蒸馏虽可与某些沸点高的有机物，在常压下蒸馏虽可与副产品分离，但其本身易破坏；副产品分离，但

32、其本身易破坏；(2)混合物中含有大量树脂或不挥发性杂质，采混合物中含有大量树脂或不挥发性杂质，采取普通蒸馏、萃取等方法都难以分离；取普通蒸馏、萃取等方法都难以分离；(3)从较多固体反应物中分离出被吸附的液体；从较多固体反应物中分离出被吸附的液体；(4)从天然物中提取精油等。从天然物中提取精油等。例：植物原料的水蒸气蒸馏例：植物原料的水蒸气蒸馏植物原料水蒸气蒸馏中主要发生三种作用，即水植物原料水蒸气蒸馏中主要发生三种作用，即水散作用、水解作用和热力作用。散作用、水解作用和热力作用。植物的茎、叶、花，无论是新鲜原料还是干燥原料，植物的茎、叶、花，无论是新鲜原料还是干燥原料，必须在饱和蒸汽的作用下，

33、经过润湿之后，才有利于必须在饱和蒸汽的作用下，经过润湿之后，才有利于蒸馏，这一过程称为锅内水散，实际上是水散作用的蒸馏，这一过程称为锅内水散，实际上是水散作用的开始。开始。为了缩短锅内水散过程，原料可在装锅之前进行淋水为了缩短锅内水散过程，原料可在装锅之前进行淋水润湿，这一过程称为锅外水散。有些原料如玫瑰花等润湿，这一过程称为锅外水散。有些原料如玫瑰花等可在蒸馏之前，用清水浸渍，既有保藏作用，也起锅可在蒸馏之前，用清水浸渍，既有保藏作用，也起锅外水散作用。外水散作用。三、水蒸气蒸馏的方法三、水蒸气蒸馏的方法1.水蒸气蒸馏的方式水蒸气蒸馏的方式 水蒸气蒸馏的方法可分为水蒸气蒸馏的方法可分为水上蒸

34、馏、水中水上蒸馏、水中蒸馏和水气蒸馏，蒸馏和水气蒸馏，还可根据原料的特性或产品还可根据原料的特性或产品质量的要求选择在常压、减压或加压下进行。质量的要求选择在常压、减压或加压下进行。水蒸汽蒸馏法水蒸汽蒸馏法是提取植物性天然香料最常用的一种方法，是提取植物性天然香料最常用的一种方法，其其特点是技术成熟、设备简单、操作容易、成本低、产量大。特点是技术成熟、设备简单、操作容易、成本低、产量大。根据物料在蒸馏设备中所处位置的不同，水蒸汽蒸馏法一般有根据物料在蒸馏设备中所处位置的不同，水蒸汽蒸馏法一般有三种形式：三种形式：水中蒸馏、水上蒸馏水中蒸馏、水上蒸馏及及水气蒸馏水气蒸馏，其设备简图示意，其设备简

35、图示意如下：如下：1）水上蒸馏）水上蒸馏又称又称“隔水蒸馏隔水蒸馏”。是将原料置于蒸馏釜内的筛板上，筛。是将原料置于蒸馏釜内的筛板上，筛板下釜底层部位盛放一定水量以满足蒸馏所需足够的饱和板下釜底层部位盛放一定水量以满足蒸馏所需足够的饱和蒸汽，筛板下水层高度以水沸腾时不溅湿筛上物料为度。蒸汽，筛板下水层高度以水沸腾时不溅湿筛上物料为度。水上蒸馏所用的热源也可采用间接蒸汽、直接蒸汽和直接水上蒸馏所用的热源也可采用间接蒸汽、直接蒸汽和直接火加热、采用直接蒸汽时。火加热、采用直接蒸汽时。水上蒸馏的特点是蒸汽永远是饱和蒸汽的湿蒸汽，由于蒸水上蒸馏的特点是蒸汽永远是饱和蒸汽的湿蒸汽，由于蒸汽的含湿量大，有

36、利于物料的汽的含湿量大，有利于物料的“水散水散”作用。作用。适于蒸馏草本芳香油植物和木本芳香油的果实和种子，以适于蒸馏草本芳香油植物和木本芳香油的果实和种子，以及破碎后干燥原料和某些干花的蒸馏。及破碎后干燥原料和某些干花的蒸馏。2）水中蒸馏）水中蒸馏将物料浸入水中进行蒸馏叫水中蒸馏。将物料浸入水中进行蒸馏叫水中蒸馏。热源可用间接蒸汽，也可用直接蒸汽，或者直接火。热源可用间接蒸汽，也可用直接蒸汽，或者直接火。由于物料始终泡在水里，蒸馏较均匀，不会产生原料粘结由于物料始终泡在水里，蒸馏较均匀，不会产生原料粘结和结块现象，而避免蒸汽短路；一般和结块现象，而避免蒸汽短路；一般“水散水散”效果较好。效果

37、较好。水中蒸馏对精油中的酯类成分易水解，而醛类成分常受沸水中蒸馏对精油中的酯类成分易水解，而醛类成分常受沸水影响而聚合。水影响而聚合。水中蒸馏方式适宜于蒸馏遇热易结团的物料和鲜花类的蒸水中蒸馏方式适宜于蒸馏遇热易结团的物料和鲜花类的蒸馏，也宜于破碎果皮的蒸馏。馏，也宜于破碎果皮的蒸馏。松脂加工中的滴水法也属于这类工艺。松脂加工中的滴水法也属于这类工艺。3）水气蒸馏）水气蒸馏用锅炉产生蒸汽，将蒸汽通过管道进入蒸馏设备，用锅炉产生蒸汽，将蒸汽通过管道进入蒸馏设备，蒸汽由鼓泡器直接喷出。蒸汽由鼓泡器直接喷出。直接蒸汽蒸馏的特点是蒸馏速度快。直接蒸汽蒸馏的特点是蒸馏速度快。适用于松脂加工和鲜料的蒸馏，

38、如白兰叶、橙叶适用于松脂加工和鲜料的蒸馏，如白兰叶、橙叶等。某些干料在预先等。某些干料在预先“水散水散”后也可用此种方法后也可用此种方法蒸馏。蒸馏。加压直接蒸汽蒸馏，能加速蒸汽蒸馏过程，加大油水加压直接蒸汽蒸馏，能加速蒸汽蒸馏过程，加大油水比例中油的比例，缩短蒸馏时间。比例中油的比例，缩短蒸馏时间。串蒸，即两釜或两釜以上的串联蒸馏。串蒸，即两釜或两釜以上的串联蒸馏。四、水蒸气蒸馏的设备四、水蒸气蒸馏的设备根据加工物料的性质、加工量分为直接火、间歇根据加工物料的性质、加工量分为直接火、间歇式和连续式式和连续式3种设备。种设备。蒸出的油和水必须分离，因此，油水分离器是共蒸出的油和水必须分离，因此，油水分离器是共同的设备。同的设备。分离出的油还带有少量水分，油水分离器后还要分离出的油还带有少量水分，油水分离器后还要设盐滤器。设盐滤器。