分子蒸餾技術及綠色精細化工的幾點思考

尹有軍

（大慶龍鳳濕地自然保護區管理處，黑龍江 大慶 163711）

1 精細化工綠色化

精細化工綠色化主要是指原料的綠色化、產品的綠色化、生產過程的綠色化，也就是說在精細化工的整體生產過程中要盡量做到無毒或是低毒、無害、無污染。下面筆者從原料、生產、產品這三個方面來對精細化工的綠色化進行詳細深入的分析與探討。

1.1 原料綠色化

在精細化工的原料選擇方面，主要分為天然品原料和化學合成品原料，天然品原料的有毒物質含量是幾乎為零的，而在化學合成品原料中的有毒物質含量或多或少總會有一些，因此，在原料選擇方面，我們一定要從天然物質中提取一些有效物質，例如從農產物、植物、還產物、林產物中提取一些有效物質或成分，這樣能夠有效的保證精細化工原料的綠色化。相反，如果選用化學合成品作為精細化工的原料，那么化學合成品中的有毒物質在經過化學反應之后，是有可能會轉化為無毒產品的，但是在生產過程中，有毒原料還是極有可能會在經過一些化學反應后，將有毒物質帶入到產品中，最終導致產品中也含有一定含量的有毒物質。那么為了達到原料綠色化的標準，我們不僅要依靠對天然植物和農作物等進行適當的開發，還要致力于清除原料中的有害物質的工作，例如在提取天然品作為原料時，提取農作物的過程中，可能在農作物中會有一些農藥的殘留物等，那么我們就要對農藥的殘留物進行脫除的工作，這樣才能夠為原料的綠色化提供保障。

1.2 生產過程綠色化

大部分產品的生產原料都是要經過精制或是預處理的，處理過程中采用的方法多為化學精制的方法，例如酸法、堿法、化學溶劑法等等，那么這樣一來，新的污染便會隨之而產生。因此，如何利用新型的精細技術來代替原有的化學精制技術便成為了比較重要的問題，采用新型的精細技術取代上述的方法，或是利用新型的技術來對殘留溶劑進行脫除是一個值得研究的問題，也是達到生產過程綠色化的重要保證之一。

1.3 產品綠色化

精細化學產生的產品大多為高純度、且高附加值的產品，在國際上，精細產品的競爭主要集中在產品的高純度和無毒害物質殘留方面，因此為了實現產品的綠色化，新型的分離技術便隨之產生。高新分離技術對精細化工的作用是至關重要的。

2 分子蒸餾技術

通過上文的分析和探究，我們已經看到了新型的分離技術在綠色精細化工的發展中起著至關重要的作用，而分子蒸餾技術是目前國際上受到高度重視的一種高科技物理分離技術，不同與傳統的蒸餾技術依靠沸點差進行分離，分子蒸餾技術是依靠不同的物質分子在運動時的平均自由程的差別來對其進行分離。

2.1 分子蒸餾技術的基本原理

我們通過熱力學的原理不難知道，一個分子相鄰兩次分子碰撞之間所走的路程為分子運動自由程，針對單個分子來講，在某個時間間隔內自由程的平均值為平均自由程。壓力降低、溫度提高能夠加大分子的運動自由程，分子有效直徑的減小，能夠使分子的運動自由程加大，且在一定的壓力和溫度中，不同有效直徑的物質的分子運動自由程也不盡相同，而分子有效直徑之間的差別越大，則分子運動的平均自由程的差別也越大。分子蒸餾分離的原理如下圖1所示。通過圖1，我們可以看出：加熱板和冷凝板在一定程度的高真空情況之下，在混合液自上部加入到加熱板受熱到一定的溫度時，混合液中的不同的輕分子和重分子會開始溢出液面，并且向著冷凝板開始進行移動，但是輕分子和重分子的有效直徑是不相同的，因此各個分子的運動平均自由程也是不相同的，所以當分子從加熱面溢出之后，不同分子的飛行距離也是不相同的，對于加熱板和冷凝板之間的距離進行適當的設定后，飛行距離較遠的輕分子在到冷凝板之后會變成液體，并且沿著冷凝板向外流出去，重分子的飛行距離不能夠達到冷凝板，在氣相中會進行飽和，最終實現了在混合液中的不同物質的分離。

圖1 分子蒸餾分離原理

2.2 分子蒸餾技術的特點分析

通過上文基本原理的分析中，我們可以總結出分子蒸餾技術具有以下特點：1.操作時的溫度較低，分子蒸餾的分離并不是依靠沸點的，因此操作時的溫度要控制在低于沸點的溫度；2.蒸餾壓強較低，一般為0.1～50Pa即可，這樣一來，物質的沸點也有一定程度的降低，且實際的分離溫度也低于沸點，因此分子蒸餾操作的溫度會比傳統的蒸餾溫度低。3.受熱時間較短，輕分子的運動自由程是大于分子蒸餾加熱面和冷凝面的間距的，因此，自液面溢出的輕分子在達到冷凝面之前幾乎是未發生過碰撞的。

2.3 分子蒸餾中的關鍵技術

北京化工大學對分子蒸餾技術的發展做出了巨大的貢獻，經過十幾年的工業化實踐工作，攻克了許多技術上的難關，極大程度的帶動了我國的分子蒸餾技術的發展，使我國的分子蒸餾技術逐漸在世界上處于較為領先的地位，北京化工大學在分子蒸餾中研究出的主要關鍵技術為：1.長期、穩定的高真空密封技術和高真空的獲得技術。2.多種獨特新穎的分子蒸餾蒸發器結構，使得物料的分離更為高效、先進。3.開發出了多種物料輸送系統，且都適用于分子蒸餾操作。

3 分子蒸餾技術在綠色精細化工中的應用及前景

分子蒸餾技術是一種較為溫和的蒸餾分離手段，不但解決了傳統蒸餾技術中無法解決的問題，還克服了傳統蒸餾操作中溫度較高、受熱時間較長等問題，可見其應用前景是十分廣闊的。通過大量的工業化實踐證明，分子蒸餾技術的應用特點是較為獨特、全面的。分子蒸餾技術屬于物理法分離技術，其本身并不會造成環境污染，且還可以對污染物進行清除，例如產品中的農藥化學、有害重金屬等物質，分子蒸餾技術目前已經成為中草藥提取、天然物質提取的重要手段和關鍵技術，其應用的領域較為廣泛，例如工業中的增效醚、氧樂果等農藥的提純；化妝品工業中的羊毛醇、藻類、花類、苔蘚類等的提取；塑料工業中的環氧樹脂、增塑劑、聚醚、聚氧化烯徑；食品工業中的脂肪酸和其衍生物、魚油、種子油、乳酸等；醫藥工業中的氨基酸酯、茄尼酵等；化學工業中的高碳醇、硅油、潤滑油、瀝青和焦油等。

結論

綜上所述，我國的分子蒸餾技術雖然起步較晚，但是經過近幾年的迅速發展，目前我國的分子蒸餾技術已經處于國際的領先水平了。分子蒸餾技術的前景十分廣闊，尤其是在綠色精細化工中，目前綠色精細化工得到了大力的推廣，因此對分子蒸餾技術進行大力開發和推廣是一項十分必要的工作。

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