分子蒸餾技術(shù)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(qū)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(chǎn)品的綠色化、生產(chǎn)過程的綠色化，也就是說在精細化工的整體生產(chǎn)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(chǎn)、產(chǎn)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(xué)合成品原料，天然品原料的有毒物質(zhì)含量是幾乎為零的，而在化學(xué)合成品原料中的有毒物質(zhì)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(zhì)中提取一些有效物質(zhì)，例如從農(nóng)產(chǎn)物、植物、還產(chǎn)物、林產(chǎn)物中提取一些有效物質(zhì)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(xué)合成品作為精細化工的原料，那么化學(xué)合成品中的有毒物質(zhì)在經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)之后，是有可能會轉(zhuǎn)化為無毒產(chǎn)品的，但是在生產(chǎn)過程中，有毒原料還是極有可能會在經(jīng)過一些化學(xué)反應(yīng)后，將有毒物質(zhì)帶入到產(chǎn)品中，最終導(dǎo)致產(chǎn)品中也含有一定含量的有毒物質(zhì)。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(nóng)作物等進行適當?shù)拈_發(fā)，還要致力于清除原料中的有害物質(zhì)的工作，例如在提取天然品作為原料時，提取農(nóng)作物的過程中，可能在農(nóng)作物中會有一些農(nóng)藥的殘留物等，那么我們就要對農(nóng)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(chǎn)過程綠色化

大部分產(chǎn)品的生產(chǎn)原料都是要經(jīng)過精制或是預(yù)處理的，處理過程中采用的方法多為化學(xué)精制的方法，例如酸法、堿法、化學(xué)溶劑法等等，那么這樣一來，新的污染便會隨之而產(chǎn)生。因此，如何利用新型的精細技術(shù)來代替原有的化學(xué)精制技術(shù)便成為了比較重要的問題，采用新型的精細技術(shù)取代上述的方法，或是利用新型的技術(shù)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(chǎn)過程綠色化的重要保證之一。

1.3 產(chǎn)品綠色化

精細化學(xué)產(chǎn)生的產(chǎn)品大多為高純度、且高附加值的產(chǎn)品，在國際上，精細產(chǎn)品的競爭主要集中在產(chǎn)品的高純度和無毒害物質(zhì)殘留方面，因此為了實現(xiàn)產(chǎn)品的綠色化，新型的分離技術(shù)便隨之產(chǎn)生。高新分離技術(shù)對精細化工的作用是至關(guān)重要的。

2 分子蒸餾技術(shù)

通過上文的分析和探究，我們已經(jīng)看到了新型的分離技術(shù)在綠色精細化工的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，而分子蒸餾技術(shù)是目前國際上受到高度重視的一種高科技物理分離技術(shù)，不同與傳統(tǒng)的蒸餾技術(shù)依靠沸點差進行分離，分子蒸餾技術(shù)是依靠不同的物質(zhì)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(shù)的基本原理

我們通過熱力學(xué)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(nèi)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(zhì)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?shù)脑O(shè)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(xiàn)了在混合液中的不同物質(zhì)的分離。

圖1 分子蒸餾分離原理

2.2 分子蒸餾技術(shù)的特點分析

通過上文基本原理的分析中，我們可以總結(jié)出分子蒸餾技術(shù)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(zhì)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(tǒng)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(fā)生過碰撞的。

2.3 分子蒸餾中的關(guān)鍵技術(shù)

北京化工大學(xué)對分子蒸餾技術(shù)的發(fā)展做出了巨大的貢獻，經(jīng)過十幾年的工業(yè)化實踐工作，攻克了許多技術(shù)上的難關(guān)，極大程度的帶動了我國的分子蒸餾技術(shù)的發(fā)展，使我國的分子蒸餾技術(shù)逐漸在世界上處于較為領(lǐng)先的地位，北京化工大學(xué)在分子蒸餾中研究出的主要關(guān)鍵技術(shù)為：1.長期、穩(wěn)定的高真空密封技術(shù)和高真空的獲得技術(shù)。2.多種獨特新穎的分子蒸餾蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)，使得物料的分離更為高效、先進。3.開發(fā)出了多種物料輸送系統(tǒng)，且都適用于分子蒸餾操作。

3 分子蒸餾技術(shù)在綠色精細化工中的應(yīng)用及前景

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

結(jié)論

綜上所述，我國的分子蒸餾技術(shù)雖然起步較晚，但是經(jīng)過近幾年的迅速發(fā)展，目前我國的分子蒸餾技術(shù)已經(jīng)處于國際的領(lǐng)先水平了。分子蒸餾技術(shù)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(shù)進行大力開發(fā)和推廣是一項十分必要的工作。

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