分子蒸馏是一种在高真空下进行的特殊蒸馏技术。这项技术自20世纪30年代问世以来，受到了广泛关注。20世纪60年代，该技术已成功应用于从浓缩鱼肝油中提取维生素A的工业化。近年来，美国、德国、日本、瑞典、波兰和前苏联等一些国家已经利用分子蒸馏技术解决了分离领域的许多难题。但分子蒸馏是一项国内外都在开发和产业化应用的高新技术，尚未实现大规模产业化。我国对分子蒸馏技术的应用研究起步较晚。1960年代偶尔有几篇报道。到20世纪80年代末， 为生产硬脂酸单甘油酯，我国引进了几套分子蒸馏生产线。目前，该技术在我国的产业化和应用正处于起步阶段。但由于其先进性、独特性和广阔的应用前景，该技术极大地引起了国内研究者的兴趣。一些科研单位和大专院校，如广州韩伟有限公司、北京化工大学、华南理工大学化工学院等，做了大量的实验研究，开发和改进了分子蒸馏设备，部分成果已陆续产业化，取得了良好的经济和社会效益。
分子蒸馏的基本原理1.1分子运动的平均自由程[1]
分子在运动过程中，其自由程是不断变化的，在一定时间间隔内的平均自由程就是平均自由程。设vm为任意——分子的平均速度f为分子间的碰撞频率，)m为平均自由程法则)m = VM/f；根据热力学原理，f=2vm πd2kT，所以)m=kT/2rd2p(1其中d是分子的有效直径，p是分子所处空间的压强，t是分子所处环境的温度，k是玻尔兹曼常数。
1.2分子运动自由程的分布规律[2]
分子运动自由程的分布规律可以表示为F=1 -e-Nhm(2。其中f是自由程不大于λ的概率λm。
平均自由程是分子运动的自由程。根据公式，自由程不小于同一状态下一组运动分子的平均自由程的概率为1-F= e-m/m=e- 1=0368。
13分子蒸馏的基本原理[3]
从分子运动自由程的公式可以看出，不同种类的分子由于其分子有效直径不同而具有不同的自由程，即不同种类的分子脱离液面后不与其他分子碰撞的飞行距离不同。分子蒸馏技术是利用不同种类分子逸出液面(蒸发液面后的平均自由程)的不同性质来实现的。轻分子的平均自由程大，而重分子的平均自由程小。如果将冷凝表面设置在小于轻分子的平均自由程且大于重分子离开液体表面的平均自由程的位置，则轻分子将落在冷凝表面上并被冷凝， 而重分子会因为无法到达冷凝面而回到原来的液面，所以混合物会被分离。
1.4影响分子运动平均自由程的因素温度、压力和分子的有效直径是影响分子运动平均自由程的主要因素。材料确定后，分子的有效直径就固定了。当温度升高时，分子运动的自由程增加。当温度不变时，压力降低，单位体积的分子数减少。分子碰撞的频率降低，分子运动的平均自由程增加。
1.5分子蒸馏的蒸馏速度和相对挥发度[4]
分子蒸馏速度
分子蒸馏速度由物质分子从蒸发液面挥发的速度决定，与气液平衡无关。从这个角度出发，格里贝格推导出了物质分子的蒸馏速率方程，即N=p*12πT MR g1/2。
(3其中n是摩尔蒸发。
速度(md/cm2。s，P是组分的蒸气压(g/cm2。m是分子量，t是温度(K，R g是气体常数(GCM/g mol: k)。对于双组分体系，Ni = cict . aipi 12 rg T Mi1/2。
(4)其中ci为摩尔浓度，cT为总摩尔浓度，ci为蒸发系数，这组函数关系更适合描述离心蒸馏:对于降膜分子蒸馏，由于液膜较厚，考虑了扩散对蒸馏速度的影响。
相对波动性
分子蒸馏表明组分分离的难易程度用相对挥发度来表示。分子蒸馏中的理论相对挥发度由下式表示:a1=p1op2oM2M1(5，其中p1o为组分1的饱和蒸汽压，p2o为组分2的饱和蒸汽压，M1为组分1的分子量，M2为组分2的分子量。在实践中，对于双组分体系。真空的相对挥发度是a2=Y(1-X X(1-Y
其中y是气相中的摩尔分数，x是液相中的摩尔分数。
2分子蒸馏装置〔5〕
分子蒸馏技术的核心是分子蒸馏装置。各国开发了多种分子蒸馏装置，但根据蒸发液膜的不同设计和结构差异，大致可分为三类(1降膜式分子蒸馏器(lling fim evapo2)
Raor(2刮膜式分子蒸馏器(iped-fIm evap02
Tator(3离心分子蒸馏器(静电蒸发器2
tor .
2.1降膜分子蒸馏器
该装置利用重力使蒸发面上的物料落入液膜中。当材料被加热时，蒸发可以以相反的方向凝结在凝结表面上。降膜装置是早期形式，结构简单，蒸发表面形成的液膜较厚，效率较低。现在在各个国家已经很少使用了。2.2刮膜式分子蒸馏装置该装置利用重力使蒸发面上的物质落入液膜中，但为了使蒸发面上的液膜厚度小且分布均匀，蒸馏器中设置了硬碳或聚四。
由氟乙烯制成的旋转刮刀。刮刀既能充分搅拌下行液层，又能加速蒸发表面液层的更新，从而强化物料的传热传质过程。其优点是腹部厚度小，沿蒸发表面流动，蒸馏物料在操作温度下停留时间短，热分解风险小，蒸馏过程连续，生产能力大。缺点是布液装置难以完善，难以保证所有的头发表面都被液膜均匀覆盖，液体流动中经常出现翻滚现象产生的雾气经常会扩散到冷凝面。但由于结构相对简单，价格低廉，这种装置多用于实验室和工业生产中。
2.3离心分子蒸馏装置
物料被送到高速旋转的转盘中心，薄膜在旋转面上膨胀，同时被加热蒸发，与对面的冷凝面冷凝。该装置是目前理想的分子蒸馏装置。但是，与其他两种设备相比，它需要高速旋转的转盘和高真空密封技术。与刮膜式分子蒸馏器相比，离心式分子蒸馏器具有以下优点:由于转盘的高速旋转。可以获得极薄的液膜，液膜分布更加均匀，蒸发速率和分离效率更好；物料在蒸发表面的加热时间更短，降低了热敏性物料热分解的风险:物料处理量更大，更适合连续工业生产。
3分子蒸馏技术的特点[4.6]
3.1分子蒸馏的操作温度
根据分子蒸馏原理，混合物的分离是基于不同种类分子平均自由程的差异，不需要沸腾，所以分子蒸馏是在远低于沸点的温度下操作，属于非平衡蒸馏。这是分子蒸馏和常规蒸馏的本质区别。
3.2蒸馏压力低
由于分子的平均自由程与压力成反比，加上分子蒸馏装置的独特结构，其内部压降很小，可以获得很高的真空度。通常，分子蒸馏在非常低的压力下操作。-一般1-10pa。
3.3蒸馏液膜薄，传热效率高。
在降膜式分子蒸馏装置中，液膜的厚度可以通过以下方程计算:8m=33vRe(7，其中V是运动粘度g是重力常数，Re是雷诺数。对于刮膜式分子蒸馏和离心式分子蒸馏，液膜的厚度与操作条件有关，通常降膜式分子蒸馏的厚度为0.1-3毫米，刮膜式分子蒸馏的厚度为0.1-0.25毫米，离心式分子蒸馏液膜的厚度在5×10-2毫米数量级..
3.4材料停留时间短
根据分子蒸馏原理，被加热的液体表面与冷凝表面之间的距离小于轻分子的平均自由程，而从液体表面逸出的轻分子几乎无碰撞地到达冷凝表面，物料停留时间短。所以蒸馏后的物料加热时间短，减少了物料热分解的机会。但在实际操作中，蒸馏物料的停留时间与分子蒸馏塔的长度、刮板的转速或离心速度、物料的粘度等有关。通常，物料在分子蒸馏塔中的停留时间约为15s。
3.5分子蒸馏过程的理论相对挥发度为:a1=p1op2oM 2M1其中M1为轻组分的分子量；M2是重组分的分子量。常规蒸馏的相对挥发度为:a=p1op2o。在p1opp2。同样的情况。重组分的分子量大于轻组分的分子量，所以比值大于1。这说明同晶液体的分子蒸馏比常规蒸馏更容易分离。
3.6分子蒸馏设备昂贵
分子蒸馏装置保证系统压力达到高度真空，对物料密封要求高，蒸发面和冷凝面的距离要适中，设备加工难度大，成本高。
4分子蒸馏技术的优势[3]
从分子蒸馏技术的上述特点可以看出，在实际工业应用中，它比常规蒸馏技术具有以下明显的优势:(1)对于高沸点、热敏性、易氧化物质的分离，分子蒸馏提供了一种很好的分离方法。由于分子蒸馏是在远低于物料沸点的温度下操作，物料停留时间短:(2)分子蒸馏能有效地除去液体中的有机溶剂、气味等物质，是溶剂萃取后液体脱溶的有效方法；(3)分子蒸馏可以选择性地生成目标产物，其他杂质可以通过多级分馏除去，可以同时分离两种以上的物质(4)分子蒸馏是一种物理过程， 因此它能很好地保护被分离的物质不受污染和侵害。
分子蒸馏技术应用的新进展
随着工业化的发展，分子蒸馏技术广泛应用于精细化工、石油化工、日用化工、食品工业、制药工业、塑料工业等，适用于高沸点、热敏性和易氧化物质的分离。目前可以用分子儒技术生产的产品有几百种。未来，随着倡导回归自然的人们的兴起，分子蒸馏技术生产的产品将会有更广阔的市场。