分子蒸餾技術(shù)與綠色精細(xì)化工的探討

閆磊

摘 要：在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展的背景下，其相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用得到了越來越多的關(guān)注。精細(xì)化工作為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的重要組成部分，在化工工業(yè)的發(fā)展中占有舉足輕重的地位，其是表征高新技術(shù)應(yīng)用的重要指標(biāo)。現(xiàn)階段，綠色精細(xì)化工技術(shù)成為現(xiàn)代化工技術(shù)發(fā)展的主流方向，而且其與分子蒸餾技術(shù)之間存在著密切的聯(lián)系，本文對(duì)分子蒸餾技術(shù)與綠色精細(xì)化工技術(shù)進(jìn)行探討，力求為今后的工作提供一定的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：分子蒸餾;綠色精細(xì)化工;探討

1 精細(xì)化工綠色化

精細(xì)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(xì)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(gè)方面來對(duì)精細(xì)化工的綠色化進(jìn)行詳細(xì)深入的分析與探討。

1.1 原料綠色化

在精細(xì)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(huì)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(xì)化工原料的綠色化。相反，如果選用化學(xué)合成品作為精細(xì)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(huì)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(huì)在經(jīng)過一些化學(xué)反應(yīng)后，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(dá)到原料綠色化的標(biāo)準(zhǔn)，我們不僅要依靠對(duì)天然植物和農(nóng)作物等進(jìn)行適當(dāng)?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(shí)，提取農(nóng)作物的過程中，可能在農(nóng)作物中會(huì)有一些農(nóng)藥的殘留物等，那么我們就要對(duì)農(nóng)藥的殘留物進(jìn)行脫除的工作，這樣才能夠?yàn)樵系木G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(huì)隨之而產(chǎn)生。因此，如何利用新型的精細(xì)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(xì)技術(shù)取代上述的方法，或是利用新型的技術(shù)來對(duì)殘留溶劑進(jìn)行脫除是一個(gè)值得研究的問題，也是達(dá)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(xì)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(guó)際上，精細(xì)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的綠色化，新型的分離技術(shù)便隨之產(chǎn)生。

2 分子蒸餾技術(shù)

上面我們主要闡述了在化學(xué)工業(yè)中實(shí)現(xiàn)綠色精細(xì)化的重要作用，而分子蒸餾技術(shù)是實(shí)現(xiàn)綠色精細(xì)化的重要手段之一，此項(xiàng)技術(shù)不僅在我國(guó)備受關(guān)注，在國(guó)際上也引起了人們的高度重視。它與傳統(tǒng)的蒸餾技術(shù)相比，他不是依靠費(fèi)電差進(jìn)行分離，而是依靠不同分子間的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的平均自由程的差別進(jìn)行分離，這屬于一種高科技的物理分離技術(shù)。

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(gè)分子相鄰兩次分子碰撞之間所走的路程為分子運(yùn)動(dòng)自由程，針對(duì)單個(gè)分子來講，在某個(gè)時(shí)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(yùn)動(dòng)自由程，分子有效直徑的減小，能夠使分子的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的平均自由程的差別也越大。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(shí)，混合液中的不同的輕分子和重分子會(huì)開始溢出液面，并且向著冷凝板開始進(jìn)行移動(dòng)，但是輕分子和重分子的有效直徑是不相同的，因此各個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)平均自由程也是不相同的，所以當(dāng)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(duì)于加熱板和冷凝板之間的距離進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)定后，飛行距離較遠(yuǎn)的輕分子在到冷凝板之后會(huì)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(dá)到冷凝板，在氣相中會(huì)進(jìn)行飽和，最終實(shí)現(xiàn)了在混合液中的不同物質(zhì)的分離。

2.2 分子蒸餾技術(shù)的特點(diǎn)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(diǎn)：

①操作時(shí)的溫度較低，分子蒸餾的分離并不是依靠沸點(diǎn)的，因此操作時(shí)的溫度要控制在低于沸點(diǎn)的溫度;②蒸餾壓強(qiáng)較低，一般為0.1～50Pa 即可，這樣一來，物質(zhì)的沸點(diǎn)也有一定程度的降低，且實(shí)際的分離溫度也低于沸點(diǎn)，因此分子蒸餾操作的溫度會(huì)比傳統(tǒng)的蒸餾溫度低;③受熱時(shí)間較短，輕分子的運(yùn)動(dòng)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(dá)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(duì)分子蒸餾技術(shù)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，經(jīng)過十幾年的工業(yè)化實(shí)踐工作，攻克了許多技術(shù)上的難關(guān)，極大程度的帶動(dòng)了我國(guó)的分子蒸餾技術(shù)的發(fā)展，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(zhǎng)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(dú)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(jìn);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。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊東偉，王瑩.分子蒸餾技術(shù)及綠色精細(xì)化工的幾點(diǎn)思考[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（23）：98.