تقطير جزيئي
استخلاص وتقطير
جهاز التقطير الجزيئي قصير المسار
ورقة مواصفات المنتج التفصيلية
1. نظرة عامة على المنتج
التقطير الجزيئي قصير المسار (ويسمى أيضاً التقطير القصير أو التقطير الجزيئي) هي تقنية خاصة لفصل السائل عن السائل تحت فراغ عالٍ جداً، تعتمد على اختلاف متوسط مسار الحركة الحر للجزيئات بين المواد المختلفة عند ظروف فراغ عالية جداً. تتمثل سمته الأساسية في أن المسافة بين سطح التبخير وسطح التكثيف قصيرة جداً، مما يتيح لجزيئات المكوّن الخفيف الوصول سريعاً إلى سطح التكثيف والاتحاذ به بعد انطلاقها، بينما لا تستطيع جزيئات المكوّن الثقيل بسبب قصر مسارها الحر بلوغ سطح التكثيف، مما يحقق فصلاً عالى الكفاءة. يصلح هذا الجهاز بشكل خاص لفصل وتنقية المواد عالية درجة الغليان والحساسة للحرارة وسريعة الأكسدة، ويُستخدم على نطاق واسع في قطاعات الصيدلة والأغذية والكيماويات الدقيقة والبيئة.
2. مبدأ العمل
يستفيد التقطير الجزيئي قصير المسار من اختلاف مسار الحركة الحر لجزيئات المكوّنات الخفيفة والثقيلة عند انفصالها عن حجم السائل الرئيسي لتحقيق الفصل. تحت ظروف الفراغ العالي، يتدفق المادة على شكل غشاء سائل رقيق من الجدار الداخلي للمبخر نحو مخرج المادة، حيث يضمن نظام المِساح الدوّار تشكيل غشاء سائل رقيق وموزع بالتساوي. بعد انطلاق جزيئات المكوّن الخفيف وتبخرها، ونظراً لقصر المسافة بين سطح التبخير وسطح التكثيف المدمج (أقل من متوسط مسار حركتها الحر)، تتكاثف سريعاً على سطح التكثيف؛ أما جزيئات المكوّن الثقيل فلا تبلغ سطح التكثيف بسبب قصر مسارها الحر، بل تنزلق على سطح التبخير وتُطرح، ليتم بذلك الفصل الموجّه بين الخفيف والثقيل. وبما أن درجة حرارة التشغيل أقل بكثير من درجة غليان المادة، فإن زمن التعرض للحرارة لا يتجاوز بضعة ثوانٍ إلى عشرات الثواني، مما يحمي نشاط المواد الحساسة للحرارة إلى أقصى حد.
3. أنواع البناء
المقطر ذو تشكيل الغشاء بالمِساح: يشكّل مِساح دوّار من PTFE أو الفولاذ المقاوم للصدأ SS316L غشاءً سائلاً رقيقاً ومتجانساً بالإجبار (سُمك <1 مم)، بكفاءة فصل عالية، وهو التصميم السائد حالياً.
المقطر ذو تشكيل الغشاء بالجاذبية: يعتمد على الجاذبية لتشكيل الغشاء، بنية بسيطة، لكن الغشاء أسمك وكفاءة الفصل أقل، ونادراً ما يُستخدم الآن.
المقطر الطرد المركزي: يستخدم القوة الطاردة المركزية لتشكيل الغشاء، غشاء رقيق وكفاءة تبخير عالية، لكن بنيته معقدة وصعوبة في الإغلاق الفراغي وتكلفة تصنيع أعلى.
المقطر الزجاجي: جسم رئيسي من زجاج بوروسيليكات 3.3، شفاف بالكامل، مناسب للتجارب المخبرية الصغيرة وتطوير العمليات.
المقطر من الفولاذ المقاوم للصدأ: بنية كاملة من الفولاذ 316L، عالي المتانة ومقاوم للحرارة والضغط العالي، مناسب للإنتاج التجريبي والإنتاج الصناعي المستمر.
المقطر المختلط: يجمع بين وظيفة المبخر ذي المِساح وبرج التقطير بالحشو، مناسب لفصل المركبات الحساسة للحرارة ذات درجات الغليان المتقاربة.
4. المعلمات
4.1 المواصفات الشائعة للمعدات الرئيسية
نطاق مساحة التبخير: 0.05 ㎡ ~ 50 ㎡ نطاق القدرة على المعالجة: 0.1 L/h ~ عدة أطنان/ساعة درجة الفراغ التشغيلي: 0.001 mbar ~ 10 Pa درجة حرارة التشغيل: درجة حرارة الغرفة ~ 350°C (النوع الفولاذي يصل إلى 350°C) سُمك الغشاء: <0.5 mm
4.2 جدول المعلمات الفنية
| الطراز | مساحة التبخير (㎡) | مساحة التكثيف (㎡) | القطر الداخلي (mm) | معدل المعالجة (L/h) | السرعة (د/د) | قدرة المحرك (W) | درجة حرارة التسخين (°C) | الفراغ (Pa) | الأبعاد الخارجية ط×ع×ا (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FMD-60(A) | 0.05 | 0.10 | 60 | 0.1~2.0 | 0~450 | 120 | درجة حرارة الغرفة~200 | ≤10 | 1500×600×1800 |
| FMD-80(A) | 0.10 | 0.15 | 80 | 0.3~4.0 | 0~450 | 120 | درجة حرارة الغرفة~200 | ≤10 | 1600×650×1900 |
| FMD-100(A) | 0.15 | 0.20 | 100 | 0.5~5.0 | 0~450 | 120 | درجة حرارة الغرفة~200 | ≤10 | 1700×700×2000 |
| FMD-150(A) | 0.25 | 0.40 | 150 | 1.0~8.0 | 0~450 | 120 | درجة حرارة الغرفة~200 | ≤10 | 1800×750×2100 |
| FMD-200(A) | 0.35 | 0.50 | 190 | 1.5~10.0 | 0~450 | 200 | درجة حرارة الغرفة~200 | ≤10 | 1900×800×2200 |
| FMD-230(A) | 0.50 | 0.65 | 220 | 2.0~15.0 | 0~300 | 200 | درجة حرارة الغرفة~200 | ≤10 | 2100×850×2300 |
4.3 شروط التصميم
| البند | النطاق | ملاحظات |
|---|---|---|
| ضغط التصميم | -0.1 MPa (الضغط المطلق 1Pa~10Pa) | ظروف فراغ عالية |
| درجة حرارة التصميم | درجة حرارة الغرفة ~ 350°C | النوع الفولاذي يصل إلى 350°C |
| الفراغ النهائي للنظام | 0.001 mbar (0.1 Pa) | مضخة ريشية أحادية + مضخة انتشار زيتية ثنائية |
| سُمك الغشاء | <0.5 mm | تشكيل الغشاء بالمِساح بالإجبار |
| زمن البقاء | ثوانٍ إلى عشرات الثواني | أقل بكثير من التقطير التقليدي |
| مسافة سطح التبخير عن سطح التكثيف | <10 cm | تصميم قصير المسار |
4.4 معلمات المكونات الأساسية
| المكوّن | المادة/المواصفات | المعلمات |
|---|---|---|
| نظام تشكيل الغشاء | مِساح دوّار من PTFE / SS316L | سُمك الغشاء < 0.5 mm |
| المبخر | زجاج بوروسيليكات 3.3 / فولاذ 316L | تسخين بجاكت |
| المكثف المدمج | زجاج بوروسيليكات / فولاذ 316L | متكامل مع المبخر |
| نظام الفراغ | مضخة ريشية أحادية + مضخة انتشار زيتية ثنائية | الفراغ النهائي 0.001 mbar |
| نظام الإغلاق | إغلاق باقتران مغناطيسي / مطاط فلوري / مبطّن PTFE | الحفاظ على الفراغ العالي |
| نظام التغذية | مضخة تروس للتغذية المستمرة / مضخة جرعات | معدل تغذية قابل للضبط |
5. اختيار المواد (مقارنة بالمعايير الدولية)
| الجزء | المادة | الدرجة | الميزات |
|---|---|---|---|
| جسم المبخر (النوع الزجاجي) | زجاج بوروسيليكات 3.3 | — | شفاف وعالي مقاومة التآكل واستقرار كيميائي عالٍ ومتانة ميكانيكية أقل |
| جسم المبخر (النوع الفولاذي) | فولاذ مقاوم للصدأ 316L | S31603 / 1.4404 | متانة عالية ومقاوم للحرارة والضغط العالي، مناسب للإنتاج الصناعي |
| مِساح التشكيل | PTFE (بولي رباعي فلورو الإيثيلين) | — | مضاد للالتصاق ومقاوم كيميائياً، مناسب للمواد عالية اللزوجة |
| مِساح التشكيل (النوع الحراري) | جرافيت / فولاذ SS316L | S31603 | مقاوم للبلى وعمر طويل، مناسب للإنتاج المستمر وظروف >200°C |
| أنبوب التكثيف | زجاج بوروسيليكات / فولاذ 316L | S31603 / 1.4404 | متكامل مع المبخر لضمان مسافة تبخير قصيرة <10 cm |
| أجزاء الإغلاق | مطاط فلوري / EPDM / مبطّن PTFE | — | مقاوم لبيئة الفراغ الحراري، يمنع التسرب |
| الهيكل الداعم | فولاذ 304 / فولاذ كربوني مطلي | S30408 / 1.4301 | بنية ثابتة ومقاوم للتآكل |
6. مجالات التطبيق النموذجية (الصناعات الرئيسية عالمياً)
صناعة الصيدلة: فصل وتنقية المادة الفعالة الدوائية (API)، تركيز فيتامين E الطبيعي، تنقية EPA وDHA من زيت السمك، تقطير وتنقية المكونات الفعالة لمستخلصات الطب الصيني، تنقية الكانابيديول (CBD).
الصناعة الغذائية: فصل الأحماض الدهنية الحرة من زيوت الطعام وزيت السمك، تركيز أحادي الغليسريد، تركيز الأصباغ الطبيعية (مثل الكاروتين)، تجفيف الليسيثين، تنقية الستيرول، إزالة الحموضة والتعطير من الزيوت المتخصصة.
الكيماويات الدقيقة: تنقية حمض الأكريليك وأكريلاته، نزع المتطايرات من زيت السيليكون وراتنج السيليكون العضوي، تنقية وتركيز أحادي الف polymer، إزالة الأيزوسيانات الحر من سليمة البولي يوريثان، تنقية وحفظ حمض اللاكتيك.
العطور والنكهات: نزع التربين وتركيز الزيوت الأساسية، تنقية المواد العطرية من النكهات الطبيعية، تركيز نكهة الليمون، تنقية زيت الورد.
البترول والكيماويات: فصل الشمع المجهري البلوري من بقايا التقطير بالفراغ للنفط الخام، قطع أصناف مختلفة من شمع فيشر-تروبش، إعادة تدوير وتنقية زيوت التشحيم المستعملة، فصل الزيوت الأساسية لمزلقات.
البيئة والطاقة الجديدة: إعادة تدوير وتنقية زيوت التشحيم وزيت المحولات المستعملة، استعادة المذيبات العضوية من سائل الأم في عمليات الصيدلة، تنقية الديزل الحيوي.
7. معايير التصميم والشهادات (معترف بها دولياً)
| المعيار/الشهادة | الوصف |
|---|---|
| HG/T 6133-2022 | معيار الصناعة الكيماوية الصيني: المقطر الجزيئي (قصير المسار) |
| GB/T 150 / GB/T 151 | مواصفات تصميم أوعية الضغط الصينية |
| ASME VIII Div.1 | مواصفة أوعية الضغط لجمعية مهندسي الآلات الأمريكية (ختم U اختياري) |
| PED 2014/68/EU | توجيه المعدات الضاغطة الأوروبي (شهادة CE) |
| ATEX | توجيه الحماية من الانفجار الأوروبي (تصميم مضاد للانفجار اختياري) |
| GMP | ممارسات تصنيع الأدوية الجيدة (تصميم نظيف وصحي) |
| ISO 9001:2015 | نظام إدارة الجودة |
| UL | شهادة السلامة الأمريكية |
8. خيارات قابلة للتخصيص
تخصيص مساحة التبخير: 0.05㎡ ~ 50㎡ فأكثر، للتكيف من التجربة المخبرية إلى الإنتاج الصناعي الواسع.
تخصيص المادة: الفولاذ المقاوم للصدأ 304/316L، سبائك التيتانيوم، سبائك هاستلوي وغيرها من المواد الخاصة المقاومة للتآكل.
تخصيص درجة الوقاية: شهادة ATEX مضادة للانفجار، ExdIIBT4 / ExdIIBT6 وغيرها.
تخصيص نظام التسخين: مزيج زيت حراري، بخار، وحدة تسخين كهربائي.
تخصيص نظام الفراغ: مضخة ريشية + مضخة انتشار، مجموعة مضخات روتس، مجموعة مضخات فراغ جافة.
ترقية الأتمتة: تحكم تلقائي PLC، شاشة لمس، مراقبة الحرارة والفراغ آناً، مراقبة عن بُعد وتسجيل البيانات.
تخصيص نظام تشكيل الغشاء: مِساح PTFE (عام)، مِساح جرافيتي (حراري >200°C)، مِساح فولاذي (مقاوم للبلى وعمر طويل).
نظام التتالي متعدد المراحل: تكوين سلسلتين أو أكثر من المقطرات الجزيئية لتحقيق فصل متعدد المستويات.
المعالجة السطحية: تلميع مرآوي صحي (Ra≤0.4μm)، التنظيف الحمضي والتمرير.
الشكل الإنشائي: نموذج متحرك على قاعدة (skid)، تركيب عبر الجدار بمناطق نظيفة.
معايير الوصلات: ANSI B16.5، DIN 2633، JIS flanges، أو وصلات عنقية صحية سريعة.
9. المعلمات المطلوبة للطلب
اسم المادة والمكونات الرئيسية
معدل التغذية (kg/h أو L/h)
درجة حرارة التغذية واللزوجة
نقاء واسترجاع المكوّن الخفيف المطلوب
حساسية المادة للحرارة (أقصى درجة حرارة تتحملها)
ظروف مياه التبريد بالموقع ودرجة حرارة الدخول
المصدر الحراري المتاح بالموقع (زيت حراري/ضغط بخار/قدرة كهربائية)
بيئة منطقة التركيب (داخلي/خارج، متطلبات درجة الوقاية)
متطلبات الشهادات المستهدفة (ASME/CE/ATEX/GMP وغيرها)