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    分子在兩次連續碰撞之間所走路程的平均值稱為分子平均自由程。分子蒸餾正是利用分子平均自由程的差異來分離液體混合物的。待分離物料在加熱板上形成均勻液膜,經加熱，料液分子由液膜表面自由逸出。
    在與加熱板平行處設一冷凝板，冷凝板的溫度低于加熱板，且與加熱板之間的距離小于輕組分分子的平均自由程而大于重組分分子的平均自由程。這樣由液膜表面逸出的大部分輕組分分子能夠到達冷凝面并被冷凝成液體，而重組分分子則不能到達冷凝面，故又重新返回至液膜中，從而可實現輕重組分的分離。
    一套完整的分子蒸餾設備主要由進料系統、分子蒸餾器、餾分收集系統、加熱系統、冷卻系統、真空系統和控制系統等部分組成，為保證所需的真空度，一般需采用二級或二級以上的泵聯用，并設液氮冷阱以保護真空泵。
    分子蒸餾器是整套設備的核心，分子蒸餾設備的發展主要體現在對分子蒸餾器的結構改進上。一般說來，當被分離混合物中易揮發組份增多時，選用位置較高的進料口。隨著短程分子蒸餾器中進料狀態的改變，也應該相應地調整進料口，進料溫度減低時，用位置較高的進料口；反之，用位置較低的進料口。
    如果說該設備有兩個以上進料口的話，一般都需要設置在裝置不同的高上。生產中應根據具體情況，選擇適當的進料口，定要時還需進行調整。基本的原則是，對進料溫度在泡點或接近泡點時進料的設備，進料口的選擇是依據進料的組成與進料板的組成相一樣而決定的。