CN105268209A - 超临界流体萃取节能的工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种超临界流体萃取节能的工艺方法，包括循环进行的萃取→减压膨胀→加热→分离→冷却→储罐→加压→再加热→萃取的工序，其特征是在工序中增设一个由套管换热器实现的换热工序，利用减压膨胀产生的低温流体与分离后需冷却的高温流体在套管换热器内进行热量交换，使套管换热器的一个出口得到的流体温度高于减压膨胀后低温流体的温度，另一个出口得到的流体温度低于分离后高温流体的温度，再将经换热后的两路流体分别送入加热和冷却工序。本发明所述工艺让系统自身的低温、高温流体先进行热交换，外部的热源和冷源只是起补充作用，可大幅度降低热能及电能的消耗量、大量节约能耗并显著降低生产成本。

Description

超临界流体萃取节能的工艺方法

技术领域

本发明属于化工产品节能制备工艺技术领域，涉及一种超临界流体萃取节能的工艺方法。

背景技术

现有技术中，用于超临界流体(如超临界二氧化碳流体等)萃取技术的工艺流程如图1所示，包括循环进行的萃取→减压膨胀→加热→分离→冷却→储罐→加压→加热→萃取的工序。其中在萃取→减压膨胀→加热→分离过程中，必须将流体的温度从15℃提升到50℃，由于此工序过程采用单独管道(盘管)工作，则萃取后减压膨胀的7MPa、15℃的低温流体进入分离前，要直接通过外部热源(锅炉蒸汽)进行加热，使之成为7MPa、50℃的高温流体，由于这一过程完全靠锅炉蒸汽，故要耗费大量能源；另外，在分离→冷却的过程中，必须将流体的温度从50℃降低到15℃，而同样由于此工序过程采用单独管道(盘管)工作的缘故，则分离后7MPa、50℃的高温流体又直接要用外部冷源(制冷机)冷却到6MPa、15℃的低温流体，期间也要耗费大量能源。上述问题造成目前诸多相关生产企业设备运行能耗过大，甚至导致设备无法正常启动。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种设计合理、操作方便、节能效果显著的超临界流体萃取节能的工艺方法。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案如下所述。

一种超临界流体萃取节能的工艺方法，包括通过管路连接循环进行的萃取→减压膨胀→加热→分离→冷却→储罐→加压→再加热→萃取的工序，其特征在于：在工序中增设一个由套管换热器实现的换热工序，利用减压膨胀产生的低温流体与分离后需冷却的高温流体在套管换热器内进行热量交换，使套管换热器的一个出口得到的流体温度高于减压膨胀后产生的低温流体的温度，另一个出口得到的流体温度低于分离后产生的高温流体的温度，再将经换热后的两路流体分别送入加热和冷却工序，实现在减压膨胀→加热过程中对减压膨胀后低温流体的升温节能和在分离→冷却过程中对分离后高温流体的降温节能。

上述超临界流体萃取节能的工艺方法中，在减压膨胀→加热过程中对减压膨胀后低温流体的升温节能方法是将超临界流体萃取过程中经减压膨胀后获得的温度15℃、压力7Mpa的低温低压流体送入套管换热器的内管中，同时，将超临界萃取过程中经分离后的7Mpa、50℃高温流体送入套管换热器的外管，使两种流体进行换热，两种流体的换热体积比为1∶1，换热时间为3分钟，通过套管换热器换热，输出为35℃的流体；再将该35℃的流体用蒸汽锅炉进行加热，获得7Mpa、50℃的高温流体。

上述超临界流体萃取节能的工艺方法中，在分离→冷却过程中对分离后高温流体的降温节能方法是将超临界流体萃取过程中经分离后的7Mpa、50℃高温流体送入套管换热器的外管，同时，将超临界流体萃取过程中经减压膨胀后获得的温度15℃、压力7Mpa的低温低压流体送入套管换热器的内管中，使两种流体进行换热，两种流体的换热体积比为1∶1，换热时间为3分钟，通过套管换热器换热后，输出为25℃的流体，再将该25℃的流体用制冷机进行冷却，获得6Mpa、15℃的低温流体。

用于实现该节能工艺方法而研发的工艺设备如下所述。

一种超临界流体萃取节能工艺设备，由通过管路依次循环连接的萃取装置、减压膨胀装置、加热装置、分离装置、冷却装置、储罐装置、加压装置、再加热装置组成，其特征在于：具有一个套管换热器，套管换热器内管的一端与减压膨胀装置的输出口连接，另一端与加热装置的输入口连接；套管换热器外管的一端与分离装置装置的输出口连接，另一端与冷却装置的输入口连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(一)、在减压膨胀→加热过程中首先采用换热的方式，将萃取后减压节流膨胀产生的15℃的低温流体与分离后需冷却的50℃的高温流体在套管换热器中进行热量交换，换热升温至35℃的流体由换热器内管输出口流出，在此期间无需外部蒸汽锅炉加温，然后再通过蒸汽锅炉将35℃的流体加热到50℃，因此说在整个流体的升温过程(即减压膨胀→加热过程)中外部的热源只是起补充作用，减少低温流体加热的蒸汽用量；(二)、在分离→冷却过程中，将经分离后的50℃高温流体与经减压膨胀后需加热的15℃的低温流体进行热量交换，换热降温至25℃的流体由换热器外管输出口流出，，在此期间无需外部冷冻机工作，期后再通过冷冻机将25℃的流体冷却到15℃，因此说在整个流体的降温过程(即分离→冷却过程)中外部的冷源也只是起补充作用，减少了冷冻机的开机时间，同样达到节能的目的。

综上所述，本发明所述的改进的工艺是让系统自身的低温、高温流体先进行热交换，外部的热源和冷源只是起补充作用，这样就可以大幅度地降低热能及电能的消耗量，大量地节约能耗，据发明人现场实际应用统计，采用本发明的工艺方法较原有工艺大约可以降60％的设备耗能量，显著降低了生产成本。

附图说明

图1是现有超临界流体萃取技术的工艺流程图。

图2是本发明所述超临界流体萃取节能工艺方法的流程图。

具体实施方式

参见图2，该附图所示为一种超临界二氧化碳流体萃取花椒油的节能工艺方法，其工艺流程包括循环进行的萃取→减压膨胀→换热→加热→分离→换热→冷却→储罐→加压→再加热→萃取的工序，其用于实现换热工序的装置为一个以热交换原理进行增减温度的不锈钢制套管换热器，工艺中的分离工序是指在分离釜中，二氧化碳在一定的温度压力条件下由液态变为气态，从而将二氧化碳和花椒油分离，气态的二氧化碳随后经过后续工序的冷却液化，在系统中重复使用，花椒油就被留在了分离釜中。套管换热器内管的一端与减压膨胀装置的输出口连接，另一端与加热装置的输入口连接；套管换热器外管的一端与分离装置(分离釜)的输出口连接，另一端与冷却装置的输入口连接。

具体到对花椒进行超临界流体萃取花椒油工艺中，将萃取原料(花椒)装入萃取釜，采用二氧化碳做为超临界溶剂；物料(花椒)经萃取工序后得到的温度50℃、压力20Mpa的高温高压流体再经减压膨胀后成为温度15℃、压力7Mpa的低温低压流体，随之该流体进入套管换热器的内管中，进入套管换热器的内管中的低温低压流体与经分离釜分离后进入套管换热器外管中的7Mpa、50℃高温流体(液化的二氧化碳)在换热器进行换热，两种流体的换热体积比为1∶1，换热时间为3分钟，换热后由套管换热器的内管输出35℃的流体，然后再通过锅炉蒸汽将该35℃的流体加热到50℃；加热后的流体再被送至分离釜中，由分离器分离成花椒油和二氧化碳，作为循环的50℃的二氧化碳被送入套管换热器的外管中又与经减压膨胀后进入套管换热器的内管中的温度15℃、压力7Mpa的低温低压流体进行换热，两种流体的换热体积比为1∶1，换热时间为3分钟，换热后又由套管换热器的外管输出25℃的流体，然后再通过冷冻机将该25℃的流体冷却到15℃，之后再将此流体依次送至后续的储罐→加压→加热→萃取工序进行处理，循环复始，最后获得产品(香榨花椒油)。

采用本发明所述技术方案后，在减压膨胀→加热工序段的升温过程中，如以传统单独管道式升温(即用蒸汽锅炉直接将流体从15℃加热到50℃)锅炉蒸汽必须补充100％的温差计算，本工艺中锅炉蒸汽只需补充20％的温差，节能80％温差；在分离→冷却工序段的降温过程中，如以传统单独管道式降温(即用制冷机直接将流体从50℃降温到15℃)制冷机必须补充100％的温差计算，本工艺中制冷机只需补充10％的温差，节能90％温差，节能效果显著。

Claims (4)

1.一种超临界流体萃取节能的工艺方法，包括通过管路连接循环进行的萃取→减压膨胀→加热→分离→冷却→储罐→加压→再加热→萃取的工序，其特征在于：在工序中增设一个由套管换热器实现的换热工序，利用减压膨胀产生的低温流体与分离后需冷却的高温流体在套管换热器内进行热量交换，使套管换热器的一个出口得到的流体温度高于减压膨胀后产生的低温流体的温度，另一个出口得到的流体温度低于分离后产生的高温流体的温度，再将经换热后的两路流体分别送入加热和冷却工序，实现在减压膨胀→加热过程中对减压膨胀后低温流体的升温节能和在分离→冷却过程中对分离后高温流体的降温节能。

2.根据权利要求1所述的超临界流体萃取节能的工艺方法，其特征在于：在减压膨胀→加热过程中对减压膨胀后低温流体的升温节能方法是将超临界流体萃取过程中经减压膨胀后获得的温度15℃、压力7Mpa的低温低压流体送入套管换热器的内管中，同时，将超临界萃取过程中经分离后的7Mpa、50℃高温流体送入套管换热器的外管，使两种流体进行换热，两种流体的换热体积比为1∶1，换热时间为3分钟，通过套管换热器换热，输出为35℃的流体；再将该35℃的流体用蒸汽锅炉进行加热，获得7Mpa、50℃的高温流体。

3.根据权利要求1所述的超临界流体萃取节能的工艺方法，其特征在于：在分离→冷却过程中对分离后高温流体的降温节能方法是将超临界流体萃取过程中经分离后的7Mpa、50℃高温流体送入套管换热器的外管，同时，将超临界流体萃取过程中经减压膨胀后获得的温度15℃、压力7Mpa的低温低压流体送入套管换热器的内管中，使两种流体进行换热，两种流体的换热体积比为1∶1，换热时间为3分钟，通过套管换热器换热后，输出为25℃的流体，再将该25℃的流体用制冷机进行冷却，获得6Mpa、15℃的低温流体。

4.一种超临界流体萃取节能工艺设备，由通过管路依次循环连接的萃取装置、减压膨胀装置、加热装置、分离装置、冷却装置、储罐装置、加压装置、再加热装置组成，其特征在于：具有一个套管换热器，套管换热器内管的一端与减压膨胀装置的输出口连接，另一端与加热装置的输入口连接；套管换热器外管的一端与分离装置的输出口连接，另一端与冷却装置的输入口连接。