CN110420477A - 一种用于改善超流体co2渗透效率的导流系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大型超临界CO2萃取设备技术领域，具体是一种用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，包括萃取釜，萃取釜的内部设置有可拆卸连接的上、下物料桶，物料桶的内部存储有物料；所述物料桶的内部设置有垂直板状的导流结构、将底部CO2超流体导入不同高度物料里的纵向导流管、穿过底部物料桶直接将CO2超流体导入上部物料桶的直通导流管中的一种或多种；所述导流结构由垂直于物料桶底部的板状物组成，板状物可以是一块或多块的组合体。本发明通过垂直导流板显著增强了边缘效应，同时将物料从纵向分割成了多个不连续单元，强化了中心导流，克服了大容量萃取釜CO2萃取不均匀的缺陷。
Description
【技术领域】
本发明涉及大型超临界CO2萃取设备技术领域，具体是一种用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统。
【背景技术】
目前大型的超临界CO2萃取设备萃取釜大都设计成长的圆筒状，萃取釜内内置两个可相互连接也可拆分的圆形物料桶，下物料桶底部用两块带圆孔的钢板中间夹持200-400目钢丝网做底部，上部开放，上部物料桶的底部结构同下物料桶，顶部同样设置了两块带圆孔的钢板中间夹持200-400 目不锈钢网的结构。萃取时，超流体CO2从底部进入萃取釜，从顶部流出萃取釜，超流体CO2流经物料桶的过程中与桶内装载的物料充分接触完成萃取过程。在萃取过程中，超流体CO2流经物料桶的过程中存在明显的边缘效应，即物料与金属物料桶壁之间的位置阻力最小，超流体CO2优先通过物料与桶壁之间的缝隙，而且在流经的过程中此缝隙被流体冲刷扩大，更加加剧了边缘效应，这在萃取细粉物料和有一定粘结性物料时更是如此，其结果是四周的物料萃取充分而中心物料萃取效率明显偏低。大型超临界 CO2萃取设备的萃取釜高度一般都在2米以上，超流体CO2从底部依次向上萃取物料，通常出现的情况是下部物料过度萃取而上部物料往往萃取不够，萃取不均匀非常明显。另除了边缘效应外，大多数堆积密度较大的物料或粘性较大的物料萃取时，超流体CO2很难进入物料中心部分。而大型超临界CO2萃取设备普遍存在物料萃取不均匀的技术缺陷。针对以上现状，迫切需要开发一种用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，以克服当前实际应用中的不足。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，以解决物料萃取不均匀的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，包括萃取釜，萃取釜的内部设置有可拆卸连接的上、下物料桶，物料桶的内部存储有物料；所述物料桶的内部设置有垂直板状的导流结构、将底部CO2超流体导入不同高度物料里的纵向导流管、穿过底部物料桶直接将CO2超流体导入上部物料桶的直通导流管中的一种或多种；所述导流结构由垂直于物料桶底部的板状物组成，板状物可以是一块或多块的组合体。
优选的，所述导流结构为一字型垂直导流板、十字形垂直导流板、星型垂直导流板或丰字型垂直导流板，一字型垂直导流板为一块垂直于物料桶底部的板状物，十字形垂直导流板为两块垂直于物料桶底部的板状物组成的十字结构，星型垂直导流板和丰字型垂直导流板是由多块垂直于物料桶底部的板状物组成的星型结构和“丰”字型结构。
优选的，所述板状物的宽度小于物料桶直径，高度小于物料桶高度，单块导流板状物的高度高于装载的物料的高度。
优选的，所述板状物上方设置直径200毫米的圆孔，圆孔中安装有拉手，所述拉手与出料绞盘连接。
优选的，所述纵向导流管为顶端封闭，底部开口，四周开孔或开缝的管状结构。
优选的，所述纵向导流管的数量可以为一根或多根，纵向导流管的安装位置为物料桶中心位置或物料桶中心与物料桶桶壁的之间的区域，纵向导流管截面的形状为圆形或多边形。
优选的，所述直通导流管为直接穿越下部物料桶的一根或多根管状物。
优选的，所述物料桶的内部设置有组合导流结构，组合导流结构为第一组合导流机构、第二组合导流机构和第三组合导流机构中的一种。
优选的，所述第一组合导流机构包括十字形垂直导流板和一根直通导流管，直通导流管安装在物料桶的中心位置贴近十字型垂直导流板交叉处；所述第二组合导流机构包括十字形垂直导流板和若干根纵向导流管，纵向导流管与十字形垂直导流板一一对应，且纵向导流管安装在十字形垂直导流板的板状物上；所述第三组合导流机构包括包括十字形垂直导流板、一根直通导流管和若干根纵向导流管，直通导流管安装在物料桶的中心位置贴近十字型垂直导流板交叉处，纵向导流管与十字形垂直导流板一一对应，且纵向导流管安装在十字形垂直导流板的板状物上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过垂直导流板显著增强了边缘效应，同时将物料从纵向分割成了多个不连续单元，强化了中心导流，克服了大容量萃取釜CO2萃取不均匀的缺陷；
2、通过设计穿过底部物料桶直接将CO2超流体导入不同高度物料的纵向导流管，不仅进一步强化了中心导流效果，而且还克服了底部过度萃取而远离底部物料萃取不足，克服了服了大容量萃取釜CO2纵向渗透萃取不均匀的缺陷；
3、另通过设计直接穿过底部物料桶直接将CO2超流体导入上部物料桶的导管，相当于把一个萃取釜分割成了两个萃取釜，且分割出的两个萃取釜同时工作，进一步改善了纵向物料萃取的均匀性，尤其是改善了上下物料桶萃取均匀性。
4、通过以上三种导流结构的组合，将大容积萃取设备的萃取均匀性提高了一个数量级，物料萃取充分，萃取时间显著缩短，萃取目标物的得率提高50-70％；
5、通过结合设置一种用于改善超流体CO2渗透效果、提高萃取效率、缩短萃取时间的超流体CO2导流系统，提供一种通过整体取出导流结构的同时便捷卸载萃取釜装载物料的联合结构，有效解决了大容量超临界CO2 萃取设备卸载物料的难题。
【附图说明】
图1为现有技术中萃取釜的结构示意图；
图2为用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统中一字型垂直导流板的结构示意图；
图3为用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统中十字形垂直导流板的结构示意图；
图4为用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统中星型垂直导流板的结构示意图；
图5为用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统中丰字型垂直导流板的结构示意图；
图6为用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统中十字形垂直导流板的俯视图；
图7为用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统中多孔型纵向导流管的结构示意图；
图8为用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统中缝隙型纵向导流的结构示意图；
图9为用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统中圆形直通导流管的结构示意图；
图10为用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统中第一组合导流机构的结构示意图；
图11用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统中第二组合导流机构的结构示意图；
图中：1-物料桶、2-物料、3-CO2超流体、4-一字型垂直导流板、5- 十字形垂直导流板、6-星型垂直导流板、7-丰字型垂直导流板、8-边缘效应辐射区、9-萃取不充分区、10-多孔型纵向导流管、11-缝隙型纵向导流板、12-圆形直通导流管、13-第一组合导流机构、14-第二组合导流机构。
【实施方案】
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
如图1-6所示，一种用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，包括萃取釜，萃取釜的内部设置有可拆卸连接的上、下物料桶1，物料桶1的内部存储有物料2；所述物料桶1的内部设置有垂直板状的导流结构，导流结构由垂直于物料桶底部的板状物组成，板状物可以是一块或多块的组合体；
所述导流结构为一字型垂直导流板4、十字形垂直导流板5、星型垂直导流板6或丰字型垂直导流板7，一字型垂直导流板4为一块垂直于物料桶底部的板状物，十字形垂直导流板5为两块垂直于物料桶底部的板状物组成的十字结构，星型垂直导流板6和丰字型垂直导流板7是由多块垂直于物料桶底部的板状物组成的星型结构和“丰”字型结构；
所述单块导流板状物的宽度略小于物料桶1直径，高度小于物料桶1高度且接近物料装1高度，优选地，单块导流板状物的高度高于装载的物料2 高度；
具体的，本实施例中，所述一字型垂直导流板4的具体尺寸为：宽度 50厘米，高度80厘米，安置后，边缘效应增加，相对于未安置导流装置的设备，萃取效率可提高30-50％(按相同物料、相同载量，相同工艺条件下萃取90分钟后，分离釜得到的萃取物的质量百分比计算)；
具体的，本实施例中，所述十字形垂直导流板5的单块板状物的具体尺寸为：宽度50厘米，高度80厘米，两块板状物相互垂直固定，安置后，边缘效应增加，相对于未安置导流装置的设备，萃取效率可提高40-80％(按相同物料、相同载量，相同工艺条件下萃取90分钟后，分离釜得到的萃取物的质量百分比计算)；
具体的，本实施例中，所述星型垂直导流板6的单块板状物的具体尺寸为：宽度50厘米，高度80厘米，板状物与板状物之间的夹角约为120°，安置后，边缘效应增加，相对于未安置导流装置的设备，萃取效率可提高 40-80％(按相同物料、相同载量，相同工艺条件下萃取90分钟后，分离釜得到的萃取物的质量百分比计算)；
具体的，本实施例中，所述的垂直板状导流结构中，在一块垂直板状物上方设置直径200毫米的圆孔，用以安装类似拉手的结构，所述拉手用于与出料绞盘连接，出料时启动绞盘，拉出导流结构同时完成出料。
实施例2
如图7-8所示，一种用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，包括萃取釜，萃取釜的内部设置有可拆卸连接的上、下物料桶1，物料桶1的内部存储有物料2；所述物料桶1的内部设置有将底部CO2超流体导入不同高度物料里的纵向导流管，所述纵向导流管为顶端封闭，底部开口，四周开孔或开缝管状结构，从而将超流体CO2导入不同高度的物料中，通过设置将底部CO2超流体导入不同高度物料里的纵向导流管，将超流体CO2直接越过底部物料2(包括上部物料桶和下部物料桶)直接输送到不同高度的物料 2中部，促进CO2渗透到中心物料2，一方面抑制底部过度萃取的的缺陷，另一方面通过将CO2直接输送到物料2中心，促进中心物料2的萃取效率，同时通过此设计，将堆积的物料2从多个中心位置打散，解决物料板结不易被萃取的缺陷；
所述纵向导流管的数量可以为一根，也可以为多根，纵向导流管的安装位置可以是物料桶1中心位置或物料桶1中心与物料桶1桶壁的之间的区域，纵向导流管截面的形状为圆形或多边形；
具体的，本实施中，萃取釜中上下物料桶1内均安置一根多孔型纵向导流管10，具体尺寸为，高度60厘米，孔径5厘米，安置在物料桶1的中心位置，安置后，物料中心导流效果增加，相对于未安置导流装置的设备，萃取效率可提高40-80％(按同等条件下分离釜得到的萃取物的质量比计算，下同)。
具体的，本实施例中，作为多孔型纵向导流管10的替代，萃取釜中上下物料桶1内均安置一根缝隙型纵向导流板11，具体尺寸为高度60厘米，宽度4厘米，厚度5厘米，方管四面开缝，缝隙宽度2-5毫米，导流管安置在物料桶的中心位置，安置后，相对于未安置导流装置的设备，物料中心导流效果增加明显，萃取效率可提高40-80％(按相同物料、相同载量，相同工艺条件下萃取90分钟后，分离釜得到的萃取物的质量百分比计算)。
实施例3
如图9所示，一种用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，包括萃取釜，萃取釜的内部设置有可拆卸连接的上、下物料桶1，物料桶1的内部存储有物料2；所述物料桶1的内部设置有穿过底部物料桶1直接将CO2超流体导入上部物料桶1的直通导流管，该直通导流管为直接穿越下部物料桶1 的一根或多根管状物；
所述直通导流管为圆形管状物或方形管状物或其他形状的管状物，其高度接近下部物料桶1高度且高于下部物料桶1装载的物料高度，通过该直通导流管将超流体CO2总流量的20-50％直接导入上部物料桶1，优选地，直接导入上部物料桶1的超流体CO2量占总流量的25-35％；设置将超流体 CO2直接导入上部物料桶1的直通导流管的目的是为了提高上物料桶1内装载的物料2的萃取效率，将一部分CO2超流体直接导入上部物料1，可部分降低上部物料2和下部物料2萃取不均匀的技术缺陷，尤其是在缩短萃取时间提高得率方面效果显著；
具体的，本实施例中，所述圆形直通导流管的具体尺寸为：高度90厘米，孔径5厘米，安置在物料桶的中心位置，安置后，上部物料桶1内的物料2萃取更充分，相对于未安置导流装置的设备，萃取效率可提高30-40％ (按相同物料、相同载量，相同工艺条件下萃取90分钟后，分离釜得到的萃取物的质量百分比计算)；
具体的，本实施例中，所述方形直通导流管的具体尺寸为，高度90厘米，宽度和厚度均为4厘米，安置在物料桶的中心位置，安置后，上部物料桶内的物料萃取更充分，相对于未安置导流装置的设备，萃取效率可提高25-40％(按相同物料、相同载量，相同工艺条件下萃取90分钟后，分离釜得到的萃取物的质量百分比计算)。
具体的，本实施例中，所述三角形直通导流管，具体尺寸为：高度90 厘米，底部为等边直角三角形，直角边长为6厘米，安置在物料桶的中心位置，安置后，上部物料桶内的物料萃取更充分，相对于未安置导流装置的设备，萃取效率可提高30-50％(按相同物料、相同载量，相同工艺条件下萃取90分钟后，分离釜得到的萃取物的质量百分比计算)。
实施例4
如图10-11所示，一种用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，包括萃取釜，萃取釜的内部设置有可拆卸连接的上、下物料桶1，物料桶1的内部存储有物料2；所述物料桶1的内部设置有组合导流结构，组合导流结构为第一组合导流机构13、第二组合导流机构14和第三组合导流机构中的一种；
所述第一组合导流机构13包括十字形垂直导流板5和一根直通导流管，直通导流管安装在物料桶的中心位置贴近十字型垂直导流板交叉处，安置后，不仅萃取的边缘效应增加，而且上部物料桶内的物料萃取更充分，相对于未安置导流装置的设备，萃取效率可提高100-150％(按相同物料、相同载量，相同工艺条件下萃取90分钟后，分离釜得到的萃取物的质量百分比计算)；
所述第二组合导流机构13包括十字形垂直导流板5和若干根纵向导流管，纵向导流管与十字形垂直导流板5一一对应，且纵向导流管安装在十字形垂直导流板5的板状物上，安置后，不仅萃取的边缘效应增加，而且中心物料萃取更充分，相对于未安置导流装置的设备，萃取效率可提高 80-150％(按相同物料、相同载量，相同工艺条件下萃取90分钟后，分离釜得到的萃取物的质量百分比计算)；
所述第三组合导流机构包括包括十字形垂直导流板5、一根直通导流管和若干根纵向导流管，直通导流管安装在物料桶的中心位置贴近十字型垂直导流板交叉处，纵向导流管与十字形垂直导流板5一一对应，且纵向导流管安装在十字形垂直导流板5的板状物上，安置后，不仅萃取的边缘效应增加，不同高度的物料萃取更加均匀，而且上部物料桶内的物料萃取更充分，相对于未安置导流装置的设备，萃取效率可提高150-300％(按相同物料、相同载量，相同工艺条件下萃取90分钟后，分离釜得到的萃取物的质量百分比计算)。
本发明通过垂直导流板显著增强了边缘效应，同时将物料从纵向分割成了多个不连续单元，强化了中心导流，克服了大容量萃取釜CO2萃取不均匀的缺陷；通过设计穿过底部物料桶直接将CO2超流体导入不同高度物料的纵向导流管，不仅进一步强化了中心导流效果，而且还克服了底部过度萃取而远离底部物料萃取不足，克服了服了大容量萃取釜CO2纵向渗透萃取不均匀的缺陷；另通过设计直接穿过底部物料桶直接将CO2超流体导入上部物料桶的导管，相当于把一个萃取釜分割成了两个萃取釜，且分割出的两个萃取釜同时工作，进一步改善了纵向物料萃取的均匀性，尤其是改善了上下物料桶萃取均匀性；通过以上三种导流结构的组合，将大容积萃取设备的萃取均匀性提高了一个数量级，物料萃取充分，萃取时间显著缩短，萃取目标物的得率提高50-70％；通过结合设置一种用于改善超流体CO2渗透效果、提高萃取效率、缩短萃取时间的超流体CO2导流系统，改善萃取不均匀缺陷同时，提供一种通过整体取出导流结构的同时，便捷卸载萃取釜装载物料的联合结构，有效解决了大容量超临界CO2萃取设备卸载物料的难题。
Claims (9)
1.一种用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，其特征在于，包括萃取釜，萃取釜的内部设置有可拆卸连接的上、下物料桶(1)，物料桶(1)的内部存储有物料(2)；所述物料桶(1)的内部设置有垂直板状的导流结构、将底部CO2超流体导入不同高度物料里的纵向导流管、穿过底部物料桶(1)直接将CO2超流体导入上部物料桶(1)的直通导流管中的一种或多种；所述导流结构由垂直于物料桶底部的板状物组成，板状物可以是一块或多块的组合体。
2.根据权利要求1所述的用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，其特征在于，所述导流结构为一字型垂直导流板(4)、十字形垂直导流板(5)、星型垂直导流板(6)或丰字型垂直导流板(7)，一字型垂直导流板(4)为一块垂直于物料桶底部的板状物，十字形垂直导流板(5)为两块垂直于物料桶底部的板状物组成的十字结构，星型垂直导流板(6)和丰字型垂直导流板(7)是由多块垂直于物料桶底部的板状物组成的星型结构和“丰”字型结构。
3.根据权利要求2所述的用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，其特征在于，所述板状物的宽度小于物料桶(1)直径，高度小于物料桶(1)高度，单块导流板状物的高度高于装载的物料(2)的高度。
4.根据权利要求3所述的用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，其特征在于，所述板状物上方设置直径200毫米的圆孔，圆孔中安装有拉手，所述拉手与出料绞盘连接。
5.根据权利要求1所述的用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，其特征在于，所述纵向导流管为顶端封闭，底部开口，四周开孔或开缝的管状结构。
6.根据权利要求5所述的用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，其特征在于，所述纵向导流管的数量可以为一根或多根，纵向导流管的安装位置为物料桶(1)中心位置或物料桶(1)中心与物料桶(1)桶壁的之间的区域，纵向导流管截面的形状为圆形或多边形。
7.根据权利要求1所述的用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，其特征在于，所述直通导流管为直接穿越下部物料桶(1)的一根或多根管状物。
8.根据权利要求2-7任一所述的用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，其特征在于，所述物料桶(1)的内部设置有组合导流结构，组合导流结构为第一组合导流机构(13)、第二组合导流机构(14)和第三组合导流机构中的一种。
9.根据权利要求8所述的用于改善超流体CO2渗透效率的导流系统，其特征在于，所述第一组合导流机构(13)包括十字形垂直导流板(5)和一根直通导流管，直通导流管安装在物料桶的中心位置贴近十字型垂直导流板交叉处；所述第二组合导流机构(13)包括十字形垂直导流板(5)和若干根纵向导流管，纵向导流管与十字形垂直导流板(5)一一对应，且纵向导流管安装在十字形垂直导流板(5)的板状物上；所述第三组合导流机构包括包括十字形垂直导流板(5)、一根直通导流管和若干根纵向导流管，直通导流管安装在物料桶的中心位置贴近十字型垂直导流板交叉处，纵向导流管与十字形垂直导流板(5)一一对应，且纵向导流管安装在十字形垂直导流板(5)的板状物上。
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