CN115970336A - 一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，具体涉及超临界萃取设备相关技术领域，包括分离罐，所述分离罐的上部设置有用于辅助刮除目标产物的刮除组件，所述分离罐的内腔上部固定安装有与进料管相互连通的分离析出装置，所述分离罐的顶部还固定安装有温度传感器和压力传感器。本发明所述的一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，可以利用环形刮板的外壁对环形安装板内壁附着的目标产物进行刮除清理，与弹性震动层配合，在对于分离析出后的目标产物进行收集时，其操作更加简便，整个装置可根据目标产物的实际析出温度和压强的需求不同而进行自适应调整，其适用范围更大，整体分离工作效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及超临界萃取设备相关技术领域，特别涉及一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置。
背景技术
超临界为超临界流体，是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度和压力超过临界点时才能存在。超临界流体的密度较大，与液体相仿，而它的粘度又较接近于气体。因此超临界流体是一种十分理想的萃取剂，超临界CO2流体萃取(SFE)分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
现有技术中在超临界萃取工艺中对目标产物进行分离时，其温度和压力的控制精确度均较低，难以实现自适应控制，在实际对目标产物的分离的过程中，并且对于已经分离析出的目标产物进行取出操作时步骤繁琐，工作效率低下，故此，我们提出了一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，可以有效解决背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，包括分离罐，所述分离罐的顶端中部固定安装有进料管，所述分离罐的底部通过法兰固定安装有用于收集目标产物的收集盘，所述分离罐外表面下部固定安装有出料管，所述分离罐的上部设置有用于辅助刮除目标产物的刮除组件，所述分离罐的内腔上部固定安装有与进料管相互连通的分离析出装置，所述分离罐内壁上部还固定安装有用于限制刮除组件移动高度的限位环，所述分离罐内腔下部侧壁该固定安装有与收集盘配合使用的固定环，所述分离罐的顶部还固定安装有温度传感器和压力传感器；
所述刮除组件包括两个第一液压缸，两个所述第一液压缸分别固定安装在分离罐的顶部两侧，且两个第一液压缸的输出端均延伸至分离罐内腔并活动安装有圆盘，所述圆盘中部设置有上下贯通的圆弧形空腔，且该圆柱形空腔内设置有与圆盘同轴心的环形刮板，所述环形刮板的底部与圆盘的底部共同对称固定安装有两个U型板，所述圆盘的上端面还开设有多个通气孔；
所述分离析出装置包括固定在分离罐内腔顶部并与进料管相互连通的竖直进入管，所述竖直进入管的下端固定安装有漏斗状管，所述漏斗状管的下端固定安装有竖直筒，所述漏斗状管与竖直筒的连接处固定安装有均分板，所述竖直筒内壁中部固定安装有环形安装板，且环形安装板的上端固定安装有用于收集吸附目标产物的吸附组件。
优选的，所述吸附组件包括固定安装在环形安装板上端的环形管，所述环形管的内侧固定安装有若干个相互垂直且内腔相互连通的吸附管，所述环形管的外部两侧对称固定安装有两个水管，且两个水管远离环形管的一端共同连接一可控温度的循环水箱。
优选的，所述水管、吸附管和环形管均为互不连通的双层管道结构，其内层管道设置为循环水流管道，其外层管道设置为震动剥离管道，且外层管道的内壁均设置有弹性震动层，其中一个水管的外部设置有与外层管道相连通的进气管。
优选的，所述弹性震动层包括固定部和弹性部，所述固定部与弹性部依次交错分布并一体成型，且固定部与吸附管的外层管道内壁固定连接，所述弹性部与吸附管的外层震动剥离管道互不接触。
优选的，所述均分板的上端中部均匀开设有若干个上下贯通的导流孔。
优选的，所述限位环的水平高度与所述吸附组件的水平高度一致，所述圆盘位于限位环的下方，所述环形刮板位于竖直筒内且环形刮板的外壁紧贴竖直筒的内表面，所述竖直筒的侧壁位于U型板的内侧。
优选的，所述压力调控组件包括与分离罐内腔相互连通的外管，所述外管由一竖直管道和固定安装在竖直管道与分离罐之间的弯管组成，所述外管的竖直管道部分内设置有可上下滑动的活塞，所述分离罐的上部外壁固定安装有安装座，所述安装座上端固定安装有第二液压缸，所述活塞由第二液压缸驱动在外管的竖直管道内上下移动。
优选的，所述固定环的内侧壁为向内侧倾斜的弧面，所述收集盘安装于分离罐内时，收集盘的侧壁完全覆盖于固定环的下方。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中，通过设置有刮除组件和分离析出装置，在实际使用时，利用两个第一液压缸同步工作使得圆盘下降，此时则可以利用环形刮板的外壁对环形安装板内壁附着的目标产物进行刮除清理，使其能落到最下方的收集盘内进行收集，同时，通过进气管不间断的依次快速向外层震动剥离管道内充入和抽出气体，从而形成高速震动，利用该震动将附着在吸附管和环形管表面的目标产物震动脱落，在对于分离析出后的目标产物进行收集时，其操作更加简便；并在实践中，可利用压力传感器与第二液压缸配合自适应性控制分离罐内的压强，通过将两个水管分别连接循环水箱的进水端和出水端并配合一输送泵以形成完整的水循环，可根据目标产物的实际析出温度需求不同而控制该循环水箱内的水的温度，其适用范围更大，整体分离工作效率更高。
附图说明
图1为本发明的剖切后的结构示意图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为本发明的剖切后的主视图；
图4为本发明的刮除组件的整体结构示意图；
图5为本发明的分离析出装置的剖切示意图；
图6为本发明的竖直筒的剖切示意图；
图7为本发明的吸附管的剖切示意图；
图8为本发明的图7中B处结构放大图；
图9为本发明的图1中C处结构放大图；
图10为本发明的图1中A处结构放大图。
图中：1、分离罐；2、进料管；3、刮除组件；31、圆盘；32、第一液压缸；33、U型板；34、环形刮板；35、通气孔；4、收集盘；5、压力调控组件；51、外管；52、安装座；53、活塞；54、第二液压缸；6、分离析出装置；61、竖直进入管；62、漏斗状管；63、竖直筒；64、均分板；65、环形安装板；66、吸附组件；661、环形管；662、吸附管；663、水管；664、弹性震动层；6641、固定部；6642、弹性部；665、进气管；7、限位环；8、出料管；9、固定环；10、温度传感器；11、压力传感器。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-3所示，本发明公开了一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，包括分离罐1，分离罐1的顶端中部固定安装有进料管2，分离罐1的底部通过法兰固定安装有用于收集目标产物的收集盘4，分离罐1外表面下部固定安装有出料管8，分离罐1的上部设置有用于辅助刮除目标产物的刮除组件3，分离罐1的内腔上部固定安装有与进料管2相互连通的分离析出装置6，分离罐1内壁上部还固定安装有用于限制刮除组件3移动高度的限位环7，分离罐1内腔下部侧壁该固定安装有与收集盘4配合使用的固定环9，分离罐1的顶部还固定安装有温度传感器10和压力传感器11，其中，温度传感器用于实时监测分离罐1内的温度状况，压力传感器用于实时监测分离罐1内的压力状况。
首先应当说明的是，本发明中，进料管2远离分离罐1的一端连接超临界萃取设备中的萃取釜，出料管8远离分离罐1的一端连接尾气收集罐，另外，本发明中，分离罐1还需要与机架等装置配合使用，而上述的萃取釜和尾气收集罐以及机架等均为现有技术中已知的技术，本领域所属技术人员均可获知，因此，此处不再详细阐述。
具体的，如图4所示，刮除组件3包括两个第一液压缸32，两个第一液压缸32分别固定安装在分离罐1的顶部两侧，且两个第一液压缸32的输出端均延伸至分离罐1内腔并活动安装有圆盘31，在实际工作时，两个第一液压缸32由同一液压系统所控制以实现同步工作，控制圆盘31水平上升或者水平下降，圆盘31中部设置有上下贯通的圆弧形空腔，且该圆柱形空腔内设置有与圆盘31同轴心的环形刮板34，环形刮板34的底部与圆盘31的底部共同对称固定安装有两个U型板33。
为了保证整个分离罐1内腔上部和内腔下部的压强的统一性，本发明中于圆盘31的上端面还开设有多个通气孔35，利用通气孔35使得整个分离罐1内的压强同一，即在圆盘31的位置发生改变时，不会对分离罐1内的压强产生任何改变，从而避免圆盘31移动过程中对压强产生影响；
如图5所示，分离析出装置6包括固定在分离罐1内腔顶部并与进料管2相互连通的竖直进入管61，从萃取釜排出的超临界状态的二氧化碳可以从进料管2直接进入到竖直进入管61内，竖直进入管61的下端固定安装有漏斗状管62，漏斗状管62的下端固定安装有竖直筒63，漏斗状管62与竖直筒63的连接处固定安装有均分板64，竖直筒63内壁中部固定安装有环形安装板65，且环形安装板65的上端固定安装有用于收集吸附目标产物的吸附组件66，均分板64的上端中部均匀开设有若干个上下贯通的导流孔，利用均分板64可以使超临界状态的二氧化碳能够与吸附组件66充分均匀接触，在改变分离罐1内部的压强后，目标产物可在吸附组件66表面进行吸附析出，从而便于对目标产物进行集中收集。
结合图1、图4和图5可知，在实践中，竖直筒63位于圆盘31中部的圆柱形空腔内，并且圆盘31位于竖直筒63内，另外，限位环7的水平高度与吸附组件66的水平高度一致，圆盘31位于限位环7的下方，环形刮板34位于竖直筒63内且环形刮板34的外壁紧贴竖直筒63的内表面，竖直筒63的侧壁位于U型板33的内侧，其中，圆盘31处于初始位置时，环形刮板34位于环形安装板65的正下方并与环形安装板65相互紧贴。
由于在实践中，在将吸附管662表面吸附的目标产物进行清理取出时，竖直筒63的内壁也会具有少量的目标产物吸附，故此，通过上述结构，利用两个第一液压缸32同步工作使得圆盘31下降，此时则可以利用环形刮板34的外壁对竖直筒63内壁附着的目标产物进行刮除清理，使其能落到最下方的收集盘4内进行收集，从而便于后续的同一取出，而在此过程中，U型板33的内侧凹槽则刚好容纳竖直筒63的管壁，因此，在本发明中，U型板33应当足够长，其长度应当满足容纳竖直筒63的管壁条件。
进一步的，本发明中的吸附组件66包括固定安装在环形安装板65上端的环形管661，环形管661的内侧固定安装有若干个相互垂直且内腔相互连通的吸附管662，环形管661的外部两侧对称固定安装有两个水管663，且两个水管663远离环形管661的一端共同连接一可控温度的循环水箱，具体的，两个水管663分别连接循环水箱的进水端和出水端并配合一输送泵以形成完整的水循环，而该循环水箱内的水的温度可通过现有技术中的水加热和保温装置进行控制，在实践中，根据目标产物的实际析出温度需求不同而控制该循环水箱内的水的温度，从而能适用于不同的目标产物的析出，其适应性强。
更进一步的，请参阅图7，本发明中，水管663、吸附管662和环形管661均为互不连通的双层管道结构，其内层管道设置为循环水流管道，其外层管道设置为震动剥离管道，其中一个水管663的外部设置有与外层管道相连通的进气管665，其中内层的循环水流管道则用于形成上述的水循环，用于适用不同温度下的目标产物的析出工作，外侧震动剥离管道的内壁均设置有弹性震动层664，且如图5所示，其中一个水管663的外部设置有与外层管道相连通的进气管665，在实践中，通过进气管665不间断的依次快速向外层震动剥离管道内充入和抽出气体，从而形成高速震动，利用该震动将附着在吸附管662和环形管661表面的目标产物震动脱落。
当然，为了提高整个吸附组件66对目标产物的吸附能力，本发明中，于吸附组件66的外壁还可设置有吸附层，吸附层可以是由相互交织在一起的弹性纤维所构成，相互交织在一起的弹性纤维即使在附着的目标产物较多时，也能不至于崩塌，其具有较高的稳定性。
请参阅图8，本发明中，弹性震动层664包括固定部6641和弹性部6642，固定部6641与弹性部6642依次交错分布并一体成型，且固定部6641与吸附管662的外层管道内壁固定连接，弹性部6642与吸附管662的外层震动剥离管道互不接触，整个弹性震动层664均采用具有弹性的硅橡胶材料制成，因此，在当向外层震动剥离管道内不间断的冲入和抽出气体时，可利用不断膨胀和收缩的弹性部6642实现对外层震动剥离管道的不间击打从而形成高速震动，以便于使附着的目标产物析出。
为了自适应性控制分离罐1内的压强，如图9，本发明中的压力调控组件5包括与分离罐1内腔相互连通的外管51，外管51由一竖直管道和固定安装在竖直管道与分离罐1之间的弯管组成，外管51的竖直管道部分内设置有可上下滑动的活塞53，分离罐1的上部外壁固定安装有安装座52，安装座52上端固定安装有第二液压缸54，活塞53由第二液压缸54驱动在外管51的竖直管道内上下移动；在实践中，通过压力传感器11实时监测分离罐1内的压强大小，由于在实际对目标产物进行分离时，分离罐1内的压强会发生变化，因此可通过压力传感器11进行监测，当压力传感器11检测到分离罐1内的压强发生变化时，通过控制安装座52升上或者下降即可实现对压强的调控，使其始终处于目标产物所分离析出压强标准内，具体的，第二液压缸54、压力传感器11均由一PLC控制器经过预先编程进行控制，具体编程方法均为本领域技术人员所能够获知的，此处不详细阐述。
请参阅图10，本发明中固定环9的内侧壁为向内侧倾斜的弧面，收集盘4安装于分离罐1内时，收集盘4的侧壁完全覆盖于固定环9的下方，因此，从吸附组件66上震动落下的目标产物能够直接落入到收集盘4内进行收集。
并且需要说明的是，收集盘4通过法兰与分离罐1进行固定安装，同时安装时保证整个分离罐1与收集盘4连接的密封性，在完成分离工作后，将收集盘4取出即可取出目标产物。
结合上述内容可知，本发明所公开的用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，在使用前将其接入到整个超临界萃取系统中，具体接入方法为：进料管2远离分离罐1的一端连接超临界萃取设备中的萃取釜，出料管8远离分离罐1的一端连接尾气收集罐，且两个水管663远离环形管661的一端共同连接一可控温度的循环水箱，该循环水箱内的水的温度可通过现有技术中的水加热和保温装置进行控制，分离罐1内的压强通过压力传感器11进行监测，当压力传感器11发生变化时，通过控制活塞53上升或者下降即可实现对压强的调控，使其始终处于目标产物所分离析出压强标准内，工作时，从萃取釜排出的超临界状态的二氧化碳可以从进料管2直接进入到竖直进入管61内，利用均分板64可以使超临界状态的二氧化碳能够与吸附组件66充分均匀接触，在改变分离罐1内部的压强后，目标产物可在吸附组件66表面进行吸附析出，将目标产物取出时，通过进气管665不间断的依次快速向外层震动剥离管道内充入和抽出气体，从而形成高速震动，利用该震动将附着在吸附管662和环形管661表面的目标产物震动脱落并采用收集盘4进行收集，利用两个第一液压缸32同步工作使得圆盘31下降，此时则可以利用环形刮板34的外壁对环形安装板65内壁附着的目标产物进行刮除清理，使其能落到最下方的收集盘4内进行收集，在完成分离工作后，将收集盘4取出即可取出目标产物。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，包括分离罐(1)，其特征在于：所述分离罐(1)的顶端中部固定安装有进料管(2)，所述分离罐(1)的底部通过法兰固定安装有用于收集目标产物的收集盘(4)，所述分离罐(1)外表面下部固定安装有出料管(8)，所述分离罐(1)的上部设置有用于辅助刮除目标产物的刮除组件(3)，所述分离罐(1)的内腔上部固定安装有与进料管(2)相互连通的分离析出装置(6)，所述分离罐(1)内壁上部还固定安装有用于限制刮除组件(3)移动高度的限位环(7)，所述分离罐(1)内腔下部侧壁该固定安装有与收集盘(4)配合使用的固定环(9)，所述分离罐(1)的顶部还固定安装有温度传感器(10)和压力传感器(11)；
所述刮除组件(3)包括两个第一液压缸(32)，两个所述第一液压缸(32)分别固定安装在分离罐(1)的顶部两侧，且两个第一液压缸(32)的输出端均延伸至分离罐(1)内腔并活动安装有圆盘(31)，所述圆盘(31)中部设置有上下贯通的圆弧形空腔，且该圆柱形空腔内设置有与圆盘(31)同轴心的环形刮板(34)，所述环形刮板(34)的底部与圆盘(31)的底部共同对称固定安装有两个U型板(33)，所述圆盘(31)的上端面还开设有多个通气孔(35)；
所述分离析出装置(6)包括固定在分离罐(1)内腔顶部并与进料管(2)相互连通的竖直进入管(61)，所述竖直进入管(61)的下端固定安装有漏斗状管(62)，所述漏斗状管(62)的下端固定安装有竖直筒(63)，所述漏斗状管(62)与竖直筒(63)的连接处固定安装有均分板(64)，所述竖直筒(63)内壁中部固定安装有环形安装板(65)，且环形安装板(65)的上端固定安装有用于收集吸附目标产物的吸附组件(66)。
2.根据权利要求1所述的一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，其特征在于：所述吸附组件(66)包括固定安装在环形安装板(65)上端的环形管(661)，所述环形管(661)的内侧固定安装有若干个相互垂直且内腔相互连通的吸附管(662)，所述环形管(661)的外部两侧对称固定安装有两个水管(663)，且两个水管(663)远离环形管(661)的一端共同连接一可控温度的循环水箱。
3.根据权利要求2所述的一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，其特征在于：所述水管(663)、吸附管(662)和环形管(661)均为互不连通的双层管道结构，其内层管道设置为循环水流管道，其外层管道设置为震动剥离管道，且外层管道的内壁均设置有弹性震动层(664)，其中一个水管(663)的外部设置有与外层管道相连通的进气管(665)。
4.根据权利要求3所述的一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，其特征在于：所述弹性震动层(664)包括固定部(6641)和弹性部(6642)，所述固定部(6641)与弹性部(6642)依次交错分布并一体成型，且固定部(6641)与吸附管(662)的外层管道内壁固定连接，所述弹性部(6642)与吸附管(662)的外层震动剥离管道互不接触。
5.根据权利要求2所述的一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，其特征在于：所述均分板(64)的上端中部均匀开设有若干个上下贯通的导流孔。
6.根据权利要求2所述的一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，其特征在于：所述限位环(7)的水平高度与所述吸附组件(66)的水平高度一致，所述圆盘(31)位于限位环(7)的下方，所述环形刮板(34)位于竖直筒(63)内且环形刮板(34)的外壁紧贴竖直筒(63)的内表面，所述竖直筒(63)的侧壁位于U型板(33)的内侧。
7.根据权利要求1所述的一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，其特征在于：所述压力调控组件(5)包括与分离罐(1)内腔相互连通的外管(51)，所述外管(51)由一竖直管道和固定安装在竖直管道与分离罐(1)之间的弯管组成，所述外管(51)的竖直管道部分内设置有可上下滑动的活塞(53)，所述分离罐(1)的上部外壁固定安装有安装座(52)，所述安装座(52)上端固定安装有第二液压缸(54)，所述活塞(53)由第二液压缸(54)驱动在外管(51)的竖直管道内上下移动。
8.根据权利要求1所述的一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置，其特征在于：所述固定环(9)的内侧壁为向内侧倾斜的弧面，所述收集盘(4)安装于分离罐(1)内时，收集盘(4)的侧壁完全覆盖于固定环(9)的下方。
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| CN202211551754.7A CN115970336A (zh) | 2022-12-05 | 2022-12-05 | 一种用于超临界萃取分离装置的自适应控制装置 |
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Cited By (1)
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2022
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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| CN117839261B (zh) * | 2024-03-06 | 2024-05-24 | 山西太行药业股份有限公司 | 一种中药组合物制备用萃取装置 |
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