CN201337830Y - 超临界co2流体萃取装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超临界CO2流体萃取装置，包括下列部分：一个或多个并联排列的CO2钢瓶，CO2高压储罐、与CO2高压储罐进出口相连的加压泵、携带剂储罐、混合釜、萃取釜、两只萃取物分离釜I号和II号、热交换器，所说的CO2高压储罐有两只，为I号和II号，CO2高压储罐I号入口端连有加压泵，CO2高压储罐II号出口端连有高压泵，所说的萃取釜的出口管道上分别设有三通换向阀，所说的萃取物分离釜I号和II号的出口端均连有压力调节器，与II号萃取物分离釜出口端相连的压力调节器的出口通过单流阀与杂质过滤分离釜相连。本实用新型装置能够节约能耗40～50％左右，减少CO2流体排放，节约CO2的用量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种化工分离机械，具体地说，涉及一种超临界CO2流体萃取装置。
背景技术
超临界CO2流体萃取(SFE)是一种高效的物质分离技术，其应用范围十分广阔，已经在中草药萃取、香料分离、纺织品印染、细微粒子制备、特殊物料的清洗等领域得到应用。目前的超临界CO2流体萃取装置，CO2流体经过减压分离后，都需要将流体经过冷却处理到1℃以下收集、储存，再泵出至工作压力、加温，这就产生了如下问题：1、流体的超临界状态需要高温、高压，而收集、储存、泵出需要低温，这里的加热和制冷正好相反，能耗损失极大，使得超临界萃取在产业化过程中，因能耗高、成本高而只能用于高附加值的产业；2、加压泵的最低额定入口压力为4.5～5Mpa左右，这就使得冷却后收集储存CO2的储罐压力一定要高于这个压力，不然加压泵就无法正常工作。这一指标说明整个装置密闭运行过程中最低压力点的压力为4.5～5Mpa，这就导致II号分离器的分离压力降不下来，由于上述原因，当萃取工作完成，萃取釜向装置内排空时，无法排尽，只得将很大一部分CO2排放到大气中。同样，由于上述原因，致使外运回来的CO2向装置内添加时，无法全部加入，只好留在钢瓶中。
实用新型内容
本实用新型的目的解决上述问题，提供一种新型的超临界CO2流体萃取装置，能够节约能耗，减少CO2流体排放。
本实用新型的超临界CO2流体萃取装置，包括下列部分：一个或多个并联排列的CO2钢瓶，CO2高压储罐、与CO2高压储罐进出口相连的加压泵、携带剂储罐、混合釜、萃取釜、两只萃取物分离釜I号和II号、热交换器，其特征在于，所说的CO2高压储罐有两只，为I号和II号，CO2高压储罐I号入口端连有加压泵，CO2高压储罐II号出口端连有高压泵，所说的萃取釜的出口管道上分别设有三通换向阀，三通换向阀的另两个出口，一个与萃取釜底部入口相连，一个与通向萃取物分离釜管路相连，所说的萃取物分离釜I号和II号的出口端均连有压力调节器，与II号萃取物分离釜出口端相连的压力调节器的出口通过单流阀与杂质过滤分离釜相连，杂质过滤分离釜的出口与加压泵相连，杂质过滤分离釜的入口与萃取釜泄压出口端的截止阀相连。
优选地，本实用新型的超临界CO2流体萃取装置，所说的与I号CO2高压储罐入口端相连的加压泵数量为一个或者多个，其中包括一个主泵，用于抽吸CO2钢瓶和杂质过滤分离釜，其余为辅泵，用于协助主泵，辅泵并联排列。所说的与II号CO2高压储罐出口端相连的高压泵数量为一个或者多个，且多个高压泵是并联排列的。所说的CO2钢瓶上均连有截止阀，截止阀出口并到一条管路上，管路的一端连有压力表，另一端连有过滤器，过滤器上连有三通，三通的一端与连在I号CO2高压储罐上的主泵相连，另一端与连在杂质过滤分离釜的截止阀相连。
本实用新型在II号萃取物分离釜出口之后没有配置制冷机和冷交换器，而配置了杂质过滤分离釜，把它作为II号萃取物分离釜出口后CO2的缓冲、过滤和集散中心，经过这个缓冲、过滤和集散中心后由主泵，辅泵直接泵入CO2高压储罐储存，并由与II号CO2高压储罐出口相连的高压泵按照设定的压力、流量泵出，再经加温后进入萃取釜循环。本实用新型将萃取釜的进出口用管路直接连通，并安装了三通换向阀。本实用新型还将萃取釜泄压出口端的截止阀与杂质过滤分离釜入口接通。
本实用新型的超临界CO2流体萃取装置具有如下技术效果：
1)萃取釜完成萃取后，向装置内排放，经过杂质过滤分离釜，可由主泵、辅泵抽吸。
1)本装置没有配置冷机，而由初级泵和高级泵两级增压直接泵出，CO2流体从萃取物分离釜出口流出，被高压泵重新泵出，再次进入萃取釜循环，解决了CO2流体加热后冷却，冷却后再加热的问题，节约能耗40～50％左右。
2)外运回来的CO2向装置内添加时，可由主泵吸入至高压储罐储存，可使CO2钢瓶内的残存极少。
3)由子采用的是两级增压，主泵、辅泵的出口压力不高，因此主泵、辅泵的入口压力在1Mpa以下，所以装置流程中的最低压力点应在1MPa以下，这便解决了萃取物分离釜II的分离压力低不下来的问题，同时也减少了萃取釜I和萃取釜II的残留CO2向空气中的排放，节约了CO2的用量。
4)换向阀为三通换向阀，当萃取完成后，排放CO2时，三通换向阀换向，使萃取釜上下口接通，这样萃取釜进出口可同时排出泄压，使釜内料筒得到了保护。
附图说明
图1是本实用新型的超临界CO2流体萃取装置的第一个实施例的结构示意图；
图2是本实用新型的超临界CO2流体萃取装置的第二个实施例的结构示意图；
图3是本实用新型的超临界CO2流体萃取装置的第三个实施例的结构示意图。
其中，1、2、3、4、16、20、21、22为截止阀，5为主泵，6、6-1、6-2为辅泵，7、7-1、7-2、7-3为高压泵，8、9、10为热交换器，11、12、13、19为三通换向阀，14、15为压力调节器，17为压力表，18为过滤器，23为单流阀。
具体实施方式
如图1所示，是本实用新型的第一个实施例，超临界CO2流体萃取装置，包括下列部分：4个并联排列的CO2钢瓶，两个CO2高压储罐I号和II号，I号和II号CO2高压储罐的进出口上均连有加压泵，其中与I号CO2高压储罐入口相连的加压泵有两个，其中一个为主泵5，用于抽吸CO2钢瓶和杂质过滤分离釜，一个为辅泵6，用于协助主泵5，与II号CO2高压储罐出口相连的高压泵为一个，为高压泵7。本装置还包括携带剂储罐、混合釜、两只萃取釜I号和II号、两只萃取物分离釜I号和II号、热交换器8、9、10，萃取釜I号和II号的出口管道上分别设有三通换向阀11、12、13，三通换向阀11的三个出口分别与I号萃取釜的出口、I号萃取釜的底部和通向萃取物分离釜的管路相连，三通换向阀12的三个出口与I号萃取釜的出口、II号萃取釜的出口和通向萃取物分离釜的管路相连，三通换向阀13的三个出口分别与II号萃取釜的出口、II号萃取釜的底部和通向萃取物分离釜的管路相连。三通换向阀12与热交换器9之间设有截止阀20。萃取物分离釜I号和II号的出口端连有压力调节器14、15，压力调节器15上通过单流阀23与杂质过滤分离釜相连，杂质过滤分离釜的出口通过管道和截止阀16与连在I号CO2高压储罐上的主泵5和辅泵6相连，入口与I号和II萃取釜泄压出口的截止阀21、22的出口相连。四只CO2钢瓶上均连有截止阀，为1、2、3、4，截止阀出口并到一条管路上，管路的一端连有压力表17，另一端连有过滤器18，过滤器18上连有三通19，三通19的一端与连在I号CO2高压储罐上的主泵5相连，另一端与连在杂质过滤分离釜的截止阀16相连。
如图2所示，是本实用新型的第二个实施例，这种超临界CO2流体萃取装置是实验室小型装置，与第一个实施例相比，它具有两只并联的CO2钢瓶，与CO2钢瓶相连的加压泵仅有一个主泵5。
如图3所示，是本实用新型的第三个实施例，这种超临界CO2流体萃取装置是生产用大型装置，与第一个实施例相比，它具有四只萃取釜I-1号、I-2号、II-1号和II-2号，三个与CO2钢瓶相连的加压泵，其中5为主泵，6-1、6-2为辅泵，两个辅泵并联排列；有三个并联排列的与II号CO2高压储罐相连的高压泵7-1、7-2、7-3。
本实用新型的超临界CO2流体萃取装置在使用时，其工作过程包括以下几个步骤：
1)首先将待萃取物装入I号萃取釜内；
2)设定萃取温度以及I号和II号萃取物分离釜的工作温度，给三只热交换器8、9、10加热，分别给萃取釜和萃取物分离釜以热循环；
3)分别打开截止阀1、2、3、4，关闭截止阀16，开启主泵5，向I号CO2高压储罐注入CO2。保持高压储罐压力在8-10Mpa范围内；
4)设定萃取压力，即高压泵7的工作压力，设定高压泵7的流量，打开截止阀，开启高压泵7；
5)待萃取釜压力、温度到达设定值时，打开三通换向阀11、12，微开截止阀20。调节压力调节器14，设定I号萃取物分离釜的工作压力。调节压力调节器15，设定II号萃取物分离釜的工作压力；
6)关闭截止阀1、2、3、4，打开截止阀16，开启辅泵6；
7)微调截止阀20，使装置流量到达最佳值，此时装置进入正常运行；
8)萃取完成，向装置内排放CO2时，关闭截止阀，三通换向阀11、三通换向阀12换向，使得萃取釜上下接通，这样萃取釜进出口可同时泄压。打开截止阀21卸去釜内压力，取出已萃取物。
以上为单釜轮流萃取，II号萃取釜参照I号萃取釜操作：在I号萃取釜工作时，先把II号萃取釜内的物料装好，I号萃取釜完成，泄放釜内的压力时，II号萃取釜即可同时开启工作。
Claims (4)
1、一种超临界CO2流体萃取装置，包括下列部分：一个或多个并联排列的CO2钢瓶，CO2高压储罐、与CO2高压储罐进出口相连的加压泵、携带剂储罐、混合釜、萃取釜、两只萃取物分离釜I号和II号、热交换器，其特征在于，所说的CO2高压储罐有两只，为I号和II号，CO2高压储罐I号入口端连有加压泵，CO2高压储罐II号出口端连有高压泵，所说的萃取釜的出口管道上分别设有三通换向阀，三通换向阀的另两个出口，一个与萃取釜底部入口相连，一个与通向萃取物分离釜管路相连，所说的萃取物分离釜I号和II号的出口端均连有压力调节器，与II号萃取物分离釜出口端相连的压力调节器的出口通过单流阀与杂质过滤分离釜相连，杂质过滤分离釜的出口与加压泵相连，杂质过滤分离釜的入口与萃取釜泄压出口端的截止阀相连。
2、根据权利要求1所述的超临界CO2流体萃取装置，其特征在于，所说的与I号CO2高压储罐入口端相连的加压泵数量为一个或者多个，其中包括一个主泵，用于抽吸CO2钢瓶和杂质过滤分离釜，其余为辅泵，用于协助主泵，辅泵并联排列。
3、根据权利要求2所述的超临界CO2流体萃取装置，其特征在于，所说的与II号CO2高压储罐出口端相连的高压泵数量为一个或者多个，且多个高压泵是并联排列的。
4、根据权利要求3所述的超临界CO2流体萃取装置，其特征在于，所说的CO2钢瓶上均连有截止阀，截止阀出口并到一条管路上，管路的一端连有压力表，另一端连有过滤器，过滤器上连有三通，三通的一端与连在I号CO2高压储罐上的主泵相连，另一端与连在杂质过滤分离釜的截止阀相连。
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