CN202161830U - 超临界二氧化碳萃取装置 - Google Patents

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王斌
王德伟
张永昌
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Abstract

超临界二氧化碳萃取装置,它涉及一种超临界二氧化碳萃取装置。第一CO2储罐的底端与第二CO2过滤器的一侧连接,第二CO2过滤器的上端与冷凝器的一侧连接,冷凝器的另一侧连接至高压泵的上方,冷凝器连接至第一CO2储罐和第二CO2过滤器之间,高压泵的上端连接至携带剂,第一萃取罐的底端连接连接至高压泵和携带剂之间,第一萃取罐的上端与第二萃取罐的底端连接,第二萃取罐的上端与加热器的一端连接,加热器的另一端与分离器连接;本实用新型完全发挥了冷源热泵的节能特点,又降低了超临界二氧化碳流体萃取过程中的能量损失。

Description

超临界二氧化碳萃取装置
技术领域:
本实用新型涉及一种超临界二氧化碳萃取装置,具体涉及一种将冷源热泵应用于超临界二氧化碳萃取装置。
背景技术:
传统的超临界CO2萃取工艺采用冷凝机组制冷,将CO2降温形成流体后储存与CO2储罐中,经高压泵打入萃取系统开始循环;制热则采用制备热水或蒸汽的方式。制热和制冷是两套独立的系统,而超临界状态下CO2随压力改变温度剧烈变化产生的冷能或热能没有得到充分利用。
专利CN 1944436A在一定程度上利用了CO2降压汽化而形成的冷流体冷源,节省了热量的使用。但是,此装备至少需要二个的分离器,热量通过第二个分离器进入系统,加热后的热流CO2流体与进入第一分离器的冷流CO2流体进行热交换,使进入第一分离器的CO2流体保持45℃左右的温度。在生产工艺不需要两级分离时,此工艺即不可利用。而当工艺需要多级分离时,由最后一个分离器出来的热源CO2流体与萃取器和前面各级分离器出来的冷源CO2流体进行热交换,效果也会大打折扣。另外该专利描述的,自第一分离器出来的热流CO2经过压降成为冷源流体进入第二分离器,此冷源也没有得到利用。另外,某些天然产物如生姜、花椒等,最经济的萃取方式是使用液态二氧化碳在亚临界状态下萃取,萃取器和分离器间的压降仅5MPa左右,在此压降下二氧化碳汽化形成了冷源很少,难以利用。
实用新型内容:
本实用新型的目的是提供一种超临界二氧化碳萃取装置,它完全发挥了冷源热泵的节能特点,又降低了超临界二氧化碳流体萃取过程中的能量损失,降低了该工艺的运营成本。
为了解决背景技术所存在的问题,本实用新型是采用以下技术方案:它包含第一CO2储罐1、第二CO2过滤器2、冷凝器3、高压泵4、携带剂5、第一萃取罐6、第二萃取罐7、加热器8、分离器9;第一CO2储罐1的底端与第二CO2过滤器2的一侧连接,第二CO2过滤器2的上端与冷凝器3的一侧连接,冷凝器3的另一侧连接至高压泵4的上方,冷凝器3连接至第一CO2储罐1和第二CO2过滤器2之间,高压泵4的上端连接至携带剂5,第一萃取罐6的底端连接连接至高压泵4和携带剂5之间,第一萃取罐6的上端与第二萃取罐7的底端连接,第二萃取罐7的上端与加热器8的一端连接,加热器8的另一端与分离器9连接。
本实用新型具有以下有益效果:完全发挥了冷源热泵的节能特点,又降低了超临界二氧化碳流体萃取过程中的能量损失,降低了该工艺的运营成本。
附图说明:
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是本实用新型的工作原理图。
具体实施方式:
参看图1,本具体实施方式采用以下技术方案:它包含第一CO2储罐1、第二CO2过滤器2、冷凝器3、高压泵4、携带剂5、第一萃取罐6、第二萃取罐7、加热器8、分离器9;第一CO2储罐1的底端与第二CO2过滤器2的一侧连接,第二CO2过滤器2的上端与冷凝器3的一侧连接,冷凝器3的另一侧连接至高压泵4的上方,冷凝器3连接至第一CO2储罐1和第二CO2过滤器2之间,高压泵4的上端连接至携带剂5,第一萃取罐6的底端连接连接至高压泵4和携带剂5之间,第一萃取罐6的上端与第二萃取罐7的底端连接,第二萃取罐7的上端与加热器8的一端连接,加热器8的另一端与分离器9连接。
参看图2,本具体实施方式CO2热交换过程为:CO2储罐2内的CO2为处于15℃以下的液态,经高压泵3泵入超临界二氧化碳萃取系统,压力升高(7.45MPa以上)、温度升高(31℃以上)而处于超临界状态。随后进入分离罐进行萃取产物和二氧化碳的分离,分离罐内的温度需达到65℃以上,此处热量由热水储罐5中储存的热水提供,在分离罐中,热水与低温的超临界二氧化碳进行热量交换,通过调节流量控制热水的温度变化,约降温5℃左右成为冷却水。二氧化碳升温约3℃,且压力降低成为气化状态。此时CO2储罐2经冷水储罐6冷却使内部二氧化碳处于低压液态,形成的压力差促使从分离罐出来的二氧化碳降温回收至储罐内。
水的热交换过程为:常温水进入冷源热泵机组4后,与机组内处于高温高压状态的氟利昂(R22)液体进行热量交换而升温,随后泵入热水储罐5中储存。通过给分离罐内二氧化碳加热而发生温度降低,返回冷源热泵机组进行再次升温。此过程可通过调控二氧化碳流量、水流量、冷源热泵机组功率的方式使热水储罐内的热水保持在设定温度。
氟利昂(R22)的热交换过程为:冷源热泵机组使用的制冷工质是低温低压的液态氟利昂(R22),经压缩机压缩后变为高温高压气体进入冷凝器内,与其中的冷却水进行热交换成为低温高压的液态制冷剂,经过节流阀后变为低温低压液态进入蒸发器,在此发生气化并吸收大量热量使蒸发器内的冷却水变为冷冻水,随后在压缩机做功产生的负压下回到氟利昂(R22)储罐中。
本具体实施方式将冷源热泵机组加入超临界二氧化碳萃取系统中,即将制冷工质-氟利昂(R22)引入该系统,同时增加了冷水储罐和热水储罐,这样,该系统中即有超临界CO2流体、氟利昂和水三种介质进行热量交换。可利用处于超临界状态下CO2流体压力改变,溶解度和饱和温度骤变的特点,完全利用其在此过程中形成的热能和冷能。该系统为一个密闭的萃取系统和热交换系统,萃取过程中形成的热源以热水形态储存与储罐中,冷源以冷水形式储存与储罐中,使热源和冷源不断富集,通过设定冷源热泵机组的预定温度来控制电能消耗,通过调节阀门达到各环节需要的工作温度。
本具体实施方式完全发挥了冷源热泵的节能特点,又降低了超临界二氧化碳流体萃取过程中的能量损失,降低了该工艺的运营成本。

Claims (1)

1.超临界二氧化碳萃取装置,其特征在于它包含第一CO2储罐(1)、第二CO2过滤器(2)、冷凝器(3)、高压泵(4)、携带剂(5)、第一萃取罐(6)、第二萃取罐(7)、加热器(8)、分离器(9);第一CO2储罐(1)的底端与第二CO2过滤器(2)的一侧连接,第二CO2过滤器(2)的上端与冷凝器(3)的一侧连接,冷凝器(3)的另一侧连接至高压泵(4)的上方,冷凝器(3)连接至第一CO2储罐(1)和第二CO2过滤器(2)之间,高压泵(4)的上端连接至携带剂(5),第一萃取罐(6)的底端连接至高压泵(4)和携带剂(5)之间,第一萃取罐(6)的上端与第二萃取罐(7)的底端连接,第二萃取罐(7)的上端与加热器(8)的一端连接,加热器(8)的另一端与分离器(9)连接。 
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