CN206803818U - 一种超临界二氧化碳萃取装置的分离换热系统 - Google Patents

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张永昌
石洋
王斌
石书河
于浩
赵楠
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Abstract

本实用新型提出一种超临界二氧化碳萃取装置的分离换热系统,包括由管道连接的换热器、加热器、一次分离罐及二次分离罐;所述换热器罐体内设置有冷流通道和热流通道,所述一次分离罐分为上下连通的一级、二级分离罐;所述加热器和一级分离罐罐体内均设置有二氧化碳通道和水蒸气通道;所述二级分离罐和二次分离罐均为夹层结构,外层容纳水蒸气及冷凝水,内层容纳二氧化碳及承接分离产物。本实用新型节能、节水,生产成本相应也可以大幅降低。与常规二氧化碳萃取装置相比,利用该系统可以节约能耗50%以上。

Description

一种超临界二氧化碳萃取装置的分离换热系统
技术领域
本实用新型属于超临界萃取设备技术领域,具体涉及一种二氧化碳与提取物分离时的分离换热系统。
背景技术
超临界二氧化碳流体萃取工艺是一种新兴的萃取工艺,与目前应用最广泛的溶剂萃取法相比,该工艺使用的溶剂二氧化碳是一种惰性气体,无色、无毒、无味,安全环保无污染,整个萃取过程都是在较低的温度下进行,对于热敏性、易氧化、挥发的物质具有非常好的保护作用,能够保留提取物的原有风味;同时该工艺可以直接从分离罐得到目的产物,无需蒸发浓缩有机溶剂,操作更加简单方便,因此受到广泛推崇。
超临界二氧化碳萃取的工艺流程一般为,高压泵将液态二氧化碳由储罐抽出后打入萃取罐,通过控制萃取罐的出液阀门及对二氧化碳进行加温,使萃取罐中的二氧化碳维持在要求的超临界萃取条件内,溶解了提取物的二氧化碳进入低压分离罐,二氧化碳减压吸热后温度降低变为冷流体,此时通过蒸汽储罐内引入的水蒸气对二氧化碳加温使之变为气态,二氧化碳溶解能力降低与提取物分离,之后气态二氧化碳进入冷凝器冷凝为液态后回到储罐,再经由高压泵抽取继续对物料进行萃取,由此二氧化碳不断循环使用直至物料提取完全。
由上述过程可以看出,二氧化碳由萃取罐直至回到储罐分别经历了加温、降温、加温、降温的过程,常规超临界萃取装置往往对这四个过程分别控制,一般用蒸汽控制加温过程,用制冷机组通过循环水控制降温冷凝过程,在此过程中对于能量的利用并不彻底,造成许多不必要的能量消耗。另外对于利用蒸汽加温的超临界装置,虽然在废气口都会安装疏水阀门,但是效果并不理想,仍会有部分蒸汽排走,并且排出的水也是热水,同样会造成热量的损耗。
实用新型内容
本实用新型针对现有的二氧化碳超临界萃取系统能力利用不彻底,存在资源浪费的技术问题,提出一种节能、节水的分离换热系统。
为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案为:
一种超临界二氧化碳萃取装置的分离换热系统,包括换热器、加热器、一次分离罐及二次分离罐四个罐体,罐与罐之间由高压管路连接。所述换热器罐体内设置有冷流通道和热流通道,所述一次分离罐分为上下连通的一级、二级分离罐;所述加热器和一级分离罐罐体内均设置有二氧化碳通道和水蒸气通道;所述二级分离罐和二次分离罐均为夹层结构,外层容纳水蒸气及冷凝水,内层容纳二氧化碳及承接分离产物;
二氧化碳经萃取罐减压后流向为:换热器冷流通道→加热器二氧化碳通道→一级分离罐二氧化碳通道→二次分离罐内层→一级分离罐二氧化碳通道→换热器热流通道,最终进入冷凝器进行冷却;水蒸气经蒸汽储罐分别通入加热器、一次分离罐的水蒸汽通道和二次分离罐的外层,然后均流入二级分离罐外层回收。
作为优选,所述二级分离罐二氧化碳出气口伸入一次分离罐罐体内四分之三处。
作为优选,所述二次分离罐二氧化碳进气口伸入罐体内四分之三处。
作为优选,所述二级分离罐外层连接冷凝水回收罐。
与现有技术相比,本实用新型的优点和积极效果在于:
1、该系统通过换热器对低温需要加温的二氧化碳与高温需要降温的二氧化碳进行热交换,将能量充分利用,降低了冷冻机组的制冷量及加热系统的热消耗量,实现能量利用最大化。
2、将加热器、一次分离器上级和二次分离器使用后的蒸汽进行二次利用,用于对二级分离器进行加温,使蒸汽的利用达到最高,减少热量损耗。
3、蒸汽冷凝后的水收集后可作为制冷机组的补充水使用,由此达到节能、节水的目的,同时生产成本相应也可以大幅降低。与常规二氧化碳萃取装置相比,利用该系统可以节约能耗50%以上。
附图说明
图1为本实用新型分离换热系统的结构示意图;
以上各图中:1、萃取罐出液管;2、换热器;3、加热器;4、一次分离罐;41、一级分离罐;42、二级分离罐;43、二级分离罐产物出口;44、冷凝水出口;45、二氧化碳出气口;5、二次分离罐;51、二次分离罐产物出口;52、二氧化碳进气口;6、蒸汽输送管道;7、冷凝器进气管。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型,下面结合附图和实施例做具体说明。
实施例:如图1所示,一种超临界二氧化碳萃取装置的分离换热系统,包括换热器2、加热器3、一次分离罐4及二次分离罐5四个罐体,罐与罐之间由高压管路连接。
换热器2与加热器3均为列管式构造,换热器2罐体列管构成流通低温二氧化碳的冷流通道和流通高温二氧化碳的热流通道。冷流通道进气口位于换热器2罐体上部一侧,与萃取罐出液管1路连接;冷流通道出气口位于罐体底部一侧,与加热器3底部封头连接。热流通道进气口位于底部封头,与二次分离罐5二氧化碳出口相连;热流通道出气口位于顶部封头,与冷凝器进气管7连接。
所述加热器3罐体内均设置有二氧化碳通道和水蒸气通道,二氧化碳经底部封头流入顶部封头流出,水蒸气经罐体上部一侧流入下方一侧流出。
所述一次分离罐4分为上下连通的一级、二级分离罐42,一级分离罐41罐体内均设置有二氧化碳通道和水蒸气通道。所述二级分离罐41二氧化碳出气口45伸入一次分离罐罐体内四分之三处,防止分离出的提取物带入下一级系统中,二氧化碳通道出气口位于顶部封头。
所述二级分离罐42和二次分离罐5均为夹层结构,外层容纳水蒸气及冷凝水,内层容纳二氧化碳及承接分离产物。所述二次分离罐5二氧化碳进气口52伸入罐体内四分之三处,防止分离出的提取物带入下一级系统中,二氧化碳通道出气口位于顶部封头。水蒸气经蒸汽储罐分三路分别流入加热器3、一级分离罐41和二次分离罐5后,汇集至二级分离罐42。二级分离罐42外层底部连接冷凝水回收罐。二次分离罐5和二级分离罐42底部均设置有产物出口,用于放出分离产物。
整个系统二氧化碳经萃取罐减压后流向为:换热器冷流通道→加热器二氧化碳通道→一级分离罐二氧化碳通道→二次分离罐内层→一级分离罐二氧化碳通道→换热器热流通道,最终进入冷凝器进行冷却;水蒸气经蒸汽储罐分别通入加热器3、一次分离罐4的水蒸汽通道和二次分离罐5的外层,然后均流入二级分离罐42外层回收。
萃取罐中经过减压后的冷二氧化碳流体(温度12℃)与由二级分离罐42出来的热二氧化碳流体(温度40℃)在换热器2中经过换热后,低温二氧化碳由12℃升至22℃,进入加热器3二次加温升至30℃,之后再经过一次分离器和二次分离器加温升至40℃变为气态后流入加热器3,分离出的提取物则由下端放料口放出;高温二氧化碳经过换热器2由40℃降至25℃后,经冷凝器进气管7进入二氧化碳冷凝器冷凝后降至10℃变为液态,回流至储罐后循环使用。加热器3、一级分离罐41、二次分离罐5加温后的蒸汽全部回流至二级分离罐42二次利用,冷凝后的水收集后经冷凝水出口44流出作为制冷机组的补充水使用。
该系统通过换热器2对低温需要加温的二氧化碳与高温需要降温的二氧化碳进行热交换,将能量充分利用,降低了冷冻机组的制冷量及加热系统的热消耗量,实现能量利用最大化。将加热器3、一次分离器上级和二次分离器使用后的蒸汽进行二次利用,用于对二级分离器进行加温,使蒸汽的利用达到最高,减少热量损耗。蒸汽冷凝后的水收集后可作为制冷机组的补充水使用,由此达到节能、节水的目的,同时生产成本相应也可以大幅降低。与常规二氧化碳萃取装置相比,利用该系统可以节约能耗50%以上。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非是对本实用新型作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域,但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容,依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种超临界二氧化碳萃取装置的分离换热系统,其特征在于:包括由管道连接的换热器、加热器、一次分离罐及二次分离罐;
所述换热器罐体内设置有冷流通道和热流通道,所述一次分离罐分为上下连通的一级、二级分离罐;所述加热器和一级分离罐罐体内均设置有二氧化碳通道和水蒸气通道;所述二级分离罐和二次分离罐均为夹层结构,外层容纳水蒸气及冷凝水,内层容纳二氧化碳及承接分离产物。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳萃取装置的分离换热系统,其特征在于:所述二级分离罐二氧化碳出气口伸入一次分离罐罐体内四分之三处。
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳萃取装置的分离换热系统,其特征在于:所述二次分离罐二氧化碳进气口伸入罐体内四分之三处。
4.根据权利要求2或3所述的超临界二氧化碳萃取装置的分离换热系统,其特征在于:所述二级分离罐外层连接冷凝水回收罐。
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