NL9202149A

NL9202149A - Method and device for separating a mixture or extracting a material.

Info

Publication number: NL9202149A
Application number: NL9202149A
Authority: NL
Original assignee: Geert Feye Woerlee
Priority date: 1992-12-11
Filing date: 1992-12-11
Publication date: 1994-07-01
Also published as: AU5719994A; WO1994013377A1

Description

Titel:Title:

Werkwijze en inrichting voor het scheiden van een mengsel of het extraheren van een materiaal.Method and device for separating a mixture or extracting a material.

De uitvinding betreft een werkwijze, zoals superkritische extractie, voor het scheiden van een mengsel of het extraheren van een materiaal, waarbij men tenminste de volgende stappen uitvoert: a) behandelen van het mengsel of het materiaal met een extractiefluïdum in een behandelingsvat, waarbij dit extractiefluïdum produkt uit het mengsel of materiaal meesleept, wat een beladen extractiefluïdum oplevert, dat uit het behandelingsvat wordt afgevoerd, b) afscheiden van produkt uit het beladen extractiefluïdum, hetgeen een aan produkt verarmd extractiefluïdum oplevert, c) vergroten van de dichtheid van het verarmde extractiefluïdum van stap b) en terugvoer daarvan naar het behandelingsvat.The invention relates to a method, such as supercritical extraction, for separating a mixture or extracting a material, wherein at least the following steps are carried out: a) treating the mixture or material with an extraction fluid in a treatment vessel, wherein this extraction fluid entrained product from the mixture or material, yielding a charged extraction fluid, which is discharged from the treatment vessel, b) separating product from the charged extraction fluid, yielding a product-depleted extraction fluid, c) increasing the density of the depleted extraction fluid from step b) and its return to the treatment vessel.

Een dergelijke werkwijze is algemeen bekend. Bijvoorbeeld bij superkritische extractie neemt een superkritisch fluïdum, dwz. een fluïdum, zoals kooldioxide, in superkritische toestand, met hoge dichtheid in een behandelingsvat produkt uit een mengsel of materiaal op. Vervolgens wordt het aan produkt verrijkte extractiefluïdum uit het behandelingsvat afgevoerd, waarna de druk van het fluïdum wordt verlaagd, waardoor de dichtheid (en daarmee het oplossend vermogen hiervan) afneemt, zodat produkt uit het extractiefluïdum wordt afgescheiden. Afscheiding van produkt uit het extractiefluïdum is onder omstandigheden, zoals bij hoge drukken van bijvoorbeeld 300 bar, ook mogelijk door de dampspanning te verlagen door de temperatuur te verlagen. Na de afscheidingsstap wordt de dichtheid (en daarmee het oplossend vermogen) van het aan produkt verarmde extractiefluïdum vergroot door dit fluïdum te comprimeren, waarna het extractiefluïdum weer naar het behandelingsvat wordt gevoerd om produkt op te nemen. Het grotendeels onder hoge druk staande extractiefluïdum wordt hierbij door middel van pompen en compresssoren getransporteerd. Waarbij tijdens het gehele proces zeer grote drukverschillen in het extractiefluïdum optreden.Such a method is generally known. For example, in supercritical extraction, it takes a supercritical fluid, ie. a supercritical, high density fluid, such as carbon dioxide, in a treatment vessel containing product from a mixture or material. Subsequently, the product-enriched extraction fluid is discharged from the treatment vessel, after which the pressure of the fluid is reduced, so that the density (and thus the dissolving power thereof) decreases, so that the product is separated from the extraction fluid. Separation of product from the extraction fluid is also possible under conditions, such as at high pressures of, for example, 300 bar, by lowering the vapor pressure by lowering the temperature. After the separation step, the density (and thus the dissolving power) of the product-depleted extraction fluid is increased by compressing this fluid, after which the extraction fluid is returned to the treatment vessel to take up product. The extraction fluid, which is largely under high pressure, is transported by means of pumps and compressors. Where very large pressure differences occur in the extraction fluid throughout the process.

Het nadeel van de bekende werkwijze is dat aan de benodigde pompen en compressoren, mede tengevolge van de hoge werkdruk, hoge eisen worden gesteld. Verder zijn de benodigde compressoren en pompen zeer kostbaar en verbruiken ze bovendien veel energie.The drawback of the known method is that high demands are made on the pumps and compressors required, partly due to the high working pressure. Furthermore, the required compressors and pumps are very expensive and also consume a lot of energy.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel deze nadelen op te heffen. Dit wordt bereikt doordat in stap c) de dichtheid van het verarmde extractiefluïdum wordt vergroot door dit fluïdum te koelen, en doordat dit extractiefluïdum wordt verhit op een plaats in de ruimte, die bijvoorkeur lager ligt dan de plaats waar het koelen van stap c) wordt uitgevoerd. Met stuwmiddelen, zoals ventilatoren, kan het transport van het extractiefluïdum zo nodig worden bevorderd.The present invention aims to overcome these drawbacks. This is achieved in that in step c) the density of the depleted extraction fluid is increased by cooling this fluid, and in that this extraction fluid is heated at a location in the space, which is preferably lower than the location where cooling in step c) is executed. Propellants, such as fans, can assist in transporting the extraction fluid if necessary.

Door het extractiefluïdum op deze wijze te koelen en te verhitten, worden enerzijds de voor het extractieproces benodigde dichtheidsverschillen van het extractiefluïdum teweeg gebracht, anderzijds ontstaat er een natuurlijke convectie, die verrasenderwijs het transport van het extractiefluïdum tussen de verschillende stappen bewerkstelligt. Deze natuurlijke convectie is toe te schrijven aan de dichtheidsverschillen en/of temperatuursverschillen. Hierdoor zijn pompen en compressoren om het extractiefluïdum tussen de verschillende stappen te transporteren overbodig.By cooling and heating the extraction fluid in this way, on the one hand the density differences of the extraction fluid required for the extraction process are brought about, on the other hand a natural convection is created, which surprisingly effects the transport of the extraction fluid between the different steps. This natural convection is due to the density differences and / or temperature differences. This eliminates the need for pumps and compressors to transport the extraction fluid between the different steps.

Het verhitten van het extractiefluïdum vindt bij voorkeur voor en/of na het behandelingsvat plaats. Door het extractiefluïdum voor het behandelingsvat te verhitten, is het exttractiefluïdum op een voor extractie geschikte temperatuur te brengen, terwijl door verhitting na het behandelingsvat de belading van het extractiefluïdum kan worden verkleind. Door op tenminste een van deze plaatsen te verwarmen, wordt een natuurlijke circulatie van het extractiefluïdum teweeggebracht.Heating of the extraction fluid preferably takes place before and / or after the treatment vessel. By heating the extraction fluid for the treatment vessel, the extraction fluid can be brought to a temperature suitable for extraction, while heating the extraction fluid can be reduced by heating after the treatment vessel. Heating in at least one of these locations creates a natural circulation of the extraction fluid.

Maar ook kan het verhitten van het extractiefluïdum in, bij voorkeur bovenin, het behandelingsvat plaats vinden. Hierdoor wordt op voordelige wijze in het behandelingsvat een reflux teweeg gebracht, waardoor een scheidingsvat met een extra voorzieningen voor de reflux naar het behandelingsvat overbodig is. Scheidingsvat en behandelingsvat kunnen dan worden geïntegreerd.However, the extraction fluid can also be heated in, preferably at the top, the treatment vessel. This advantageously causes a reflux in the treatment vessel, whereby a separating vessel with additional provisions for reflux to the treatment vessel is superfluous. Separation vessel and treatment vessel can then be integrated.

Volgens de uitvinding kan het extractiefluïdum op voordelige wijze in stap b) worden verhit. Door het verhitten wordt de dichtheid verlaagd, waardoor produkt uit het beladen extractiefluïdum wordt afgescheiden. Door tijdens stap b) te verhitten wordt dus het voor het transport van het extractiefluïdum benodigde verhitten op voordelige wijze gecombineerd Biet het afscheiden van produkt.According to the invention, the extraction fluid can be advantageously heated in step b). The density is lowered by heating, whereby product is separated from the charged extraction fluid. Thus, by heating during step b), the heating required for the transport of the extraction fluid is advantageously combined. Beet separating product.

Volgens een verdere voordelige werkwijze volgens de uitvinding wordt het extractiefluïdum na het koelen van stap c) in een buffer geleid, en vanuit dit buffer teruggevoerd naar het behandelingsvat, waarbij de af voer van het buffer lager ligt dan de toevoer van het buffer. In een dergelijk buffer wordt ten gevolge van de zwaartekracht door het extractiefluïdum een druk opgebouwd, die het transport naar het behandelingsvat bevordert. Een dergelijk buffer kan bijvoorbeeld een vertikaal opgesteld cilindervormig element, zoals een buis omvatten.According to a further advantageous method according to the invention, the extraction fluid after cooling of step c) is fed into a buffer and returned from this buffer to the treatment vessel, the discharge of the buffer being lower than the supply of the buffer. A pressure builds up in such a buffer as a result of gravity due to the extraction fluid, which promotes transport to the treatment vessel. Such a buffer can for instance comprise a vertically arranged cylindrical element, such as a tube.

Volgens de uitvinding is het zeer voordelig als het koelen in stap c) en het op een lagere plaats verhitten van het extractiefluïdum plaats vindt met behulp van warmte-uitwisselaars. Met dergelijke warmte-uitwisselaars laat de temperatuur van het extractiefluïdum, en dus het extractieproces en het transport van het extractiefluïdum zich gemakkelijk regelen.According to the invention, it is very advantageous if the cooling in step c) and the extraction fluid are heated to a lower location by means of heat exchangers. With such heat exchangers, the temperature of the extraction fluid, and thus the extraction process and the transport of the extraction fluid, can be easily controlled.

Het is hierbij zeer voordelig als enerzijds het extractiefluïdum door deze warmte-uitwisselaars stroomt, en anderzijds een hulpfluïdum, waarbij deze fluïda de warmte-uitwisselaars in tegengestelde richting doorstromen. Het hulpfluïdum kan hierbij op in hoofdzaak atmosferische omstandigheden worden gehouden, hetgeen zeer voordelig is met betrekking tot de voor het hulpfluïdum benodigde pompen, leidingen, verwarmings-en/of koelmiddelen etc. Het is hierbij extra voordelig als het hulpfluïdum in een rondgaande kring, waarin de warmte-uitwisselaars zijn opgenomen, wordt rondgetransporteerd. Op deze wijze wordt de in Stap c) uit het extractiefluïdum opgenomen warmte benut om het extractiefluïdum op een lagere plaats in de ruimte te verhitten. Hetgeen de voor het uitvoeren van de werkwijze benodigde toe te voeren energie vermindert.It is very advantageous if the extraction fluid flows through these heat exchangers on the one hand, and an auxiliary fluid on the other hand, whereby these fluids flow through the heat exchangers in the opposite direction. The auxiliary fluid can hereby be kept at substantially atmospheric conditions, which is very advantageous with regard to the pumps, pipes, heating and / or cooling means required for the auxiliary fluid, etc. It is hereby extra advantageous if the auxiliary fluid is in a circulating circuit, in which the heat exchangers are included, it is transported round. In this manner, the heat absorbed from the extraction fluid in Step c) is utilized to heat the extraction fluid at a lower location in the room. Which reduces the energy to be supplied for carrying out the method.

Verder is het volgens de uitvinding zeer voordelig als men de temperatuur van het hulpfluïdum regelt door dit te verhitten en/of te koelen. Op deze wijze is via het hulpfluïdum het scheidings- of extractieproces op energetisch gunstige wijze te regelen.Furthermore, according to the invention it is very advantageous if the temperature of the auxiliary fluid is controlled by heating and / or cooling it. In this way, the separation or extraction process can be controlled in an energetically favorable manner via the auxiliary fluid.

Volgens de uitvinding is het zeer voordelig als het maximale drukverschil van het extractiefluïdum ten hoogste vijf bar is, of als het maximale drukverschil (APmax) van het extractiefluïdum voldoet aan de betrekking: APmax £ Hk x g x pk waarbij Hk de hoogte is waarop het koelen van stap c) plaatsvindt, g de gravitatieversnelling, en pk de dichtheid van het extractiefluïdum na het koelen van stap c).According to the invention it is very advantageous if the maximum pressure difference of the extraction fluid is at most five bar, or if the maximum pressure difference (APmax) of the extraction fluid satisfies the relation: APmax £ Hk xgx pk where Hk is the height at which the cooling of step c) takes place, g the gravitational acceleration, and pk the density of the extraction fluid after cooling step c).

Dergelijke geringe drukverschillen zijn verrassenderwijs voldoende om het extractiefluïdum tussen de verschillende stappen te transporteren, waarbij deze drukverschillen doormiddel van verhitten en koelen en/of eenvoudige stuwmiddelen in stand zijn te houden. Met maximaal drukverschil van het extractiefluïdum wordt hierbij het grootste drukverschil bedoeld tussen twee plaatsen in het circuit, waardoor het extractiefluïdum wordt getransporteerd.Surprisingly, such small pressure differences are sufficient to transport the extraction fluid between the various steps, these pressure differences being maintained by heating and cooling and / or simple propellants. Maximum pressure difference of the extraction fluid is understood to mean the largest pressure difference between two places in the circuit, through which the extraction fluid is transported.

Verder betreft de uitvinding een inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding. Een dergelijke inrichting omvat: een behandelingsvat, waarin het extractiefluïdum produkt uit het mengsel of materiaal opneemt, afscheidingsmiddelen om in het extractiefluïdum opgenomen produkt hieruit af te scheiden, hetgeen een aan produkt verarmd extractiefluïdum oplevert, koelmiddelen om het verarmde extractiefluïdum te koelen, en verwarmingsmiddelen om het extractiefluïdum te verhitten.The invention further relates to a device for applying the method according to the invention. Such a device comprises: a treatment vessel, in which the extraction fluid absorbs product from the mixture or material, separating means for separating product contained in the extraction fluid therefrom, yielding a product-depleted extraction fluid, cooling means for cooling the depleted extraction fluid, and heating means for heat the extraction fluid.

De koelmiddelen zijn hierbij aangebracht op een plaats in de ruimte, die hoger ligt dan die van de verwarmingsmiddelen. En de verwarmingsmiddelen zijn bij voorkeur vlak voor en/of na het behandelingsvat, en/of hierin, aangebracht. Verder is het voordelig als de scheidingsmiddelen verwarmingsmiddelen omvatten.The cooling means are here arranged at a location in the space which is higher than that of the heating means. And the heating means are preferably arranged just before and / or after the treatment vessel, and / or herein. It is furthermore advantageous if the separating means comprise heating means.

Volgens een voordelige uitvoeringsvorm omvat de inrichting een buffer met een vanaf de koelmiddelen komende toevoer en een naar het behandelingsvat gaande afvoer, waarbij de afvoer lager ligt dan de toevoer. In een dergelijk buffer, bijvoorbeeld in de vorm van een zich in vertikale richting uitstrekkend buisvormig deel, wordt, zoals in een watertoren, onder invloed van de zwaartekracht een druk opgebouwd, die het transport van het fluïdum bevordert.According to an advantageous embodiment, the device comprises a buffer with a supply coming from the cooling means and a discharge going to the treatment vessel, the discharge being lower than the supply. In such a buffer, for instance in the form of a tubular part extending in a vertical direction, a pressure is built up, as in a water tower, under the influence of gravity, which promotes the transport of the fluid.

Bij een inrichting volgens de uitvinding omvatten de koel- en verwarmingsmiddelen bij voorkeur tenminste twee warmte-uitwisselaars, die op voordelige wijze in tegengestelde richting worden doorstroomd, enerzijds door het extractiefluïdum, en anderzijds door een hulpfluïdum, dat in een in hoofzaak gesloten kring wordt rondgeleid. Door middel van in deze kring aangebrachte regelbare, extra koel- en verwarmingsmiddelen is het gehele scheidingsproces via het hulpfluïdum te regelen.In a device according to the invention, the cooling and heating means preferably comprise at least two heat exchangers, which are advantageously flowed in the opposite direction, on the one hand through the extraction fluid, and on the other hand through an auxiliary fluid, which is circulated in a substantially closed circuit . The entire separation process can be controlled via the auxiliary fluid by means of adjustable additional cooling and heating means arranged in this circuit.

In het nu volgende zal de uitvinding aan de hand van een tekening nader worden toegelicht. Hierin toont: - figuur 1 in schematische weergave een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting voor de werkwijze volgens de uitvinding, figuur 2 in schematische weergave een tweede ui tvoeringsvoorbeeld vein een inrichting voor de werkwijze volgens de uitvinding, en figuur 3 in schematische weergave een derde uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting voor de werkwijze volgens de uitvinding.The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing. Herein: figure 1 shows in schematic representation a first exemplary embodiment of a device for the method according to the invention, figure 2 in schematic representation a second exemplary embodiment in a device for the method according to the invention, and figure 3 in schematic representation a third exemplary embodiment of an apparatus for the method according to the invention.

Figuur 1 toont een schematische weergave van een extractie-proces en inrichting voor het scheiden van produktmengsels, waarbij de vereiste zuiverheid van zowel het uiteindelijke topprodukt als het uiteindelijke bodemprodukt worden bereikt, door een gedeelte van het topprodukt terug te voeren naar het behandelingsvat. Hierbij wordt met toevoermiddelen 1 (omvattende een pomp en leidingen) bij punt 50 een mengsel aan het behandelingsvat 2 toegevoerd. Dit behandelingsvat, waarin stap a) plaatsvindt, omvat een gepakte kolom, waaraan via leiding 3 extractiefluïdum wordt toegevoerd. Dit extractiefluïdum neemt in het behandelingsvat produkt uit het mengsel op.Figure 1 shows a schematic of an extraction process and apparatus for separating product mixtures, achieving the required purity of both the final overhead product and the final bottom product, by returning a portion of the overhead product to the treatment vessel. In this case, a mixture is supplied to the treatment vessel 2 at point 50 with feed means 1 (comprising a pump and pipes). This treatment vessel, in which step a) takes place, comprises a packed column, to which extraction fluid is supplied via line 3. This extraction fluid absorbs product from the mixture in the treatment vessel.

Vervolgens wordt dit beladen extractiefluïdum via leidingen 4 naar een warmte-uitwisselaar 5 gevoerd, waar stap b) plaats vindt. In warmte-uitwisselaar 5 wordt het beladen extractiefluïdum verhit, waardoor de dichtheid van het extractiefluïdum afneemt, en hieruit tenminste een gedeelte van het hierin opgenomen produkt wordt via leiding 51 afgescheiden. Dit afgescheiden produkt wordt door middel van een overloopinrichting 12 gesplitst in topprodukt, dat via leiding 43 naar een opslag wordt gevoerd, en een stroom, die via leiding 44 naar het behandelingsvat wordt teruggevoerd, zodat er bovenin het behandelingsvat een vloeistofstroom ontstaat, die in tegenstroom is met het extractiefluïdum. Het bodemprodukt wordt via leiding 42 naar een opslag gevoerd.Subsequently, this charged extraction fluid is led via lines 4 to a heat exchanger 5, where step b) takes place. In heat exchanger 5, the charged extraction fluid is heated, thereby decreasing the density of the extraction fluid, and at least a portion of the product contained therein is separated from this via line 51. This separated product is split by means of an overflow device 12 into top product, which is fed to a storage via line 43, and a stream, which is returned to the treatment vessel via line 44, so that a liquid stream is created at the top of the treatment vessel, which is countercurrent with the extraction fluid. The bottom product is fed to a storage via line 42.

Na warmte-uitwisselaar 5 gaat het van produkt ontdane of aan produkt verarmde extractiefluïdum via leidingen 6 verder naar warmte-uitwisselaar 7· In warmte-uitwisselaar 7 vindt vervolgens stap c) plaats. Het extractie-fluïdum wordt hier gekoeld, waarbij de dichtheid van het extractiefluïdum toeneemt. Vanuit de warmte-uitwisselaar 7 wordt het gekoelde extractiefluïdum via leiding 8 van bovenaf aan het buffer 9 toegevoerd. Het extractiefluïdum verzamelt zich in dit buffer op een manier zoals in een watertoren, waardoor onder in het buffer 9 een hogere druk ontstaat dan boven in het buffer. Deze druk bevordert de af voer van extractiefluïdum uit het buffer 9 via leidingen 10 en 3 naar het behandelingsvat 2. Door middel van warmte-uitwisselaar 11 is het extractiefluïdum op een voor de behandeling in het behandelingsvat 2 geschikte temperatuur te brengen door het extractiefluïdum hiermee te verhitten (of eventueel te koelen).After heat exchanger 5, the depleted or depleted product extraction fluid continues via lines 6 to heat exchanger 7. In heat exchanger 7, step c) then takes place. The extraction fluid is cooled here, the density of the extraction fluid increasing. From the heat exchanger 7, the cooled extraction fluid is supplied to the buffer 9 from above via line 8. The extraction fluid collects in this buffer in a manner similar to a water tower, so that a higher pressure is created at the bottom of the buffer 9 than at the top of the buffer. This pressure promotes the extraction of extraction fluid from the buffer 9 via lines 10 and 3 to the treatment vessel 2. By means of heat exchanger 11, the extraction fluid can be brought to a temperature suitable for the treatment in the treatment vessel 2 by using the extraction fluid with it. heating (or possibly cooling).

Volgens de uitvinding is de warmte-uitwisselaar 7. waarin het koelen van stap c) plaats vindt, hoger gelegen dan warmte-uitwisselaar 5. waarin het extractiefluïdum wordt verhit. (Hierbij wordt met hoger gelegen de plaats ten opzicht van bijvoorbeeld de grond bedoeld, dwz. warmte-uitwisselaar 7 is bijvoorbeeld 20 meter boven de grond aangebracht en warmte-uitwisselaar 5 bijvoorbeeld 5 meter lager, op 15 meter boven de grond.) Door geschikte plaatsing van warmte-uitwisselaar 7 boven warmte-uitwisselaar 5 en de werking van deze warmte-uitwisselaars wordt in het extractiefluïdum een natuurlijke convectie teweeggebracht, welke voldoende is om de weerstand van leidingen, behandelingsvat, warmte-uitwisselaars etc. te overwinnen, zodat het extractiefluïdum ten gevolge van deze natuurlijke convectie van de ene stap naar de andere stap wordt getransporteerd.According to the invention, the heat exchanger 7. in which the cooling of step c) takes place is situated higher than the heat exchanger 5. in which the extraction fluid is heated. (Hereby the location relative to, for example, the ground is meant, ie heat exchanger 7 is for instance 20 meters above the ground and heat exchanger 5 is for instance 5 meters lower, at 15 meters above the ground.) By suitable Placing heat exchanger 7 above heat exchanger 5 and the operation of these heat exchangers creates a natural convection in the extraction fluid, which is sufficient to overcome the resistance of pipes, treatment vessel, heat exchangers, etc., so that the extraction fluid is transported from one step to another as a result of this natural convection.

De warmte-uitwisselaars 5« 7 sn 11 worden enerzijds doorstroomd door het extractiefluïdum en anderzijds door een hulpfluïdum, dat door een in hoofdzaak gesloten kring van leidingen 20-26 tegen de klok in wordt rondgepomt door middel van een pomp 30· Verder zijn in de kring voor het hulpfluïdum extra koel- en verwarmingsmiddelen 31» 32 en 33 (waarvan 31 koelt, 32 verhit en 33 koelt of verhit) opgenomen, waarmee de temperatuur van het hulpfluïdum is te regelen. Door middel van het hulpfluïdum en de extra koel- en verwarmingsmiddelen is op energetisch voordelige wijze het gehele proces te regelen.The heat exchangers 5 «7 sn 11 are flowed through on the one hand through the extraction fluid and on the other hand through an auxiliary fluid, which is circulated counterclockwise through a substantially closed circuit of pipes 20-26 by means of a pump 30 · Further in the circuit for the auxiliary fluid additional cooling and heating means 31, 32 and 33 (of which 31 cools, 32 heated and 33 cools or heated), with which the temperature of the auxiliary fluid can be controlled. The entire process can be controlled in an energy-efficient manner by means of the auxiliary fluid and the additional cooling and heating means.

Op het hoogste punt in het circuit van het extractiefluïdum, kan een klep 4l worden geopend, zodat hier opgehoopte gassen, zoals stikstof en zuurstof, kunnen worden afgevoerd. Op het laagste punt van het circuit is een soortgelijke klep 40 aangebracht om door het extractiefluïdum meegevoerd (onoplosbaar) materiaal te kunnen afvoeren. Door leiding 52 kan inert gas direct vanuit buffer 9 naar klep 4l stromen. Bovendien zorgt deze leiding 52 ervoor, dat er een constant drukverschil over warmtewisselaar 7 staat, zodat er geen terugstroming in de warmtewisselaar plaatsvindt. Dit laatste kan met name een probleem zijn bij twee fasen stromingen zoals in het nog te beschrijven voorbeeld 2.At the highest point in the extraction fluid circuit, a valve 41 can be opened so that accumulated gases such as nitrogen and oxygen can be discharged here. At the lowest point of the circuit, a similar valve 40 is provided in order to be able to discharge (insoluble) material entrained by the extraction fluid. Inert gas can flow directly from buffer 9 to valve 41 through conduit 52. In addition, this conduit 52 ensures that there is a constant pressure difference over heat exchanger 7, so that no backflow takes place in the heat exchanger. The latter can be a problem in particular with two-phase flows, as in example 2 to be described.

In het circuit voor het extractiefluïdum zijn geen compressoren en pompen nodig, welke tengevolge van de hoge werkdruk zeer complex en kostbaar zouden zijn. Voor de in het circuit van het hulpfluïdum opgenomen pomp, extra verwarmings- en koelmiddelen zijn, tengevolge van de hier heersende bij benadering atmosferische omstandigheden, betrekkelijk eenvoudige en goedkope middelen te gebruiken.The extraction fluid circuit does not require compressors and pumps, which would be very complex and expensive due to the high operating pressure. For the pump included in the auxiliary fluid circuit, additional heating and cooling means are relatively simple and inexpensive to use, due to the approximate atmospheric conditions prevailing here.

Figuur 2 toont schematisch een inrichting en proces volgens de uitvinding, welke in hoofdzaak van die in figuur 1 verschillen in dat warmte-uitwisselaar 5 is vervangen door een verdampingsvat 5' mét daarin een door het hulpfluïdum doorstroomd verwarmingselement 55· De overige verwijzingscijfers zijn dan ook hetzelfde. De inrichting en het proces volgens figuur 2 zijn in het bijzonder geschikt om bij afvoer 42 een zuiver bodemprodukt te verkrijgen.Figure 2 schematically shows an apparatus and process according to the invention, which differ substantially from that in figure 1 in that heat exchanger 5 has been replaced by an evaporation vessel 5 'containing a heating element 55 through which the auxiliary fluid flows. The other reference numbers are therefore the same. The device and the process according to figure 2 are particularly suitable for obtaining a pure bottom product at discharge 42.

Figuur 3 toont schematisch een inrichting en proces volgens de uitvinding, welke in hoofdzaak van die in figuur 1 verschillen in dat warmte-uitwisselaar 5 is vervangen door twee absorptievaten 5"» waarin stap b) plaats vindt. Daar het hulpfluïdum hierbij in stap b) geen warmte met het extractiefluïdum hoeft uit te wisselen, is het circuit van het hulpfluïdum enigszins gewijzigd. Vanaf warmte-uitwisselaar 7 wordt het hulpfluïdum nu via leiding 22'' direct naar pomp 30 geleid, vanaf pomp 30 via leiding 23’' naar een verwarmings- (of eventueel koel-) middel 32", en vervolgens via leiding 2k" naar warmte-uitwisselaar 11, waarmee het extractiefluïdum wordt verwarmd. Tussen warmte-uitwisselaar 11 en warmte-uitwisselaar 7 komt het circuit van het hulpfluïdum overeen met dat in figuur 1. Verder monden de toevoermiddelen 1 uit aan de bovenzijde van het behandelingsvat. Bij de absorptievaten 5'' zijn kleppen 60 en 61 en leidingen 62-65 aangebracht om het extractiefluïdum naar keuze door het ene of andere absorptievat te leiden.Figure 3 schematically shows an apparatus and process according to the invention, which differ substantially from that in figure 1 in that heat exchanger 5 has been replaced by two absorption vessels 5 in which step b) takes place, since the auxiliary fluid herein in step b) does not need to exchange heat with the extraction fluid, the auxiliary fluid circuit has changed slightly.From heat exchanger 7, the auxiliary fluid is now conducted via line 22 '' directly to pump 30, from pump 30 via line 23 '' to a heater - (or optional coolant) 32 ", and then via line 2k" to heat exchanger 11, with which the extraction fluid is heated. Between heat exchanger 11 and heat exchanger 7, the auxiliary fluid circuit corresponds to that in figure 1. Furthermore, the feed means 1 open out at the top of the treatment vessel. Valves 60 and 61 and pipes 62-65 are arranged at the absorption vessels 5 '' around the extraction fluid of choice. r to run some absorber.

Een inrichting of proces volgens figuur 3 is bijvoorbeeld geschikt om vervuilingen of verontreinigingen uit processtromen te verwijderen. Hierbij worden vervuilingen of verontreinigingen in een absorptievat, met bijvoorbeeld een silicagelbed en/of aktief koolstofbed verwijderd uit het extractiefluïdum, dat in het behandelingsvat is beladen met vervuilingen of verontreinigingen uit de via toevoermiddelen 1 toegevoerde processtroom. Indien een absorptiebed is verzadigd kan door middel van kleppen 60 en 6l worden overgeschakeld op het absorptiebed in het andere absorptievat, waarbij daarna het eerste absorptiebed of vat kan worden vervangen of gereinigd.An apparatus or process according to figure 3 is suitable, for example, for removing contamination or impurities from process flows. Here, impurities or impurities in an absorption vessel, for example with a silica gel bed and / or active carbon bed, are removed from the extraction fluid, which is loaded in the treatment vessel with impurities or impurities from the process stream supplied via supply means 1. If an absorption bed is saturated, it is possible to switch to the absorption bed in the other absorption vessel by means of valves 60 and 6l, after which the first absorption bed or vessel can be replaced or cleaned.

VOORBEELD 1EXAMPLE 1

Met een inrichting volgens figuur 1 is bijvoorbeeld een vluchtige component uit een mengsel van minder vluchtige componenten te scheiden, waarbij kooldioxide als extractiefluïdum wordt gebruikt. Een voorbeeld hiervan is de in de (petro-)chemische industrie veel voorkomende scheiding van alkaanmengsels. Via toevoermiddelen 1 wordt aan het behandelingsvat (extractiekolom) 2 een voedingsstroom met mengsel toegevoerd, welke bestaat uit 25# tetradecaan (moleculair gewicht 198), 25# hexadecaan (moleculair gewicht 226) en 50# zwaardere componenten. De condities bij het afscheiden van tetradecaan uit dit mengsel zijn: extractiefluïdum: kooldioxide met gemiddelde druk 100 barWith a device according to figure 1, for example, a volatile component can be separated from a mixture of less volatile components, wherein carbon dioxide is used as the extraction fluid. An example of this is the separation of alkane mixtures that is common in the (petro-) chemical industry. A feed stream with mixture, which consists of 25 # tetradecane (molecular weight 198), 25 # hexadecane (molecular weight 226) and 50 # heavier components, is supplied via feed means 1 to the treatment vessel (extraction column) 2. The conditions for separating tetradecane from this mixture are: extraction fluid: carbon dioxide with average pressure 100 bar

behandelingsvat 2: temperatuur T2 = 40°Ctreatment vessel 2: temperature T2 = 40 ° C

dichtheid extractiefluïdum p2 = 623 kg/m3 leiding 6: temperatuur = 80°Cextraction fluid density p2 = 623 kg / m3 line 6: temperature = 80 ° C

dichtheid extractiefluïdum p6 = 221 kg/m3 buffer 9· temperatuur T9 = 5°Cextraction fluid density p6 = 221 kg / m3 buffer 9 · temperature T9 = 5 ° C

dichtheid extractiefluïdum p9 = 948 kg/m3 plaats warmte-uitwisselaar 11: zu = 0 m (op de grond) plaats warmte-uitwisselaar 5: z5 = 20 m (boven de grond) plaats warmte-uitwisselaar z7 = 25 m (boven de grond)density extraction fluid p9 = 948 kg / m3 place heat exchanger 11: zu = 0 m (on the ground) place heat exchanger 5: z5 = 20 m (above ground) place heat exchanger z7 = 25 m (above ground) )

Hierbij kan het voor transport van het extractiefluïdum beschikbare drukverschil (ΔΡ) worden berekend via :The differential pressure (ΔΡ) available for the transport of the extraction fluid can be calculated via:

waarin g de gravitatie-versnelling is.where g is the gravitational acceleration.

De zuiverheden die met dit proces zijn te bereiken, kunnen via standaardmethodes worden berekend. De relatieve oplosbaarheid van tetradecaan ten opzichte van hexadecaan in het extractiefluïdum bedraagt bij de gegeven condities 1,37· Dit betekent dat in.de fluïdumfase 1,37 keer zoveel tetradecaan als hexadecaan oplost. Wanneer er via overloopinrichting 12 en leiding 44 negentien maal zoveel naar het behandelingsvat 2 wordt teruggevoerd als er via leiding 43 als topprodukt wordt afgevoerd, kunnen de volgende composities, uitgedrukt in gewichtsprocenten, worden berekend:The purities that can be achieved with this process can be calculated using standard methods. The relative solubility of tetradecane to hexadecane in the extraction fluid under the given conditions is 1.37. This means that in the fluid phase, 1.37 times as much tetradecane as hexadecane dissolves. When nineteen times as much is returned to treatment vessel 2 via overflow device 12 and line 44 as is discharged as top product via line 43, the following compositions, expressed in weight percent, can be calculated:

De topstroom door leiding 43 bevat 20,8% van het door leiding 50 aan het behandelingsvat toegevoerde mengsel. De compositie van het topproduct dat via leiding 43 wordt afgevoerd, is na verwijdering van de kooldioxide uit dit topprodukt:The overhead flow through line 43 contains 20.8% of the mixture fed through line 50 to the treatment vessel. After the removal of the carbon dioxide from this top product, the composition of the top product that is removed via line 43 is:

Tetradecaan: 99,0%Tetradecane: 99.0%

Hexadecaan: 1,0%Hexadecane: 1.0%

De bodemstroom door leiding 42 bevat 79,2.% van het door leiding 50 in het behandelingsvat binnenkomende mengsel. De compositie van het bodemproduct dat via leiding 42 wordt afgevoerd, is na verwijdering van de kooldioxide uit dit topprodukt:The bottom stream through line 42 contains 79.2% of the mixture entering line 15 through the treatment vessel. The composition of the bottom product that is removed via line 42 after removal of the carbon dioxide from this top product is:

Tetradecaan: 5 * 6#Tetradecane: 5 * 6 #

Hexadecaan: 31.3#Hexadecane: 31.3 #

Zwaardere Alkanen: 63,1#Heavier Alkanes: 63.1 #

De compositie van het via leiding 6 naar de buffer afgevoerde extractiefluïdum is:The composition of the extraction fluid removed via line 6 to the buffer is:

Tetradecaan: 0,42#Tetradecane: 0.42 #

Hexadecaan: 0,00l6# (16 ppm)Hexadecane: 0.00l6 # (16 ppm)

Kooldioxide: 99.58#·Carbon dioxide: 99.58 #

In de vloeistof stroom, die in de kolom naar beneden stroomt en via leiding 42 wordt afgevoerd, is 40# kooldioxide opgelost. In de stroom, die in de warmtewisselaar 5 naar beneden stroomt, is 18# kooldioxide opgelost. De benodigde massa kooldioxide is 34 maal de massa van het via toevoermiddelen 1 als voeding toegevoerde mengsel. Voor de scheiding zijn 35 evenwichtstrappen nodig, waarvan er. 23 boven het punt 50» waar het als voeding toegevoerde mengsel het behandelingsvat binnen komt, en 12 onder het punt 50 zijn aangebracht. Ervan uitgaande dat voor een evenwichtstrap gemiddeld 50 cm pakking nodig is, betekent dit dat de totale gepakte hoogte van de kolom 17,5 m is. De in het bovenstaande beschreven scheidingswijze is in het bijzonder voordelig om een zuivere topstroom te creëren.40 # of carbon dioxide is dissolved in the liquid stream, which flows down the column and is discharged via line 42. In the stream, which flows down in the heat exchanger 5, 18 # of carbon dioxide is dissolved. The mass of carbon dioxide required is 34 times the mass of the mixture supplied as feed via feed means 1. Separation requires 35 steps of balance, of which there are. 23 above point 50 »where the mixture fed as feed enters the treatment vessel, and 12 are positioned below point 50. Assuming that an equilibrium step requires an average of 50 cm of packing, this means that the total packed height of the column is 17.5 m. The separation method described above is particularly advantageous to create a pure overhead stream.

VOORBEELD 2EXAMPLE 2

Met een inrichting volgens figuur 2 zijn vervuilingen uit stromen te verwijderen, waarbij in het bijzonder aan het bodemprodukt specifieke eisen, zoals grote zuiverheid, kunnen worden gesteld. Voorbeelden zijn de verwijdering van oplosmiddelen uit polymeren of de zuivering van grote produktstromen, die kleine vervuilingen bevatten. Een voorbeeld van de zuivering van grote produktstromen is de verwijdering van 0,1 # (1000 ppm) methylnaftaleen (moleculair gewicht 142) uit 99.9# octadecaan (moleculair gewicht 255) met behulp van kooldioxide. De vereiste zuiverheid wordt bereikt door de kooldioxide in een drie-fasen-systeem op te werken, zoals in verdampingsvat 5' van figuur 2 is geïllustreerd. Het procédé speelt zich in dit geval af onder de kritische temperatuur en druk, en is dus niet superkritisch. In het drie-fasen-systeem wordt de middelste fase 71 continu met vloeibaar aan produkt verrijkt kooldioxide uit het behandelingsvat 2 gevoed. De kooldioxide wordt door middel van verwarmingsspiraal 55 verdampt, zodat een gasvormige topfase 72 ontstaat. Doordat de gasvormige kooldioxide een veel kleinere dichtheid heeft, zal het aanzienlijk minder opgenomen (geextraheerd) produkt kunnen bevatten dan de vloeibare kooldioxide, waardoor een zuivere gasvormige topfase wordt verkregen. Door de verdamping van de kooldioxide zal de middelste fase oververzadigd raken met extractieproduct, waardoor het uit de oplossing condenseert en een zwaardere bodemfase 70 vormt. Bodemfase 70 bevat een relatief kleine hoeveelheid kooldioxide, zodat een zuiver extractieprodukt wordt verkregen. De condities waarbij deze scheiding wordt uitgevoerd zijn: extractiefluïdum: kooldioxide met gemiddelde druk 60 barPollutants can be removed from streams with a device according to figure 2, whereby specific requirements, such as high purity, can be imposed in particular on the soil product. Examples are the removal of solvents from polymers or the purification of large product streams containing small impurities. An example of the purification of large product streams is the removal of 0.1 # (1000 ppm) methylnaphthalene (molecular weight 142) from 99.9 # octadecane (molecular weight 255) using carbon dioxide. The required purity is achieved by working up the carbon dioxide in a three-phase system, as illustrated in evaporation vessel 5 'of Figure 2. In this case, the process takes place below the critical temperature and pressure, and is therefore not supercritical. In the three-phase system, the middle phase 71 is continuously fed from the treatment vessel 2 with liquid product-enriched carbon dioxide. The carbon dioxide is evaporated by means of heating coil 55, so that a gaseous top phase 72 is formed. Because the gaseous carbon dioxide has a much smaller density, it will be able to contain considerably less absorbed (extracted) product than the liquid carbon dioxide, so that a pure gaseous top phase is obtained. Evaporation of the carbon dioxide will cause the middle phase to become supersaturated with the extraction product, causing it to condense out of the solution and form a heavier bottom phase 70. Bottom phase 70 contains a relatively small amount of carbon dioxide, so that a pure extraction product is obtained. The conditions under which this separation is carried out are: extraction fluid: carbon dioxide with an average pressure of 60 bar

behandelingsvat 2: temperatuur T2=22°Ctreatment vessel 2: temperature T2 = 22 ° C

dichtheid extractiefluïdum p2=753 kg/m3 leiding 6: temperatuur 1^=22eCextraction fluid density p2 = 753 kg / m3 line 6: temperature 1 ^ = 22eC

dichtheid extractiefluïdum p6=209 kg/m3 buffer 9: temperatuur T9=OeCextraction fluid density p6 = 209 kg / m3 buffer 9: temperature T9 = OeC

dichtheid extractiefluïdum p9=949 kg/m3 plaats warmte-uitwisselaar 11: zu = 0 m (op de grond) plaats warmte-uitwisselaar 3' z5 = 20 m (boven de grond) plaats warmte-uitwisselaar 7' z7 = 25 m (boven de grond)density extraction fluid p9 = 949 kg / m3 place heat exchanger 11: zu = 0 m (on the ground) place heat exchanger 3 'z5 = 20 m (above ground) place heat exchanger 7' z7 = 25 m (above the ground)

Het voor transport van het extractiefluïdum beschikbare drukverschil kan hierbij worden berekend via :The differential pressure available for the transport of the extraction fluid can be calculated by:

waarin g de gravitatieversnelling is.where g is the gravitational acceleration.

De vereiste zuiverheid van het eindprodukt is zodanig, dat de gerecirculeerde kooldioxide in het verdampingsvat 5' via een drie-fasen-systeem wordt opgewerkt, zodat de onderin in het behandelingsvat 2 toegevoerde kooldioxide de gezuiverde octadecaan niet vervuilt. De relatieve oplosbaarheid van methylnaftaleen als octadecaan in het extractiefluïdum bedraagt onder deze condities 1,7. Dit betekent dat in het extractiefluïdum 1,7 keer zoveel methylnaftaleen ten opzichte van octadecaan oplost. Wanneer er via overloopinrichting 12 een reflux van 300 naar de bovenzijde van het behandelingsvat 2 wordt gerealiseerd, kunnen de volgende composities uitgedrukt in gewichtsprocenten, worden berekend:The required purity of the final product is such that the recycled carbon dioxide in the evaporation vessel 5 'is worked up via a three-phase system, so that the carbon dioxide introduced at the bottom of the treatment vessel 2 does not contaminate the purified octadecane. The relative solubility of methylnaphthalene as octadecane in the extraction fluid under these conditions is 1.7. This means that in the extraction fluid, 1.7 times as much methyl naphthalene dissolves relative to octadecane. When a reflux of 300 to the top of the treatment vessel 2 is realized via overflow device 12, the following compositions, expressed in weight percent, can be calculated:

De topstroom door leiding 43 bevat 0,3% van de door leiding 50 het behandelingsvat 2 binnenkomende produkstroom. Het topprodukt dat via leiding 43 wordt afgevoerd en zich als onderste fase in het verdampingvat bevindt heeft, na verwijdering van de kooldioxide uit dit topprodukt, de compositie:The overhead stream through line 43 contains 0.3% of the product stream entering line 2 through treatment vessel 2. After removal of the carbon dioxide from this top product, the top product which is discharged via line 43 and which is the bottom phase in the evaporation vessel, has the composition:

Methylnaftaleen: 10#Methyl Naphthalene: 10 #

Octadecaan: $0%Octadean: $ 0%

De vloeibare kooldioxide dat als middelste fase 71 in verdampingsvat 5' aanwezig is heeft de compositie:The liquid carbon dioxide, which is present in the middle phase 71 in evaporation vessel 5 ', has the composition:

Methylnaftaleen: 0,51%Methylnaphthalene: 0.51%

Octadecaan: 3,0%Octadecane: 3.0%

Kooldioxide: 96,435·Carbon dioxide: 96,435

De gasvormige kooldioxide, die als topfase 12 in het verdampingsvat 5’ aanwezig is en via leiding 6 wordt afgevoerd, heeft als compositie: Methylnaftaleen: 3»8ppmThe gaseous carbon dioxide, which is present as top phase 12 in the evaporation vessel 5 'and is discharged via line 6, has the composition: Methylnaphthalene: 3 »8ppm

Octadecaan: 4,9ppmOctadecane: 4.9ppm

Kooldioxide: 99.99913#Carbon dioxide: 99.99913 #

De bodemstroom door leiding 42 bevat 99,5# van de door leiding 50 aan hetbehandelingsvat 2 toegevoerde produktstroom. De compositie van het bodemprodukt dat via leiding 42 wordt afgevoerd is, na verwijdering van de kooldioxide uit dit topprodukt:The bottom stream through line 42 contains 99.5% of the product stream fed through line 50 to treatment vessel 2. The composition of the bottom product that is discharged via line 42, after removal of the carbon dioxide from this top product, is:

Methylnaftaleen: 5 ppmMethylnaphthalene: 5 ppm

Octadecaan: 99.9995#-Octadecane: 99.9995 # -

Het zo verkregen bodemprodukt is zeer zuiver. De benodigde massa kooldioxide is 30 maal de massa van de via toevoermiddelen 1 toegevoerde voeding. In de vloeistofstroom, die zich in het behandelingsvat naar beneden beweegt en via de leidingen 42 en 43 wordt afgevoerd is 50# kooldioxide opgelost. Voor de scheiding zijn 29 evenwichtstrappen nodig, waarvan er 10 boven het voedingspunt 50 en 19 beneden het voedingspunt 50 dienen te zitten. Hierbij is er van uitgegaan dat voor een evenwichtstrap gemiddeld 50 cm pakking nodig is, hetgeen neerkomt op een totale pakkingshoogte van 14,5 m. Deze scheiding is zeer voordelig om een zuivere bodemstroom te verkrijgen.The soil product thus obtained is very pure. The mass of carbon dioxide required is 30 times the mass of the feed supplied via supply means 1. 50 # of carbon dioxide is dissolved in the liquid stream, which moves downwards in the treatment vessel and is discharged via the lines 42 and 43. The separation requires 29 balance steps, 10 of which must be above the feed point 50 and 19 below the feed point 50. It is assumed here that an equilibrium step requires an average of 50 cm of packing, which amounts to a total packing height of 14.5 m. This separation is very advantageous to obtain a clean bottom stream.

VOORBEELD 3EXAMPLE 3

Met een inrichting volgens figuur 3 zijn geringe vervuilingen uit stromen te verwijderen. Voorbeelden hiervan zijn de verwijdering van oplosmiddelen uit polymeren, de verwijdering van nicotine uit tabak, de verwijdering van verontreinigingen uit processtromen of het schoonmaken van afvalwaterstromen. Het extractiefluïdum boven in het behandelingsvat 2 is beladen met uit het voedingsmateriaal, dat via toevoermiddelen 1 aan het behandelingsvat 2 is toegevoerd, verwijderde verontreiniging. Het extractiefluïdum wordt vervolgens gereinigd door dit over één of meer absorptievaten 5'' te leiden. Een absorptievat 5'' kan bijvoorbeeld een silicagelbed of actief koolbed bevatten. De keuze van het bed zal afhankelijk zijn van het te verwijderen produkt. Door het aanbrengen van twee of meer absorptievaten, kan als één absorptiebed is verzadigd met te verwijderen verontreiniging, een ander absorptievat in bedrijf worden genomen, waarna het verzadigde bed kan worden gereinigd of vervangen. Hierdoor kan de werkwijze continu worden toegepast. Een voorbeeld van het schoon maken van een vervuilde stroom is de verwijdering van de toxische componenten fenol, m-cresol en p-chlorofenol uit een waterstroom. De verontreinigingen worden op een koolbed geabsorbeerd. Indien de componenten fenol, m-cresol en p-chlorofenol allen in een hoeveelheid van 100 ppm in het afvalwater zijn opgelost, zijn deze componenten onder de volgende (superkritische) condities uit het water te verwijderen: extractiefluïdum: kooldioxide met gemiddelde druk 12k barWith a device according to figure 3, small contamination can be removed from flows. Examples include the removal of solvents from polymers, the removal of nicotine from tobacco, the removal of contaminants from process streams or the cleaning of waste water streams. The extraction fluid at the top of the treatment vessel 2 is charged with contamination removed from the feed material supplied to the treatment vessel 2 via feed means 1. The extraction fluid is then cleaned by passing it over one or more 5 '' absorbers. An absorption vessel 5 '' can contain, for example, a silica gel bed or an activated carbon bed. The choice of bed will depend on the product to be removed. By installing two or more absorption vessels, if one absorption bed is saturated with contamination to be removed, another absorption vessel can be put into operation, after which the saturated bed can be cleaned or replaced. The method can hereby be applied continuously. An example of cleaning a contaminated stream is the removal of the toxic components phenol, m-cresol and p-chlorophenol from a water stream. The impurities are absorbed on a carbon bed. If the components phenol, m-cresol and p-chlorophenol are all dissolved in the waste water in an amount of 100 ppm, these components can be removed from the water under the following (supercritical) conditions: extraction fluid: carbon dioxide with average pressure 12k bar

behandelingsvat 2: temperatuur T2= 40eCtreatment vessel 2: temperature T2 = 40eC

dichtheid extractiefluïdum p2= 727 kg/m3 leiding 6: temperatuur T6= 40®Cextraction fluid density p2 = 727 kg / m3 line 6: temperature T6 = 40®C

dichtheid extractiefluïdum p6= 727 kg/m3 buffer 9: temperatuur T9= 5eCextraction fluid density p6 = 727 kg / m3 buffer 9: temperature T9 = 5eC

dichtheid extractiefluïdum p9= 96^ kg/m3 plaats warmte-uitwisselaar 11: zn = 0 m (op de grond) plaats warmte-uitwisselaar 5: z5 = 10 m (boven de grond) plaats warmte-uitwisselaar 7ï z7 = 15 m (boven de grond)density extraction fluid p9 = 96 ^ kg / m3 place heat exchanger 11: zn = 0 m (on the ground) place heat exchanger 5: z5 = 10 m (above ground) place heat exchanger 7ï z7 = 15 m (above the ground)

Het voor transport van het extractiefluïdum beschikbare drukverschil kan worden berekend als:The differential pressure available for transporting the extraction fluid can be calculated as:

waarin g de gravitatieversnelling is.where g is the gravitational acceleration.

De fractie van een stof in de superkritische fluïdumfase ten opzichte van de fractie van een stof in de vloeistoffase zijn respectievelijk voor fenol, m-cresol en p-chlorofenol 1,27, 2,20 en 3,47. Met behulp van deze waarden zijn de fasen-evenwichten uit te rekenen. Wanneer de stroom extractiemiddel gelijk wordt genomen aan de hoeveelheid voeding en er in het behandelingsvat 2 zeven evenwichtstrappen aanwezig zijn, kunnen de composities van de verschillende stromen, uitgedrukt in gewichtsprocenten, berekend worden alsThe fraction of a supercritical fluid phase substance relative to the fraction of a liquid phase substance for phenol, m-cresol and p-chlorophenol are 1.27, 2.20 and 3.47, respectively. The phase equilibria can be calculated using these values. When the flow of extractant is taken equal to the amount of feed and seven equilibrium steps are present in the treatment vessel 2, the compositions of the different flows, expressed in weight percent, can be calculated as

De kooldioxide aan de top van het behandelingsvat 2 dat via leiding 4 naar een absorptievat 5'' wordt gleid heeft als compositie:The carbon dioxide at the top of the treatment vessel 2 which is led via line 4 to an absorption vessel 5 '' has the composition:

Fenol: 95,4 ppm m-Cresol: 99*8 PP® p-Chlorofenol: 100 ppmPhenol: 95.4 ppm m-Cresol: 99 * 8 PP® p-Chlorophenol: 100 ppm

Water: 400 ppmWater: 400 ppm

Kooldioxide: 99,93#Carbon dioxide: 99.93 #

De kooldioxide die na het absorptievat 5'' via leiding 6 wordt afgevoerd naar het buffer 9 heeft als compositie:The carbon dioxide that after the absorption vessel 5 '' is discharged via line 6 to the buffer 9 has the composition:

Fenol: 0,0 ppm m-Cresol: 0,0 ppm p-Chlorofenol: 0,0 ppmPhenol: 0.0 ppm m-Cresol: 0.0 ppm p-Chlorophenol: 0.0 ppm

Water: 400 ppmWater: 400 ppm

Kooldioxide: 99.96#Carbon dioxide: 99.96 #

De compositie van het bodemprodukt dat via leiding 42 uit het extractievat 2 wordt afgevoerd is:The composition of the bottom product that is discharged from extraction vessel 2 via line 42 is:

Fenol: 4,6 ppm m-Cresol: 0,2 ppm p-Chlorofenol: 0,0 ppmPhenol: 4.6 ppm m-Cresol: 0.2 ppm p-Chlorophenol: 0.0 ppm

Water: 99.99952#Water: 99.99952 #

Het verkregen water heeft een aanzienlijke zuivering ondergaan. Ervan uitgaande dat voor een evenwichtstrap voor een toepassing met water een gemiddelde pakkingshoogte van 100 cm nodig is, bedraagt de totale pakkingshoogte in het behandelingsvat 7 De hiervoor beschreven werkwijze is bijzonder voordelig voor het verwijderen van geringe vervuilingen uit processtromen.The water obtained has undergone considerable purification. Assuming that an equilibrium step for an application with water requires an average packing height of 100 cm, the total packing height in the treatment vessel is 7. The method described above is particularly advantageous for removing minor contaminants from process flows.

Zoals uit de figuren en voorbeelden blijkt zijn bij een werkwijze en inrichting volgens de uitvinding in het circuit van het onder hoge druk staande extratiefluïdum geen kostbare pompen en compressoren nodig. In plaats van met pompen en compressoren wordt volgens de uitvinding het extractiefluïdum getransporteerd door dit op een plaats te verwarmen en op een hogere plaats te koelen. Dit verwarmen en koelen gebeurt door middel van hulpcircuit waardoor een hulpfluïdum circuleert, dat onder in hoofdzaak atmosferische omstandigheden wordt gehouden. De in dit hulpcircuit opgenomen pomp 30 kan ten gevolge van de atmosferische omstandogheden betrekkelijk eenvoudig en daardoor goedkoop zijn. De aan het hulpfluïdum toe te voeren energie is van een dusdanige hoeveelheid, dat bij een werkwijze of inrichting volgens de uitvinding minder energie wordt verbruikt dan bij tot nu toe bekende werkwijzen of inrichtingen. De energiebesparing bedraagt meer dan $0%.As can be seen from the figures and examples, no expensive pumps and compressors are required in the circuit of the high-pressure extrusion fluid in a method and device according to the invention. According to the invention, instead of using pumps and compressors, the extraction fluid is conveyed by heating it in one place and cooling it in a higher place. This heating and cooling is effected by means of an auxiliary circuit through which an auxiliary fluid is circulated, which is kept under substantially atmospheric conditions. Due to the atmospheric conditions, the pump 30 included in this auxiliary circuit can be relatively simple and therefore inexpensive. The energy to be supplied to the auxiliary fluid is of such an amount that in a method or device according to the invention less energy is consumed than in hitherto known methods or devices. The energy savings are over $ 0%.

Opgemerkt wordt dat er bij de onderhavige uitvinding vele varianten en wijzigingen denkbaar zijn, zonder het wezen van de uitvinding te verlaten. Zo is het denkbaar dat: er bijvoorbeeld ventilatoren worden gebruikt om het transport van het extractiefluïdum te bevorderen. Het is zelfs denkbaar dat deze ventilatoren het gehele transport verzorgen, zodat het niet meer nodig is dat het koelen op een hogere plaats dan het verwarmen gebeurt.It is noted that many variants and modifications are conceivable in the present invention without departing from the essence of the invention. For example, it is conceivable that: for example, fans are used to promote the transport of the extraction fluid. It is even conceivable that these fans take care of the entire transport, so that it is no longer necessary that the cooling takes place at a higher location than the heating.

- het afscheiden van produkt kan, in plaats van door het verlagen van de dichtheid, ook gebeuren door het extractiefluïdum bijvoorbeeld vlak na het behandelingsvat te koelen, waardoor de dampspanning afneemt, of door middel van absorptievaten (zoals in voorbeeld 3). het extractiefluïdum behoeft niet in een kring te worden rondgetransporteerd, maar kan ook bijvoorbeeld vanuit een opslag aan het behandelingsvat worden toegevoerd, en na afkoelen worden afgevoerd bijvoorbeeld naar een andere opslag.- instead of by reducing the density, the separation of product can also take place by cooling the extraction fluid, for example, just after the treatment vessel, whereby the vapor pressure decreases, or by means of absorption vessels (as in example 3). the extraction fluid does not have to be circulated in a circuit, but can also be supplied, for example, from a storage to the treatment vessel, and after cooling can be discharged, for example, to another storage.

de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zijn ook toepasbaar bij ander scheidingsprocessen dan superkritische extractie, bijvoorbeeld de extractie zoals in voorbeeld 2 uiteengezet.the method and device according to the invention are also applicable in separation processes other than supercritical extraction, for example the extraction as set out in example 2.

Claims

A method, such as supercritical extraction, for separating a mixture or extracting a material, wherein at least the following steps are performed: a) treating the mixture or material with an extraction fluid in a treatment vessel, whereby this extraction fluid product entrains the mixture or material, yielding a charged extraction fluid, which is discharged from the treatment vessel, b) decreasing the density of the charged extraction fluid discharged from the treatment vessel, resulting in product separation and a product-depleted extraction fluid, c) enlargement of the density of the depleted extraction fluid of step b) by cooling it and returning it to the treatment vessel, the extraction fluid being heated at a location in the space below the location where the cooling of step c) is performed,

A method according to claim 1, wherein the extraction fluid is heated before and / or after the treatment vessel.

A method according to claims 1-2, wherein the extraction fluid in the treatment vessel, preferably at the top, is heated.

The process according to claims 1-3, wherein the extraction fluid is heated in step b).

A method according to claims 1-4, wherein the extraction fluid after cooling of step c) is fed into a buffer, and returned from this buffer to the vessel, the discharge of the buffer being lower than the supply of the buffer.

6. Method according to claims 1-5. cooling in step c) and heating the extraction fluid to a lower location using heat exchangers.

Method according to claim 6, wherein the extraction fluid flows through these heat exchangers on the one hand, and on the other hand, preferably in the opposite direction, an auxiliary fluid, which is preferably circulated in a circulating circuit.

8. Process according to claim 7, wherein the temperature of the auxiliary fluid is controlled by heating and / or cooling it.

A method according to claims 1-8, wherein the pressure difference of the extraction fluid is at most five bar.

The method of claims 1-9, wherein the maximum differential pressure (APmax) of the extraction fluid satisfies the relationship:

where Hk is the height at which cooling of step c) takes place, g the gravitational acceleration, and pk is the density of the extraction fluid after cooling of step c).

An apparatus for separating a mixture or extracting a material by means of an extraction fluid, comprising: a treatment vessel in which the extraction fluid absorbs product from the mixture or material, separating means for separating product contained in the extraction fluid from it, which constitutes a produce depleted extraction fluid, coolants to cool the depleted extraction fluid, heating means to heat the extraction fluid, the coolants being disposed in a space higher than where the heating means is applied.

Device as claimed in claim 11, wherein the heating means are arranged just before and / or after the treatment vessel.

Device as claimed in claims 10-12, wherein heating means are arranged in the treatment vessel, preferably at the top.

Device as claimed in claims 10-13, wherein the separating means comprise heating means.

Device as claimed in claims 10-14, wherein it comprises a buffer, which has an inlet coming from the cooling means and an outlet going to the treatment vessel, the outlet being situated lower than the inlet.

16. Device as claimed in claims 10-15, wherein the cooling and heating means comprise at least two heat exchangers.

Device as claimed in claim 16, wherein through this heat exchanger flows on the one hand the extraction fluid flows and on the other hand an auxiliary fluid, preferably circulating, the direction of flow of the auxiliary fluid being preferably opposite to that of the extraction fluid. 18. Device as claimed in claim 17, wherein controllable additional cooling and / or heating means are included in the circular circuit.