超臨界流體萃取節能的工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化工產品節能制備工藝技術領域，涉及一種超臨界流體萃取節能的工藝方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中，用于超臨界流體(如超臨界二氧化碳流體等)萃取技術的工藝流程如圖1所不，包括循環進行的萃取一減壓膨脹一加熱一分尚一冷卻一儲罐一加壓一加熱一萃取的工序。其中在萃取一減壓膨脹一加熱一分離過程中，必須將流體的溫度從15°c提升到50°C，由于此工序過程采用單獨管道(盤管)工作，則萃取后減壓膨脹的7MPa、15°C的低溫流體進入分離前，要直接通過外部熱源(鍋爐蒸汽)進行加熱，使之成為7MPa、50°C的高溫流體，由于這一過程完全靠鍋爐蒸汽，故要耗費大量能源；另外，在分離一冷卻的過程中，必須將流體的溫度從50°C降低到15°C，而同樣由于此工序過程采用單獨管道(盤管)工作的緣故，則分離后7MPa、50°C的高溫流體又直接要用外部冷源(制冷機)冷卻到6MPa、15°C的低溫流體，期間也要耗費大量能源。上述問題造成目前諸多相關生產企業設備運行能耗過大，甚至導致設備無法正常啟動。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于對現有技術存在的問題加以解決，提供一種設計合理、操作方便、節能效果顯著的超臨界流體萃取節能的工藝方法。
[0004]為實現上述發明目的而采用的技術解決方案如下所述。
[0005]一種超臨界流體萃取節能的工藝方法，包括通過管路連接循環進行的萃取一減壓膨脹一加熱一分尚一冷卻一儲te—加壓一再加熱一萃取的工序，其特征在于:在工序中增設一個由套管換熱器實現的換熱工序，利用減壓膨脹產生的低溫流體與分離后需冷卻的高溫流體在套管換熱器內進行熱量交換，使套管換熱器的一個出口得到的流體溫度高于減壓膨脹后產生的低溫流體的溫度，另一個出口得到的流體溫度低于分離后產生的高溫流體的溫度，再將經換熱后的兩路流體分別送入加熱和冷卻工序，實現在減壓膨脹一加熱過程中對減壓膨脹后低溫流體的升溫節能和在分離一冷卻過程中對分離后高溫流體的降溫節能。
[0006]上述超臨界流體萃取節能的工藝方法中，在減壓膨脹一加熱過程中對減壓膨脹后低溫流體的升溫節能方法是將超臨界流體萃取過程中經減壓膨脹后獲得的溫度15°C、壓力7Mpa的低溫低壓流體送入套管換熱器的內管中，同時，將超臨界萃取過程中經分離后的7Mpa、50°C高溫流體送入套管換熱器的外管，使兩種流體進行換熱，兩種流體的換熱體積比為1: 1，換熱時間為3分鐘，通過套管換熱器換熱，輸出為35°C的流體；再將該35°C的流體用蒸汽鍋爐進行加熱，獲得7Mpa、50°C的高溫流體。
[0007]上述超臨界流體萃取節能的工藝方法中，在分離一冷卻過程中對分離后高溫流體的降溫節能方法是將超臨界流體萃取過程中經分離后的7Mpa、50°C高溫流體送入套管換熱器的外管，同時，將超臨界流體萃取過程中經減壓膨脹后獲得的溫度15°C、壓力7Mpa的低溫低壓流體送入套管換熱器的內管中，使兩種流體進行換熱，兩種流體的換熱體積比為1: 1，換熱時間為3分鐘，通過套管換熱器換熱后，輸出為25°C的流體，再將該25°C的流體用制冷機進行冷卻，獲得6Mpa、15°C的低溫流體。
[0008]用于實現該節能工藝方法而研發的工藝設備如下所述。
[0009]一種超臨界流體萃取節能工藝設備，由通過管路依次循環連接的萃取裝置、減壓膨脹裝置、加熱裝置、分離裝置、冷卻裝置、儲罐裝置、加壓裝置、再加熱裝置組成，其特征在于:具有一個套管換熱器，套管換熱器內管的一端與減壓膨脹裝置的輸出口連接，另一端與加熱裝置的輸入口連接；套管換熱器外管的一端與分離裝置裝置的輸出口連接，另一端與冷卻裝置的輸入口連接。
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果是:(一)、在減壓膨脹一加熱過程中首先采用換熱的方式，將萃取后減壓節流膨脹產生的15°C的低溫流體與分離后需冷卻的50°C的高溫流體在套管換熱器中進行熱量交換，換熱升溫至35°C的流體由換熱器內管輸出口流出，在此期間無需外部蒸汽鍋爐加溫，然后再通過蒸汽鍋爐將35°C的流體加熱到50°C，因此說在整個流體的升溫過程(即減壓膨脹一加熱過程)中外部的熱源只是起補充作用，減少低溫流體加熱的蒸汽用量；(二)、在分離一冷卻過程中，將經分離后的50°C高溫流體與經減壓膨脹后需加熱的15°C的低溫流體進行熱量交換，換熱降溫至25°C的流體由換熱器外管輸出口流出，，在此期間無需外部冷凍機工作，期后再通過冷凍機將25°C的流體冷卻到15°C，因此說在整個流體的降溫過程(即分離一冷卻過程)中外部的冷源也只是起補充作用，減少了冷凍機的開機時間，同樣達到節能的目的。
[0011]綜上所述，本發明所述的改進的工藝是讓系統自身的低溫、高溫流體先進行熱交換，外部的熱源和冷源只是起補充作用，這樣就可以大幅度地降低熱能及電能的消耗量，大量地節約能耗，據發明人現場實際應用統計，采用本發明的工藝方法較原有工藝大約可以降60%的設備耗能量，顯著降低了生產成本。
【附圖說明】
[0012]圖1是現有超臨界流體萃取技術的工藝流程圖。
[0013]圖2是本發明所述超臨界流體萃取節能工藝方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]參見圖2，該附圖所示為一種超臨界二氧化碳流體萃取花椒油的節能工藝方法，其工藝流程包括循環進行的萃取一減壓膨脹一換熱一加熱一分尚一換熱一冷卻一儲罐一加壓一再加熱一萃取的工序，其用于實現換熱工序的裝置為一個以熱交換原理進行增減溫度的不銹鋼制套管換熱器，工藝中的分離工序是指在分離釜中，二氧化碳在一定的溫度壓力條件下由液態變為氣態，從而將二氧化碳和花椒油分離，氣態的二氧化碳隨后經過后續工序的冷卻液化，在系統中重復使用，花椒油就被留在了分離釜中。套管換熱器內管的一端與減壓膨脹裝置的輸出口連接，另一端與加熱裝置的輸入口連接；套管換熱器外管的一端與分離裝置(分離釜)的輸出口連接，另一端與冷卻裝置的輸入口連接。
[0015]具體到對花椒進行超臨界流體萃取花椒油工藝中，將萃取原料(花椒)裝入萃取釜，采用二氧化碳做為超臨界溶劑；物料(花椒)經萃取工序后得到的溫度50°C、壓力20Mpa的高溫高壓流體再經減壓膨脹后成為溫度15°C、壓力7Mpa的低溫低壓流體，隨之該流體進入套管換熱器的內管中，進入套管換熱器的內管中的低溫低壓流體與經分離釜分離后進入套管換熱器外管中的7Mpa、50°C高溫流體(液化的二氧化碳)在換熱器進行換熱，兩種流體的換熱體積比為1: 1，換熱時間為3分鐘，換熱后由套管換熱器的內管輸出35°C的流體，然后再通過鍋爐蒸汽將該35°C的流體加熱到50°C;加熱后的流體再被送至分離釜中，由分離器分離成花椒油和二氧化碳，作為循環的50°C的二氧化碳被送入套管換熱器的外管中又與經減壓膨脹后進入套管換熱器的內管中的溫度15°C、壓力7Mpa的低溫低壓流體進行換熱，兩種流體的換熱體積比為1: 1，換熱時間為3分鐘，換熱后又由套管換熱器的外管輸出25°C的流體，然后再通過冷凍機將該25°C的流體冷卻到15°C，之后再將此流體依次送至后續的儲罐一加壓一加熱一萃取工序進行處理，循環復始，最后獲得產品(香榨花椒油)。
[0016]采用本發明所述技術方案后，在減壓膨脹一加熱工序段的升溫過程中，如以傳統單獨管道式升溫(即用蒸汽鍋爐直接將流體從15°C加熱到50°C )鍋爐蒸汽必須補充100%的溫差計算，本工藝中鍋爐蒸汽只需補充20%的溫差，節能80%溫差；在分離一冷卻工序段的降溫過程中，如以傳統單獨管道式降溫(即用制冷機直接將流體從50°C降溫到15°C )制冷機必須補充100%的溫差計算，本工藝中制冷機只需補充10%的溫差，節能90%溫差，節能效果顯著。
【主權項】
1.一種超臨界流體萃取節能的工藝方法，包括通過管路連接循環進行的萃取一減壓膨脹一加熱一分尚一冷卻一儲to —加壓一再加熱一萃取的工序，其特征在于:在工序中增設一個由套管換熱器實現的換熱工序，利用減壓膨脹產生的低溫流體與分離后需冷卻的高溫流體在套管換熱器內進行熱量交換，使套管換熱器的一個出口得到的流體溫度高于減壓膨脹后產生的低溫流體的溫度，另一個出口得到的流體溫度低于分離后產生的高溫流體的溫度，再將經換熱后的兩路流體分別送入加熱和冷卻工序，實現在減壓膨脹一加熱過程中對減壓膨脹后低溫流體的升溫節能和在分離一冷卻過程中對分離后高溫流體的降溫節能。2.根據權利要求1所述的超臨界流體萃取節能的工藝方法，其特征在于:在減壓膨脹—加熱過程中對減壓膨脹后低溫流體的升溫節能方法是將超臨界流體萃取過程中經減壓膨脹后獲得的溫度15°C、壓力7Mpa的低溫低壓流體送入套管換熱器的內管中，同時，將超臨界萃取過程中經分離后的7Mpa、50°C高溫流體送入套管換熱器的外管，使兩種流體進行換熱，兩種流體的換熱體積比為1: 1，換熱時間為3分鐘,通過套管換熱器換熱,輸出為35°C的流體；再將該35°C的流體用蒸汽鍋爐進行加熱，獲得7Mpa、50°C的高溫流體。3.根據權利要求1所述的超臨界流體萃取節能的工藝方法，其特征在于:在分離一冷卻過程中對分離后高溫流體的降溫節能方法是將超臨界流體萃取過程中經分離后的7Mpa、50°C高溫流體送入套管換熱器的外管，同時，將超臨界流體萃取過程中經減壓膨脹后獲得的溫度15°C、壓力7Mpa的低溫低壓流體送入套管換熱器的內管中，使兩種流體進行換熱，兩種流體的換熱體積比為1: 1，換熱時間為3分鐘，通過套管換熱器換熱后,輸出為25°C的流體，再將該25°C的流體用制冷機進行冷卻，獲得6Mpa、15°C的低溫流體。4.一種超臨界流體萃取節能工藝設備，由通過管路依次循環連接的萃取裝置、減壓膨脹裝置、加熱裝置、分離裝置、冷卻裝置、儲罐裝置、加壓裝置、再加熱裝置組成，其特征在于:具有一個套管換熱器，套管換熱器內管的一端與減壓膨脹裝置的輸出口連接，另一端與加熱裝置的輸入口連接；套管換熱器外管的一端與分離裝置的輸出口連接，另一端與冷卻裝置的輸入口連接。
【專利摘要】一種超臨界流體萃取節能的工藝方法，包括循環進行的萃取→減壓膨脹→加熱→分離→冷卻→儲罐→加壓→再加熱→萃取的工序，其特征是在工序中增設一個由套管換熱器實現的換熱工序，利用減壓膨脹產生的低溫流體與分離后需冷卻的高溫流體在套管換熱器內進行熱量交換，使套管換熱器的一個出口得到的流體溫度高于減壓膨脹后低溫流體的溫度，另一個出口得到的流體溫度低于分離后高溫流體的溫度，再將經換熱后的兩路流體分別送入加熱和冷卻工序。本發明所述工藝讓系統自身的低溫、高溫流體先進行熱交換，外部的熱源和冷源只是起補充作用，可大幅度降低熱能及電能的消耗量、大量節約能耗并顯著降低生產成本。
【IPC分類】B01D11/02, C11B1/10, B01D11/00
【公開號】CN105268209
【申請號】CN201410347021
【發明人】李 榮, 陳雙亭
【申請人】陳雙亭
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月21日