一种超临界二氧化碳多级萃取分离方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种超临界二氧化碳多级萃取分离方法，所述方法包括采用至少三个萃取单元和至少一个分离塔进行装料、升压、萃取、降压和卸料，每个萃取单元包括多级萃取装置且每级萃取装置中的萃取温度和/或萃取压力各不相同，当其中一个萃取单元萃取时，至少一个萃取单元升压，同时至少一个萃取单元降压和/或装/卸料。本发明专利技术的方法可以实现多个萃取装置连续萃取，应用范围广、萃取效率高、绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳多级萃取分离方法及其应用


[0001]本专利技术涉及超临界流体萃取
，具体涉及一种超临界二氧化碳多级萃取分离方法及其在分离聚合物中的应用。

技术介绍

[0002]聚乙烯蜡是一种低相对分子质量(通常在1000～8000之间)的聚乙烯，密度通常为0.92～0.98g/cm3，被广泛应用于塑料加工、塑胶成型、道路油漆、水性涂料、塑料染色、印刷油墨、石蜡改性等领域。聚乙烯蜡的生产方法包括乙烯聚合法、聚乙烯热裂解法、高密度聚乙烯(HDPE)装置副产法等。随着HDPE产能的提升，副产法生产的聚乙烯蜡(HDPE伴生蜡)产量也在逐年增加，但HDPE伴生蜡往往纯度不高，分子量分布宽，熔程宽，品质稳定性较差，需进一步提纯并分切成不同熔点范围的产品以提升品质、增加附加值。
[0003]CN1597716A公开了一种方法：以C5～C12的烷烃、芳烃或它们的混合物为溶剂，以C2～C4的一元醇为沉淀剂，先在较低温度与较小溶剂比下对HDPE伴生蜡进行溶解、浓缩、沉淀、分离、干燥操作，分割出较低分子量级别的聚乙烯蜡产品，逐级加大溶剂比和提高温度，重复溶解、浓缩、沉淀、分离、干燥操作，即相应制得平均分子量级别逐级增大的聚乙烯蜡产品。但该法操作步骤繁琐、所用溶剂毒性大，溶剂成本高、工业化困难。
[0004]CN102408609A公开了一种方法：采用溶剂(二甲苯或正庚烷或两者混合物)选择性溶解HDPE伴生蜡中低熔点组分得到液固混合态材料，过滤分离得到的固态物质为高熔点聚乙烯蜡产品，得到的滤液进行减压蒸馏得到低熔点聚乙烯蜡产品，经减压蒸馏回收的溶剂可以再利用。但该法无法获得多级聚乙烯蜡产品，且溶剂回收、溶剂脱除等会使工艺流程变长。
[0005]CN102101923A公开了一种方法：通过在HDPE伴生蜡中添加成核剂(主要为硬脂酸钙、硬脂酸锌、1，3
‑
二苄叉山梨醇或2，4
‑
二苄叉山梨醇或硬脂酸)、高熔点聚烯烃(主要是熔点为140～180℃的聚乙烯或熔点为155～165℃的聚丙烯)进行高温熔融再进行重结晶，可制得熔点提高的聚乙烯蜡产品。但该法所用的成核剂、高熔点聚烯烃等成本昂贵，所得产品的纯度、分子量分布范围未知。
[0006]总的来说，现有HDPE伴生蜡的切割分离方法存在所用溶剂毒性大、分离效果欠佳、方法复杂、成本较高、工业化困难等问题。由于我国聚乙烯产量据世界前列，所得的副产物HDPE伴生蜡数量可观，且目前我国及世界范围内对高品质聚乙烯蜡的需求量均很大，因此亟需发展环保、高效的HDPE伴生蜡分离技术。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种以超临界二氧化碳为萃取介质，利用多级萃取釜连续萃取分离的方法。本专利技术的方法采用多个萃取单元联用，使每个萃取单元中的萃取过程与装/卸料、升压、降压等其它过程交替进行：当其中一个萃取单元处于萃取过程中，其它萃取单元处于装/卸料、升压、降压等其它过程；当其中的一个萃取单元结束萃
取并开始进行其它过程时，另一个萃取单元又接着进行萃取，这样可以保证物料中需要被分离的物质连续不间地断脱除出来，使整个萃取分离过程实现真正连续，提高生产效率、节约成本。另外，本专利技术的每个萃取单元包括多级萃取装置，通过将每级萃取装置设置为不同的萃取条件，可以实现不同组分的有效分离。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术的第一个方面提供一种超临界二氧化碳多级萃取分离方法，所述方法包括采用至少三个萃取单元和至少一个分离塔进行装料、升压、萃取、降压和卸料，每个萃取单元包括多级萃取装置且每级萃取装置中的萃取温度和/或萃取压力各不相同，当其中一个萃取单元萃取时，至少一个萃取单元升压，同时至少一个萃取单元降压和/或装/卸料。
[0010]超临界二氧化碳具有类似气体的扩散系数、类似液体的溶解力、表面张力为零等特点，能迅速渗透进固体物质之中，对许多高分子量的低聚物具备良好的溶解性。本专利技术通过改变萃取装置中的萃取温度和/或压力可以调节超临界二氧化碳对不同分子量的高分子聚合物的溶解性，进而实现不同聚合物成分的有效分离。
[0011]本专利技术中，“超临界CO
2”、“超临界二氧化碳”表示处于超临界状态的二氧化碳。在本专利技术中，超临界二氧化碳作为萃取介质。
[0012]本专利技术中，所述萃取单元的数量优选为3n个，其中n为正整数，例如所述萃取单元的数量可以为3个、6个、9个或12个，更优选3个。
[0013]在一些实施方式中，所述三个萃取单元包括第一萃取单元、第二萃取单元和第三萃取单元，所述第一萃取单元包括n级萃取装置A1～A
n
，所述第二萃取单元包括n级萃取装置B1～B
n
，所述第三萃取单元包括n级萃取装置C1～C
n
，其中，n为大于等于2的整数。在一些实施方式中，当第一萃取单元萃取时，第二萃取单元升压，同时第二萃取单元装/卸料和/或降压。在一些实施方式中，当第二萃取单元萃取时，第三萃取单元升压，同时第一萃取单元降压和/或装/卸料。在一些实施方式中，当第三萃取单元萃取时，第一萃取单元升压，同时第二萃取单元降压和/或装/卸料。
[0014]需要说明的是，本专利技术所述“第一萃取单元包括n级萃取装置A1～A
n”是指，第一萃取单元包括第一级萃取装置A1，第二级萃取装置A2，第三级萃取装置A3......第n级萃取装置A
n
。本专利技术所述“第二萃取单元包括n级萃取装置B1～B
n”是指，第二萃取单元包括第一级萃取装置B1，第二级萃取装置B2，第三级萃取装置B3......第n级萃取装置B
n
。本专利技术所述“第三萃取单元包括n级萃取装置C1～C
n”是指，第三萃取单元包括第一级萃取装置C1，第二级萃取装置C2，第三级萃取装置C3......第n级萃取装置C
n
。需要说明的是，第一萃取单元、第二萃取单元和第三萃取单元中n的取值相同，即三个萃取单元中的萃取装置的数量相同。本专利技术所述萃取装置包括但不限于萃取釜、萃取塔、萃取器等。
[0015]在一些实施方式中，所述第一萃取单元中的萃取装置A
n
‑1中的萃取压力高于萃取装置A
n
中的萃取压力，例如：萃取装置A1中的萃取压力高于萃取装置A2中的萃取压力，萃取装置A2中的萃取压力高于萃取装置A3中的萃取压力。
[0016]在一些实施方式中，所述第二萃取单元中的萃取装置B
n
‑1中的萃取压力高于萃取装置B
n
中的萃取压力，例如：萃取装置B1中的萃取压力高于萃取装置B2中的萃取压力，萃取装置B2中的萃取压力高于萃取装置B3中的萃取压力。
[0017]在一些实施方式中所述第三萃取单元中的萃取装置C
n
‑1中的萃取压力高于萃取装
置C
n
中的萃取压力，例如：萃取装置C1中的萃取压力高于萃取装置C2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳多级萃取分离方法，所述方法包括采用至少三个萃取单元和至少一个分离塔进行装料、升压、萃取、降压和卸料，每个萃取单元包括多级萃取装置且每级萃取装置中的萃取温度和/或萃取压力各不相同，当其中一个萃取单元萃取时，至少一个萃取单元升压，同时至少一个萃取单元降压和/或装/卸料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三个萃取单元包括第一萃取单元、第二萃取单元和第三萃取单元，所述第一萃取单元包括n级萃取装置A1～A
n
，所述第二萃取单元包括n级萃取装置B1～B
n
，所述第三萃取单元包括n级萃取装置C1～C
n
，其中，n为大于等于2的整数，当第一萃取单元萃取时，第二萃取单元升压，同时第二萃取单元装/卸料和/或降压；当第二萃取单元萃取时，第三萃取单元升压，同时第一萃取单元降压和/或装/卸料；当第三萃取单元萃取时，第一萃取单元升压，同时第二萃取单元降压和/或装/卸料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一萃取单元中的萃取装置A
n
‑1中的萃取压力高于萃取装置A
n
中的萃取压力；和/或所述第二萃取单元中的萃取装置B
n
‑1中的萃取压力高于萃取装置B
n
中的萃取压力；和/或所述第三萃取单元中的萃取装置C
n
‑1中的萃取压力高于萃取装置C
n
中的萃取压力。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述萃取装置A1～A
n
萃取与萃取装置B1～B
n
升压和萃取装置C1～C
n
降压同时开始；和/或所述萃取装置B1～B
n
萃取与萃取装置A1～A
n
降压和萃取装置C1～C
n
升压同时开始；和/或所述萃取装置C1～C
n
萃取与萃取装置A1～A
n
升压和萃取装置B1～B
n
降压同时开始；和/或所述萃取装置A1～A
n
萃取与萃取装置B1～B
n
升压和萃取装置C1～C
n
装料同时结束；和/或所述萃取装置B1～B
n
萃取与萃取装置C1～C
n
升压和萃取装置A1～A
n
装料同时结束；和/或所述萃取装置C1～C
n
萃取与萃取装置A1～A
n
升压和萃取装置B1～B
n
装料同时结束。5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述升压包括向结束装料的萃取装置中通入超临界CO2流使萃取装置升压至萃取压力，和/或将结束装料的萃取装置与结束萃取的萃取装置连通，使结束装料的萃取装置升压至与结束萃取的萃取装置压力相同。6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述降压包括将结束萃取的萃取装置与结束装料的萃取装置连通，使结束萃取的萃取装置降压至与结束装料的萃取装置压力相同，以及使结束萃取的萃取装置继续降压至0的步骤。7.根据权利要求2～6任一项所述的方法，其特征在于，当萃取装置A1～A
n
萃取时，将萃取装置C
n
和萃取装置B
n
连通，使萃取装置C
n
降压，萃取装置B
n
升压至与萃取装置C
n
压力相同；和/或当萃取装置B1～B
n
萃取时，将萃取装置A
n
和萃取装置C
n
连通，使萃取装置A
n
降压，萃取装置C
n
升压至与萃取装置A
n
压力相同；和/或当萃取装置C1～C
n
萃取时，将萃取装置B
n
和萃取装置A
n
连通，使萃取装置B
n
降压，萃取装置A
n
升压至与萃取装置B
n
压力相同。8.根据权利要求2～7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)向萃取装置A1中装入物料，向萃取装置A1～A
n
中通入超临界CO2，使萃取装置A1升压至萃取压力P1，萃取装置A
n
‑1升压至萃取压力P
n
‑1,萃取装置A
...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍宗必，徐倩倩，任其龙，杨启炜，张治国，
申请(专利权)人：浙江大学衢州研究院，
类型：发明
国别省市：