一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统及其使用方法，主要包括第一萃取罐、第二萃取罐、第三萃取罐、第一分离器、第二分离器、缓冲罐、二氧化碳压缩装置、蒸发器、净化器、压缩机、冷凝器，上述设备通过管道、控制阀门、泵体组成二氧化碳净化单元、二氧化碳预冷单元、二氧化碳压缩单元、二氧化碳萃取循环单元和二氧化碳循环利用单元。本发明专利技术提出了强化超临界二氧化碳萃取过程的新方法，实现了超临界CO2萃取的高效耦合集成，大大提高了物料的萃取率；解决了CO2的高效循环利用问题；与其他萃取工艺、系统和方法相比，该系统及其控制方法的萃取率较高，萃取物的品质较佳，减少了CO2的消耗，最终降低了生产成本，且具有良好的环境效益。环境效益。环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统及其使用方法


[0001]本专利技术涉及天然产物物料萃取领域内的一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]超临界二氧化碳萃取分离过程的原理是利用超临界二氧化碳对某些特殊天然产物具有特殊溶解作用，利用超临界二氧化碳的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界二氧化碳溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，而萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体二氧化碳萃取过程是由萃取和分离组合而成的。
[0003]超临界萃取装置可以分为两种类型，一是研究分析型，主要应用于小量物质的分析，或为生产提供数据。二是制备生产型，主要是应用于批量或大量生产。从功能上大体可分为八个部分：萃取剂供应系统，低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统；具体包括二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧化碳储罐、冷水机等设备。由于萃取过程在高压下进行，所以对设备以及整个管路系统的耐压性能要求较高，生产过程实现微机自动监控，可以大大提高系统的安全可靠性，并降低运行成本。超临界二氧化碳萃取可以有效地防止热敏性物质的氧化和逸散，萃取物绝无残留溶媒，同时也可防止提取过程对人体的毒害和对环境的污染。超临界二氧化碳萃取和分离合二为一，不仅萃取效率高而且能耗较少，可节约成本。影响超临界二氧化碳萃取效果的因素主要包括萃取压力、萃取温度、二氧化碳流量、夹带剂、萃取时间、填料量与填充密度、颗粒度等。
[0004]CN115501641 A涉及一种用于高压下连续进出料的超临界二氧化碳萃取系统及萃取分离工艺，包括压缩强制高压连续进料器、萃取器、出料器、过滤器、多级分离回收装置等。CN115300938 A公开了一种超临界二氧化碳萃取的节能方法，利用二氧化碳循环相变实现连续萃取和分离。CN114317122 A公开了一种超临界二氧化碳萃取沉香油提取分离方法，包括转换、萃取、分离、精炼等步骤。CN114271462 A涉及一种超临界二氧化碳萃取蜂胶的制备方法，包括预处理、混合、粉碎、萃取、分离等。CN114317121 A公开了超临界二氧化碳萃取沉香油提取分离系统，包括二氧化碳输送装置、高压泵、萃取加热器、分子蒸馏器等。CN113652305A提出了一种超临界二氧化碳流体萃取胡颓子花精油及其制备方法，包括除梗、干燥、萃取、脱蜡、混合、蒸馏等步骤。上述所有专利的萃取系统组成及控制方法均与本专利技术完全不同，有着很明显的区别。
[0005]从技术经济角度考虑，本专利技术提出了一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统及其控制方法，解决了二氧化碳的高效循环利用问题，以及实现了超临界二氧化碳萃取的高效
耦合集成，大大提高了物料的萃取率，且萃取物的品质较佳。该系统及其控制方法对于天然产物物料萃取的提质增效具有重要的意义。

技术实现思路

[0006](一)要解决的技术问题
[0007]本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足，为强化超临界二氧化碳萃取过程，提高萃取率，降低生产成本，提出了一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统及其控制方法。
[0008](二)技术方案
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0010]一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统，所述系统设备主要包括第一萃取罐、第二萃取罐、第三萃取罐、第一分离器、第二分离器、缓冲罐、二氧化碳压缩装置、蒸发器、净化器、压缩机、冷凝器，上述设备通过管道、控制阀门、泵体组成二氧化碳净化单元、二氧化碳预冷单元、二氧化碳压缩单元、二氧化碳萃取循环单元和二氧化碳循环利用单元；其中，所述二氧化碳净化单元通过净化器将二氧化碳进行净化；所述二氧化碳预冷单元通过由蒸发器、压缩机和冷凝器所组成的制冷系统将净化后的二氧化碳进行预冷，降低其温度；所述二氧化碳压缩单元通过二氧化碳压缩装置将预冷后的二氧化碳进行压缩并输送至缓冲罐进行存储；所述二氧化碳萃取循环单元通过三组萃取罐、两组分离器实现高效萃取和气液分离；所述二氧化碳循环利用单元用于将气
‑
液分离后的二氧化碳进行回收再利用。
[0011]进一步地，二氧化碳净化单元分别与二氧化碳压缩、二氧化碳循环利用部分相连接，并都交叉于净化器；
[0012]所述二氧化碳预冷单元与二氧化碳压缩单元相连接，并交叉于蒸发器；
[0013]所述二氧化碳压缩单元与二氧化碳萃取循环单元相连接，并交叉于缓冲罐；
[0014]所述二氧化碳萃取循环单元与二氧化碳循环利用单元相连接，并交叉于第二分离器。
[0015]进一步地，二氧化碳净化部分包括依次连接的的二氧化碳进口管道、净化器和净化器出口管道；二氧化碳进口管道和净化器出口管道分别安装二氧化碳进口阀和净化器出口阀。
[0016]进一步地，二氧化碳预冷单元包括循环相接的蒸发器、压缩机、冷凝器，冷凝器与空气进口管道和空气进口管道相连通，冷凝器与蒸发器相接的管道上设置节流阀，净化后的二氧化碳从净化器输送至蒸发器，然后依次流经压缩机、冷凝器、节流阀后循环至蒸发器，从而实现二氧化碳预冷。
[0017]进一步地，二氧化碳压缩单元包括依次连接的二氧化碳压缩装置、缓冲罐以及连接二氧化碳压缩装置与缓冲罐的管道、设置在该管道上的第一单向阀，二氧化碳压缩装置的入口与蒸发器相连接；二氧化碳压缩装置采用二氧化碳压缩机或二氧化碳高压泵。
[0018]进一步地，二氧化碳萃取循环单元包括并列分布的第一萃取罐、第二萃取罐和第三萃取罐、并列设置的第一分离器和第二分离器、从缓冲罐向三组萃取罐输送二氧化碳的输气管道、从第一萃取罐向第二萃取罐输送萃取液的第一循环泵、从第二萃取罐向第三萃取罐输送萃取液的第二循环泵、将第三萃取罐的萃取液输出的第三循环泵。
[0019]进一步地，输气管道上按照气体流动方向安装第一调节阀和第二单向阀；第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵的出口管道上分别安装第一循环阀、第二循环阀、第三循环阀。第三循环泵抽出的萃取液通过若干组分支管道分别进入第一萃取罐、第二萃取罐、第一分离器，连接第一萃取罐、第二萃取罐的分支管道安装对应的开关阀，以便于向对应的容器设备输送萃取液；第一分离器的分支管上安装第二调节阀；第一萃取罐、第二萃取罐和第三萃取罐的出渣口与排渣管道相连接，且对应的出渣口上分别安装第一排渣阀、第二排渣阀、第三排渣阀。
[0020]进一步地，二氧化碳循环利用部分包括依次连接的第二分离器、第四循环阀、净化器。
[0021]本专利技术还提供了使用上述系统进行一种超临界二氧化碳萃取耦合的方法，具体包括如下步骤：
[0022]S1、二氧化碳预处理，通过所述二氧化碳净化单元、二氧化碳预冷单元、二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统，其特征在于：所述系统设备主要包括第一萃取罐(1)、第二萃取罐(5)、第三萃取罐(10)、第一分离器(18)、第二分离器(19)、缓冲罐(21)、二氧化碳压缩装置(22)、蒸发器(24)、净化器(25)、压缩机(28)、冷凝器(30)，上述设备通过管道、控制阀门、泵体组成二氧化碳净化单元、二氧化碳预冷单元、二氧化碳压缩单元、二氧化碳萃取循环单元和二氧化碳循环利用单元；其中，所述二氧化碳净化单元通过所述净化器(25)将二氧化碳进行净化；所述二氧化碳预冷单元通过由所述蒸发器(24)、压缩机(28)和冷凝器(30)所组成的制冷系统将净化后的二氧化碳进行预冷，降低其温度；所述二氧化碳压缩单元通过所述二氧化碳压缩装置(22)将预冷后的二氧化碳进行压缩并输送至所述缓冲罐(21)进行存储；所述二氧化碳萃取循环单元通过三组萃取罐、两组分离器实现高效萃取和气液分离；所述二氧化碳循环利用单元用于将气
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液分离后的二氧化碳进行回收再利用。2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统，其特征在于：所述二氧化碳净化单元分别与二氧化碳压缩、二氧化碳循环利用部分相连接，并都交叉于所述净化器(25)；所述二氧化碳预冷单元与二氧化碳压缩单元相连接，并交叉于所述蒸发器(24)；所述二氧化碳压缩单元与二氧化碳萃取循环单元相连接，并交叉于所述缓冲罐(21)；所述二氧化碳萃取循环单元与二氧化碳循环利用单元相连接，并交叉于所述第二分离器(19)。3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统，其特征在于：所述二氧化碳净化部分包括依次连接的的二氧化碳进口管道、所述净化器(25)和净化器出口管道；所述二氧化碳进口管道和净化器出口管道分别安装二氧化碳进口阀(26)和净化器出口阀(27)。4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统，其特征在于：所述二氧化碳预冷单元包括循环相接的蒸发器(24)、压缩机(28)、冷凝器(30)，冷凝器(28)与空气进口管道和空气进口管道相连通，所述冷凝器(30)与蒸发器(24)相接的管道上设置节流阀(29)。5.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统，其特征在于：所述二氧化碳压缩单元包括依次连接的所述二氧化碳压缩装置(22)、缓冲罐(21)以及连接二氧化碳压缩装置(22)与缓冲罐(21)的管道、设置在该管道上的第一单向阀(23)，所述二氧化碳压缩装置(22)的入口与所述蒸发器(24)相连接；所述二氧化碳压缩装置(22)采用二氧化碳压缩机或二氧化碳高压泵。6.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统，其特征在于：所述二氧化碳萃取循环单元包括并列分布的第一萃取罐(1)、第二萃取罐(5)和第三萃取罐(10)、并列设置的第一分离器(18)和第二分离器(19)、从所述缓冲罐(21)向三组萃取罐输送二氧化碳的输气管道、从所述第一萃取罐(1)向所述第二萃取罐(5)输送萃取液的第一循环泵(4)、从第二萃取罐(5)向第三萃取罐(10)输送萃取液的第二循环泵(7)、将第三萃取罐(10)的萃取液输出的第三循环泵(11)。7.根据权利要求6所述的一种超临界二氧化碳萃取耦合集成系统，其特征在于：所述输气管道上按照气体流动方向安装第一调节阀(15)和第二单向阀(13)；第一循环泵(4)、第二
循环泵(7)、第三循环泵(11)的出口管道上分别安装第一循环阀(2)、第二循环阀(8)、第三循环阀(12)。第三循环泵(11)抽出的萃取液通过若干组分支管道分别进入第一萃取罐(1)、第二萃取罐(5)、第一分离器(18)，连接第一萃取罐(1)、第二萃取罐(5)的分支管道安装对应的开关阀，以便于向对应的容器设备输送萃取液；第一分离器(18)的分支管上安装第二调节阀(14)；第一萃取罐(1)、第二萃取罐(5)和第三萃取罐(10)的出渣口与排渣管道相连接，且对应的出渣口上分别安装第一排渣阀(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，涂文锋，胡兆吉，邓腾，汪小志，唐广，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：