改进的溶剂提取和回收制造技术

本发明专利技术提供了用来改进用致密气体溶剂提取溶质，以及回收所述溶剂的系统和方法。例如用泵提高了由提取室制得的溶剂／溶质混合物的压力，从而使得混合物处于高于饱和条件的状态。升高压力使溶质具有更高的溶解度，在热交换器中蒸发的溶剂更少。减少溶质在系统中的累积，从而延长了系统的寿命。而且，将分离工艺的工艺条件与提取工艺的条件隔离开。因此，分离工艺的工艺条件得以保持，同时提取室的工艺条件随环境温度而变化，从而节约了成本和能量。所述隔离工艺条件的做法还可以在气体回收循环中使用热泵，在仍使用常规的制冷剂的情况下，所述热泵可以用于多种应用和环境条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及使用溶剂从样品提取溶质以及回收溶剂，更具体来说，提供了一 种以更廉价、更高效、更耐久的方式提取和回收溶剂。
技术介绍
在各种工业中使用溶剂提取溶质(固体或液体)。天然物质通常在常压下使用液 体溶剂进行提取，例如从种子中提取油类。然后将溶质与溶剂分离，回收溶剂用于提取更多 的溶质。 但是，问题是通常在最终产品(溶质)中会存在残余的溶剂。此时需要进行另外 的加工步骤，从提取出的溶质中除去溶剂。为了解决这个问题，已有的出版物讨论了使用超 临界二氧化碳。但是，超临界气体需要高压，因此需要更多的能量。 人们使用热泵来减少与超临界二氧化碳系统有关的一些成本。但是，采用超临界气体需要在整个工艺过程中对温度和压力值进行严格的控制，包括在提取室中进行这些控制，这会导致设计和操作成本提高。例如，对于每种新的用途，可能需要对包括热泵的新系统进行设计和调节。而且，可能还需要将额外的能量引入提取室，所述提取室具有很大的热质量，并受到外界环境温度波动的影响，从而削弱了热泵带来的节能效果。 本专利技术人发现的另一个问题是，当使用液体和超临界溶剂的时候，在分离操作之前和过程中，粘性溶质可能会沉淀在所用的设备之内。例如，在分离器之前使用的蒸发器中可能会由于溶质从溶剂中沉淀出来而发生结垢现象。这会降低操作性能，提高能量成本，縮短设备的工作寿命。 因此，需要使用溶剂提取和回收系统，可提供纯的产物而不会带来溶质沉淀问题， 不需要在工艺的每个部分对参数进行严格控制，而且廉价和节能。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供了用来改进致密气体提取和回收的系统和方法。在一个方 面，减少了溶质在系统的某些部分的累积(例如由于溶质过早沉淀造成的累积)，从而延长 了所述某些部分的寿命。将从提取室得到的通常处于饱和条件的溶剂/溶质混合物的压力 提高，从而提供了超过饱和条件的混合物。所述提高的压力会导致溶质在溶剂中的溶解度 高于提取条件下的溶解度，可以减少在分离工艺所需的溶剂相变过程中沉淀出来的溶质的 量。提高压力还可以为在相变工艺的部分中传递能量的热交换器提供更高效、更小和/或 更低成本的方法。另外，与在热交换器中使用较低压力的情况相比，当使用膨胀阀完成相变的时候，在热交换器中蒸发的溶剂较少，这也会使得可能沉淀出来的溶质的量更少。 在另一个方面，一些实施方式提供了用来将分离工艺的工艺条件与提取工艺的工 艺条件隔离开的系统和方法。通过这种方式，用于分离工艺的工艺条件(例如温度和压力) 可以得以保持，从而提供高效的分离，同时可以使提取室的工艺条件随环境温度变化。由此 降低了与将较大的提取室(受到外界环境条件波动的影响)保持在上述工艺条件有关的成 本。所述隔离工艺条件的做法还可以在气体回收循环中使用热泵，同时仍使用常规的制冷 剂，所述热泵可以用于所多种溶剂、应用和环境条件。 根据一个示例性的实施方式，提供了使用致密气体溶剂提取溶质以及回收所述致 密气体溶剂的系统。提取室接受致密气体溶剂，排出致密气体溶剂/溶质混合物。所述提 取室在第一压力下操作。第一泵装置与提取室的出口流体连通，该装置可以操作输出高于 第一压力的压力。溶剂蒸发室与第一泵的出口流体连通。分离器与溶剂蒸发室流体连通， 将致密气体溶剂与溶质分离。第一溶剂冷凝室与分离器的出口流体连通。第二泵装置与第 一溶剂冷凝室的出口以及提取室的入口流体连通。第二泵装置出口处的压力从第二泵装置 入口处的压力有所增加。 根据另一个示例性的实施方式，提供了使用致密气体溶剂提取溶质以及回收所述 致密气体溶剂的方法。在提取室中使用致密气体溶剂从样品中提取溶质，形成溶剂/溶质 混合物。将热能传递到容纳所述溶剂/溶质混合物的溶剂蒸发室。将溶剂蒸发室的操作压 力保持在规定的操作范围，同时允许提取室内的溶剂/溶质混合物的温度和压力随着环境 温度变化。将致密气体溶剂与溶质分离。从容纳致密气体溶剂的第一溶剂冷凝室移走热能。 然后将致密的气体溶剂送到提取室。 根据另一个示例性的实施方式，提供了使用液化的气体溶剂提取溶质以及回收所 述液化的气体溶剂的方法。在提取室中使用致密气体溶剂从样品中提取溶质，从而形成溶 剂/溶质混合物。在高于溶剂的饱和条件的温度/压力条件下，将溶剂/溶质混合物提供 到溶剂蒸发室的入口。在溶剂蒸发室中对溶剂/溶质混合物进行加热。然后通过膨胀装置 输送加热过的溶剂/溶质混合物，由此基本上将所有的液化的气体溶剂都转化为气体。将 气体与溶质分离。在第一溶剂冷凝室中冷却气体，从而至少使得气体部分冷凝。然后将冷 凝的气体送到提取室。 在本专利技术中，术语〃 饱和条件〃 表示使得所研究的液体发生相变转化为蒸气的温 度和压力值。饱和液体表示在特定压力或温度下保持液相，使得对该液体提供极微小的热 量都会使一部分液体转化为气相的物质。饱和气体表示在特定压力或温度下保持气相，使 得从该蒸气移走极微小的热量都会使一部分蒸气转化为液相的物质。"饱和温度"表示与保 持在特定压力下的饱和液体或饱和蒸气相关的温度。"饱和压力"表示与保持在特定温度下 的饱和液体或蒸气相关的压力。"蒸发热"表示在特定的温度或压力下，饱和液体转化为饱 和气体的能量。术语"临界点"表示物质处于其临界压力和临界温度。在此临界点，物质在 液相中和气相中的热力学性质相同，蒸发热为零。在本专利技术中，术语〃 致密气体〃 可以表示 超临界态或者液态的物质。术语"超临界流体"表示处于超过临界温度和临界压力的温度 和压力状态的物质。术语〃 超过饱和条件〃 表示一种物质保持在超过与该物质当前温度相 关的蒸气压的压力状态下。术语"过冷液体"表示一种保持在低于该物质所处压力下相应 的饱和温度的温度的液体。 通过以下详述和附图能够更好地理解本专利技术的特性和益处。 附图说明 图1显示了根据本专利技术一个实施方式的致密气体提取/回收系统100和工艺循 环。 图2显示了温度_焓(T-h)图200，图示了致密气体溶剂二甲醚(DME)的温度和焓 之间的关系，作为过程能量分析的一部分。 图3的表300显示了根据本专利技术一个实施方式，匿E的基线工艺循环的热力学分 析。 图4显示了根据本专利技术的一个实施方式，使用泵装置提高溶剂蒸发器的压力的致 密气体提取/回收系统400和工艺循环。 图5显示了根据本专利技术的一个实施方式，DME的温度和焓之间的关系的另一种示 图。 图6显示了常用轻烃气体溶剂的蒸气压曲线。 图7显示了根据本专利技术一个实施方式，使用致密气体溶剂提取溶质并回收致密气 体溶剂的方法700的流程图。 图8显示了根据本专利技术一个实施方式用于热泵的工艺循环。 图9显示了根据本专利技术一个实施方式，使用热泵的致密气体提取/回收系统900 和工艺循环。 图10是显示R-123的蒸气压的图。 图11A是R-123的温度-熵(T_S)图。 图1 IB是R-123的温度-焓(T_H)图。 图12显示了根据本专利技术一个实施方式用于热泵的R-123的工艺循环的热力学分 析。 图13是提供根据本专利技术一个实施方式用于热泵的R-123的工艺循环的该热力学 分析的详细数据的表格。 图14显示了根据本专利技术的一个实施方式，使用泵装置提高溶剂蒸发器的压力并 且包括热泵的致密气体提取/回收系统1400和工艺循环。 图15显示了根据本专利技术的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用致密气体溶剂提取溶质以及回收所述致密气体溶剂的系统，该系统包括：提取室，该提取室接受致密气体溶剂，排出致密气体溶剂／溶质混合物，其中，所述提取室在第一压力下操作；第一泵装置，其与所述提取室的出口流体连通，其中，所述第一泵装置可操作为输出高于所述第一压力的压力；溶剂蒸发室，其与所述第一泵的出口流体连通，分离器，其与所述溶剂蒸发室流体连通，将致密气体溶剂与溶质分离；第一溶剂冷凝室，其与所述分离器的出口流体连通；以及第二泵装置，其与所述第一溶剂冷凝室的出口以及所述提取室的入口流体连通，其中，第二泵装置出口处的压力从所述第二泵装置入口处的压力增大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：BJ韦贝尔，DJ劳伦斯，M凯斯，
申请(专利权)人：阿库丁体系股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]