[发明专利]改进的溶剂提取和回收

说明书

优先权要求

本申请要求2007年12月27日提交的题为“改进的溶剂提取和回收(IMPROVED SOLVENT EXTRACTION AND RECOVERY)”的美国临时申请第61/017,108号的权益(代理号026681-000100US)，其全文内容参考结合入本文中。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

本发明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，缩短设备的工作寿命。

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。

发明内容

本发明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。