[发明专利]二氧化碳相变的控制装置和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳相变的控制装置和控制方法。

背景技术

现有二氧化碳的相变控制多用于二氧化碳的超临态萃取，将液态或者气态二氧化碳增压升温至二氧化碳相变临界点以上。传统的二氧化碳相变控制工艺流程为：2.0MPa液态二氧化碳先通过增压泵升压，再进行加热，将压力、温度控制在相变临界点以上进行萃取，萃取技术主要有两大原理即恒温降压流程和恒压升温流程，萃取完成后二氧化碳通过多级减压阀减压后放空或者循环利用。

现有的二氧化碳相变工艺中，压力通过设定增压泵的出口压力来控制，范围在2~35MPa以内，不能实现0.5~2MPa范围控制，其减压泄放通过多级减压阀的开度控制，操作不当可能在减压阀阀芯口处产生干冰，形成冰堵。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种二氧化碳相变的控制装置和控制方法，可应用于CO₂地面建设试验系统，为保证CO₂的不同试验工况提供技术依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种二氧化碳相变的控制装置，第一阀门和柱塞计量泵并联后与加热器连接；调压阀和第二阀门并联后一端接加热器，另一端接试验装置；在第二阀门和试验装置之间还设置有安全阀、压力仪表和温度仪表；第一背压阀和第三阀门串联后一端接试验装置，另一端依次与第二背压阀和缓冲罐串联，在缓冲罐上设置有出口止回阀。

本发明还提供了一种二氧化碳相变的控制方法，包括如下步骤：

首先对工况进行判断：

（１）如果是压力范围0.5～2.0Mpa，温度-20～100℃工况，则，

首先设定第二背压阀的压力值，使其为0.5～2.0Mpa范围内的任意值，让上游系统来料液态二氧化碳通过第一阀门进入加热器进行加热，在CO₂达到所需温度后，调节调压阀开度使压力达到第二背压阀设定的压力值，然后使CO₂进入试验装置，再通过第三阀门进入第二背压阀，经过第二背压阀泄放后的CO₂再进入缓冲罐，然后通过缓冲罐的出口止回阀泄放至大气；

（2）如果是压力范围2.0～15Mpa，温度-20～100℃工况，则，

首先设定第二背压阀的压力值，使其为2.0～15Mpa范围内的任意值，让上游系统来料液态CO₂通过柱塞计量泵增压后再进入加热器进行加热，在CO₂达到所需温度后，使CO₂通过第二阀门进入试验装置，然后再通过第三阀门进入第二背压阀，经过第二背压阀泄放后的CO₂再进入缓冲罐，然后通过缓冲罐的出口止回阀泄放至大气；

（3）如果是压力范围15～32Mpa，温度-20～100℃工况，则，

首先设定第一背压阀的压力值，使其为15～32Mpa范围内的任意值，再设定第二背压阀的压力值，使其为2.0～15Mpa范围内的任意值，让上游系统来料液态CO₂通过柱塞计量泵增压后进入加热器进行加热，到所需温度后使CO₂通过第二阀门进入试验装置，然后CO₂经第一背压阀泄放后进入第二背压阀，经过第二背压阀泄放后的CO₂再进入缓冲罐，然后通过缓冲罐的出口止回阀泄放至大气。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明的装置和方法能将液态CO₂在-20～100度、 0.5～32MPa中的任意一点气体或者超临界CO₂实现平稳控制；能将最大至0.9m³/h流量的CO₂升压至32MPa及100度的上限，轻松实现超临界态和气态中转换，并能安全泄放至大气。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构原理图。

具体实施方式

如图1所示，二氧化碳相变的控制装置包括：第一阀门2、柱塞计量泵3、加热器4、调压阀5、第二阀门6、安全阀7、压力仪表8、温度仪表9、试验装置10、第一背压阀11、第三阀门12、第二背压阀13、缓冲罐14、出口止回阀15。