[实用新型]一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统

说明书

技术领域

    本实用新型涉及超临界萃取技术领域，确切地说就是涉及一种适用于超临界萃取设备的以水为媒介的加热系统的实施装置。

背景技术

超临界流体萃取分离过程的原理是利用超临界流体（如二氧化碳）对某些特殊天然产物具有特殊溶解作用，利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界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，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的。有的设备生产商在萃取和分离工序之后，还增设了精馏工序，以达到将所萃取得到的产物按照不同的挥发性来进行分离和收集。超临界流体萃取、分离和精馏等工序的设备在运行过程中都要求保持一定的温度。

超临界流体萃取、分离和精馏等工序的设备在运行过程中都要求保持一定的温度，为此，设备制造商开发出了内热式陶瓷绝缘加热器和加热水套两种加热保温的装置。

授权公告号为CN2179191Y，授权公告日为1994年10月12日的中国实用新型专利说明书中公开的“超临界流体萃取仪”，设计了内热式陶瓷绝缘加热器来实现萃取装置的加热保温操作，该加热保温装置可加热达到200℃或更高的温度，但是设备的成本较高。

由于超临界萃取仪的萃取、分离等工序要求的温度较低，一般不超过50-60℃，根据这一特点，超临界设备制造商设计开发了水加热系统来实现超临界萃取装置的加热保温操作，以降低设备的生产成本和减少超临界设备使用客户的使用费用。目前各个超临界设备制造商设计的水加热系统的结构如图1所示。这种传统水加热系统的主要特征在于：

①萃取釜体或分离釜体（9）、精馏柱（14）的加热保温操作通过其外围的螺旋水管型加热水套（10）来实现；

②水箱（1）的顶部比加热水套（10）底部的出水管路（7）略低，为便于操作的方便，目前的水箱（1）常常置于地面上，所以目前的水箱（1）都未设置排水管路；

③为便于水箱（1）用水的添加，仅设计了一个加水口（5），而未设置加水管路；

④加热水套（10）顶部的进水管路（12）通过一个水泵（13）与水箱（1）连接起来，从而使水箱（1）的热水能流向加热水套（10）中。有的制造商则将加热水套（10）的进水管路（12）置于加热水套（10）的底部，而将其出水管路（7）设置在加热水套（10）的顶部。由于水泵作用的对象是热水，如果将水泵置于水箱的顶部之上，则水更容易发生汽化而大大降低水泵输送热水的效率，同时由于传统水加热系统的第二个特征的存在，所以设备制造商普遍地选择了将水泵（13）浸没于水箱（1）中的设计思路。

传统水加热系统的缺点在于：

①为实现萃取釜体或分离釜体（9）、精馏柱（14）的加热保温操作，加热水套（10）中的热量需要经过“水管的管壁”和“萃取或分离釜体的容器壁”两层介质后才能传递到萃取釜体或分离釜体（9）、精馏柱（14）中，所以传热效率较低；

②水箱（1）未设置排水管路和加水管路，“向水箱（1）中加水”或“排出水箱（1）中的水”的实施都较麻烦；

③水泵（13）整体浸没于水箱（1）中，因水箱（1）未设计排水管路，水泵（13）在工作结束后仍将受到高温水的浸泡，在早期的超临界设备中使用的水泵（13）的外部结构为铁质材料，有的还在水泵（13）的外表面涂有油漆，在长期的浸泡作用下，这种铁质水泵的泵体密封结构和叶轮都将逐渐腐蚀而最终无法正常工作，产生的水垢也会影响加热水套（10）中水的正常流动，并影响萃取釜体或分离釜体（9）、精馏柱（14）的加热保温操作的实施。虽然近年来有设备制造商新采用了一种以硬塑料取代铁质作为水泵（13）叶轮的外部封闭结构材料，但是仍将这种水泵（13）浸没于水箱（1）中，硬塑料如果长期浸没于水（尤其是需长期受热并处于较高温度的水）中，在一定的使用时间后，这种硬塑料因频繁受热作用仍将逐渐产生损坏的情况，从而影响加热水套（10）的正常运行。近年来，有的研究者探讨了70-90℃的超临界萃取工艺条件，传统水加热系统的水泵在这种实验条件下工作，将更容易损坏。

实用新型内容