[发明专利]气液分离器

说明书

技术领域

本发明涉及气液分离领域。具体地，本发明集中在用于层析法应用的气-液分离，特别是用于高性能液体层析法(HPLC)(尤其是在超临界流体层析法(SFC))中使用的溶剂混合物的分离。在一个方面，本发明涉及二氧化碳(CO2)和共溶剂(例如乙醇或甲醇)的分离。

背景技术

通过使用超临界流体作为提取溶剂，超临界流体层析法允许从一种成分(即基质)中分离出另一种成分(即提取物)。使用SFC和HPLC，多个物质可被化学分析、鉴定及定量。当在SFC应用中使用二氧化碳作为超临界流体时，物质的提取必须在超临界条件下实施。当二氧化碳作为选中的超临界流体时，提取必须在高于31℃的临界温度及高于74bar的临界压强的条件下实施。

为让CO2或CO2混合物在层析柱内保持在液体状态下，整个提取系统必须保持在预定的压强水平上。为此目的，在层析柱的下游和各个探测器的下游，通常提供背压调节器，以将层析系统内的压强保持在预定的水平上。

在实际应用中，SFC技术伴随着这样的缺点：层析分离的物质的流动相不能容易地收集到开口容器中。只要液体CO2和其他溶剂的混合物暴露到大气压强，CO2就急剧膨胀并与其他溶剂形成气溶胶。溶剂的无损收集需要对气溶胶进行充分的气-液分离。

通过使用按照旋风原理工作的惯性分离器，气-液混合物通常可以被分离成气态和液态成分。其中，气溶胶正切地插入到锥形容器内。此气溶胶在圆周路径上扩散，使得其液体颗粒径向向外漂移直至其碰上所述容器的壁。由于其小的质量，气态成分受到较小的惯性力并可使用中央浸没管离开此锥形容器。

在SFC中，气溶胶的构成可能变化很大。CO2和其他溶剂(例如甲醇)的混合物变化可能从10％到60％甲醇含量。继而，气溶胶的组成及其容积流可相应变化，从而在旋风式分离器内产生气溶胶的气体和液体馏分彼此分离的次优率。

其他气-液分离系统例如采用基于撞击的分离，其中气溶胶的容积流可被引导到偏转板上，所述偏转板可仍由试管提供。

通常，基于撞击的分离器和惯性分离器需要比较大的容积，气溶胶将在所述容积内膨胀。这种比较大的容器在自净效果方向不是最优，并会因此导致由这种分离器相继处理的气溶胶和物质的交叉污染。

原则上，在以提高的压强水平运转时，基于撞击的分离器的大小和表面可以最小化。例如，用作偏转板的试管可设置在增压环境内。然后气溶胶可从弯折的出口逸出并能够以预定的角度冲击在试管的侧壁上。使用这样的基于撞击的分离确实可能在低得多的交叉污染度下收集更小量的物质。但在提高的压强水平下运转的基于撞击的分离器不容许实现大规模的自动化分离。

因此，由于仅有数量受限的试管能够在增压区域内被自动化处理，操作费用和成本是比较高的。而且，分离率不像大气压下运转的基于撞击的分离器那么好。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种改良的气-液分离器，其特性是对气溶胶气态和液态成分的改良的分离率。即使当气溶胶的组成和成分改变时，气-液分离器也应该提供高的分离率。另外，尤其是对SFC应用，气-液分离器应该提供CO2和溶剂(例如甲醇)的高效分离。本发明的另一个目的是提供一种气-液分离，其允许优选地在大气压强下对SFC实现大规模的自动化分离和馏分收集。

在第一方面，提供一种气-液分离器，包括：在轴向方向或纵向方向(z)上延伸的腔室。所述腔到至少一个流动腔室部分和收集腔室部分。所述至少一个流动腔室部分延伸到收集腔室部分。流动腔室部分与收集腔室部分因而相对彼此流体连通。气-液分离器还包括偏转件，所述偏转件设置在所述腔室的流动腔室部分内。所述偏转件具有径向向外并在轴向方向(z)上延伸的偏转片，以在所述偏转件和所述腔室的侧壁之间形成窄化的流动通道。

所述流动通道设置在偏转片与腔室的侧壁之间，通常在流动通道与流动腔室部分的侧壁之间。由于偏转片的形状和指向，气溶胶或气-液混合物可流动通过的剖面在相对于流动方向的横向方向上减小。因此流动通道的直径和大小在下游方向上减小。

另外，所述偏转片具有自由边缘，尤其是下自由边缘。

在本文中，下、底或远侧部指的是气-液分离器的接近或朝向下游端的部分，而上或近侧区域指的是气-液分离器的位于上游或向着上游的部分。

因此，下自由边缘位于偏转片面朝气-液分离器的下游的远端。

偏转片的自由边缘位于与腔室的侧壁相距预定的距离处。然后自由边缘其特征在于流动通道的最小部分，并提供一种瓶颈。