新型分离技术ppt课件.ppt

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1、变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1新型分离技术新型分离技术New Separation TechnologyNew Separation Technology变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2 第三章第三章 超临界流体萃取超临界流体萃取（Supercritical Fluid ExtractionSupercritical Fluid Extraction，SFESFE或或SCFESCFE

2、）用超临界流体作为萃取剂的萃取过程用超临界流体作为萃取剂的萃取过程变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3 一、超临界流体一、超临界流体 （ Supercritical Fluid ，SCF）指处于临界温度指处于临界温度Tc和临界压力和临界压力Pc之上的流体（它不之上的流体（它不是气体也不是液体）。是气体也不是液体）。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分4部分化合物的临界部分化合物的临界点点化合物化

3、合物临界温度临界温度临界压力临界压力MPaMPa临界密度临界密度g/cmg/cm3 3乙烯乙烯 9.59.55.075.070.20.2一氯三氟甲一氯三氟甲烷烷（氟里昂（氟里昂13） 28.828.83.953.950.580.58二氧化碳二氧化碳31.131.17.397.390.4480.448一氧化二氮一氧化二氮 36.536.57.237.230.4570.457氨氨132.3132.311.2811.280.240.24乙乙醚醚193.6193.63.683.680.2670.267甲醇甲醇240.5240.57.997.990.2720.272乙醇乙醇243.4243.46.386

4、.380.2760.276苯苯288.9288.94.894.890.3020.302水水374.2374.222.122.10.3440.344变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分5 超临界超临界C0C02 2n临界压力临界压力( (7.39 7.39 MPaMPa)适中适中；n临界温度临界温度 (31.1 (31.1 )接近室温接近室温； n便宜易得便宜易得；n无毒无毒、惰性惰性，是理想的绿色溶剂；，是理想的绿色溶剂；n极易从萃取产物中分离出来极易从萃取产物中分离出来。 研究最多，应用最广研

5、究最多，应用最广变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分67.3931.1密度密度g/L变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分7（1 1）密度、粘度和）密度、粘度和扩散系数扩散系数的特点的特点n密度比气体大密度比气体大得多得多, ,与液体与液体接近，使其接近，使其对溶质有较大对溶质有较大的的溶解度溶解度。n粘度接近气体粘度接近气体, ,比液体小比液体小得多得多。n扩散系数介于气体和液体之间扩散系数介于气

6、体和液体之间，是气体的是气体的几百分之几百分之一一, , 是是液体液体的几的几百倍百倍 。 与液体相比，与液体相比，超临界流体超临界流体粘度粘度小、小、扩散系数扩散系数大使其大使其传质速率大大高于液传质速率大大高于液体体。超临界流体的超临界流体的特性特性变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分8超临界流体超临界流体与与气体、液体气体、液体比较比较气体气体超临界流体超临界流体 液体液体 常温常压常温常压Tc ,PcTc ,PcTc ,4Tc ,4P Pc c常温常温密度密度(g/mL)(0.62)(0

7、.62)1010-3-3O.20.5O.20.50.40.90.40.90.61.60.61.6粘度粘度g/(cms)(13)(13)1010- -4 4(13)(13)1010-4-4(39)(39)1010-4-4(0.23)(0.23)1010-2-2扩散系数扩散系数(cm2/s)0.0.l0.4l0.40.70.71010-3-30.20.21010-3-3(0.2(0.22 2) )1010-5-5变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分9（2）溶解特性）溶解特性 在临界点附近在临界点附近

8、,压力和温度的变化压力和温度的变化可可引起超临界引起超临界流体密度流体密度急剧急剧变化变化, 相应地相应地使溶质在使溶质在超临界流体超临界流体中的中的溶解度溶解度发生急剧发生急剧变化变化，因而，因而可利用压力可利用压力与与温度的温度的改变改变来实现萃取和分离。来实现萃取和分离。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分10在超临界区在超临界区, ,C0C02 2 密密度度随随压力压力急剧急剧变化变化变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是

9、电力系统接线组成中一个重要组成部分11 有机物在有机物在超临界流体超临界流体中中溶解度的变化：溶解度的变化：n低于临界低于临界压力时，几乎压力时，几乎不溶解；不溶解；n高于高于临界临界压力时，压力时，溶解溶解度度随压力急剧增加。随压力急剧增加。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分12 二、超临界流体萃取原理二、超临界流体萃取原理 利用利用流体在超临界状态下对物流体在超临界状态下对物质质有特殊增加有特殊增加的溶解度的溶解度, ,而而在在低于临界状态下基本不溶解的特低于临界状态下基本不溶解的特性性.

10、 . 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分13超临界流体超临界流体萃取萃取过程一般分两步过程一般分两步（以（以超临界超临界C0C02 2为例）为例） （1 1）萃取萃取 原料装入原料装入萃取釜萃取釜，超临界超临界C0C02 2从釜底进入从釜底进入, ,与被萃取物料充分与被萃取物料充分接触接触, ,选择性溶解出选择性溶解出被被萃取物萃取物。 （2 2）分离）分离 含含被被萃取物的萃取物的C0C02 2经节流阀降经节流阀降到到临界压力以下临界压力以下进入进入分离釜分离釜，被被萃取物萃取物在在C0C0

11、2 2中的中的溶解度溶解度随着随着压力的下降而压力的下降而急剧下降急剧下降, ,因而在因而在分离釜分离釜中中析出析出，定期从底部放定期从底部放出出，C0C02 2加压后加压后循环使用循环使用。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分14实验室实验室超临界超临界C02萃取萃取过程过程变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分15超临界流体萃取特点超临界流体萃取特点n高压下进行，高压下进行，设备及工艺技术要求高

12、设备及工艺技术要求高, , 投资比较大投资比较大。 n可以可以在接近室温下完成在接近室温下完成, ,特别适用于热敏性天然产特别适用于热敏性天然产物物的分离的分离。n分离工艺流程简单分离工艺流程简单，主要，主要由萃取器和分离器二部分由萃取器和分离器二部分组成组成，而且，而且萃取萃取和和分离分离通过改变温度和压力即可实通过改变温度和压力即可实现。现。n超临界流体循环使用，无超临界流体循环使用，无需溶剂回收设备需溶剂回收设备，不产生，不产生二次污染。二次污染。n被萃取物中基本无萃取剂残留。被萃取物中基本无萃取剂残留。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任

13、务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分16有机物有机物在超临界在超临界 C0C02 2 中的溶解中的溶解规律规律（ 32 , 32 , =0.86 g/mL=0.86 g/mL） n烃烃：1212个个碳以下碳以下的的正构正构烃烃类能互溶类能互溶，超过超过1212个碳个碳, ,溶溶解度锐减解度锐减，异构异构烃烃比正构比正构烃烃溶解度大溶解度大。n醇醇：6 6个碳以下的正构醇能互溶个碳以下的正构醇能互溶, , 碳数增加碳数增加，溶解度溶解度下降下降，在正构醇中加侧链可在正构醇中加侧链可提高提高溶解度溶解度。n酚酚：苯苯酚酚溶解度为溶解度为 3% 3%（质量）（质量）, ,邻、间和对

14、甲苯邻、间和对甲苯酚酚的溶解度分别为的溶解度分别为 30% 30% 、20% 20% 和和 30% 30% 。醚醚化的化的酚羟酚羟基基能能显著显著提高提高溶解度溶解度。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分17n羧羧酸酸：C C9 9 以下的脂肪族以下的脂肪族羧羧酸能互溶酸能互溶 ，卤素、卤素、羟羟基基和芳香基的存在降低溶解度和芳香基的存在降低溶解度 。n酯酯：酯：酯化明显增加化合物的溶解度。化明显增加化合物的溶解度。n醛醛：简单的脂肪族简单的脂肪族醛能醛能互溶。苯基取代互溶。苯基取代会会降低不饱

15、降低不饱和和醛醛的溶解度的溶解度。 n萜萜：萜：萜类化合物是各种天然香料的关键成分。类化合物是各种天然香料的关键成分。溶解溶解度随着分子量增大度随着分子量增大、化合物极性化合物极性增加而增加而下降下降。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分18三三、温度和压力对温度和压力对超临界超临界流体溶解能力的影响流体溶解能力的影响 压力的影响：压力的影响： 一般一般SCFSCF溶解能力随压力的溶解能力随压力的增加而增加增加而增加 ，在临界在临界点附近点附近溶解度随溶解度随压力的压力的增加增加特别特别快。快。

16、 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分19溶解度等温线溶解度等温线变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分20变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分21 温度的影响：温度的影响： 与压力相比与压力相比 , , 温度对溶解度的影响要复杂。温度对溶解度的影响要复杂。 随着随着温度温度的升高的升高, ,溶解度溶

17、解度可能降低也可能增加可能降低也可能增加, ,有时有时出现出现最低值最低值或最高值或最高值。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分22溶解度等压线溶解度等压线压力低时，溶解度压力低时，溶解度随温度升高而降低。随温度升高而降低。压力高时，溶解度压力高时，溶解度随温度升高而增加。随温度升高而增加。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分23溶解度随温溶解度随温度的变化出度的变化出现现最低最低点点变电站电气主

18、接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分24n低压时，溶解度随低压时，溶解度随温度升高而增加。温度升高而增加。n中压时，溶解度随中压时，溶解度随温度升高而降低。温度升高而降低。n高压时，溶解度随高压时，溶解度随温度升高而增加。温度升高而增加。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分25 温度对物质在温度对物质在SCFSCF中的溶解度中的溶解度的的影响有两方面影响有两方面: : （1 1）一方面是温度对一方面是温度对S

19、CFSCF密度密度的影响的影响, ,随随温度的温度的升高升高, ,SCFSCF密度降低密度降低, ,使物质在其中的使物质在其中的溶解度下降溶解度下降 ; ; （2 2）另一方面是温度对另一方面是温度对物质蒸汽压物质蒸汽压的影响的影响, , 随随着着温度升高温度升高, ,物质的物质的蒸汽压增大蒸汽压增大, ,使物质在使物质在SCFSCF中的中的溶溶解度增大。解度增大。 这两种相反的影这两种相反的影响导致一定压力下溶解度响导致一定压力下溶解度随温随温度的变化复杂。度的变化复杂。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一

20、个重要组成部分26四、四、超临界超临界流体流体萃取萃取工艺流程工艺流程 固固体体物料的超临界萃取物料的超临界萃取根据根据萃取釜萃取釜与与分离分离釜釜温度和压力的变化情况温度和压力的变化情况可可分为四分为四种种典型的典型的工工艺流程艺流程: :(1)(1)等温等温（变压）（变压）法法：萃取釜萃取釜与与分离釜分离釜温度温度（基本）相等。（基本）相等。(2)(2)等压等压（变温）（变温）法法：萃取釜萃取釜与与分离釜分离釜压力压力（基本）相等。（基本）相等。(3)(3)吸收或吸收或吸附法吸附法（等温等压等温等压法）法） (4)(4)变温变压法变温变压法变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与

21、电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分27萃萃取取器器分分离离器器P P1 1P P2 2压缩机压缩机 膨胀阀膨胀阀T1 T2萃取物萃取物CO2CO2萃取物萃取物等温等温（变压）（变压）法法: : T1T2 P1 P2CO2变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分28萃萃取取器器分分离离器器P P1 1P P2 2泵泵 加热器加热器T1 T2等等压（变温）压（变温）法法: : P1 P2 T1 T2（若溶解度随温度升高而降低）若溶解度随温度升高而降低）

22、冷却器冷却器 T1 T2（若溶解度随温度升高而增加若溶解度随温度升高而增加）变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分29吸附法吸附法吸收法吸收法吸收或吸收或吸附法吸附法（等温等压等温等压法）法）（从咖啡豆中脱出咖啡因）（从咖啡豆中脱出咖啡因）变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分30变温变压法变温变压法两个分离釜两个分离釜出两种产物出两种产物变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连

23、接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分31不同不同萃取萃取流程流程在溶解度曲线上的反映在溶解度曲线上的反映abESES1 1 等温法等温法ESES2 2 等等压法压法a ab b 等等压压法法ESES3 3 变温变压法变温变压法变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分32例：番茄皮中番茄红素的例：番茄皮中番茄红素的超临界超临界流体流体萃取萃取1.萃取压力的影响萃取压力的影响（其它条件一定）（其它条件一定） 压力压力Mpa 10 15 20 30 萃取率萃取率 3.

24、1 91.3 95.4 96.82.萃取温度的影响萃取温度的影响 温度温度 30 40 50 60 萃取率萃取率 87.5 91.3 93.5 91.14.萃取时间的影响萃取时间的影响 时间时间h 0.5 1 2 4 萃取率萃取率 78.3 88.1 91.3 95.93.CO2流量的影响流量的影响 流量流量kg/h 5 10 20 50 萃取率萃取率 72.7 80.5 91.3 93.5最高点最高点变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分33 五五、共溶剂共溶剂 ( (Cosolvent)Cos

25、olvent) （也叫也叫提携剂提携剂或或夹带剂夹带剂，E Entrainerntrainer） 共溶剂：共溶剂：是在纯是在纯超临界超临界流体中流体中以液体形式加入以液体形式加入的一的一种少量的、种少量的、挥发度介于超临界挥发度介于超临界流体与流体与被萃取溶质之间被萃取溶质之间的的物质。物质。 共溶剂的作用共溶剂的作用: :提高提高溶解度溶解度; ;增加萃取过程的分增加萃取过程的分离因素离因素；提高提高溶解度溶解度对温度或压力的敏感性。其作对温度或压力的敏感性。其作用机理可能是分子间的范德华力或形成氢键。用机理可能是分子间的范德华力或形成氢键。 一般地，一般地，加入加入极性极性共溶剂共溶剂（如

26、甲醇、水）（如甲醇、水）对于提高对于提高极性成分的溶解度有帮助极性成分的溶解度有帮助，但对非极性溶质作用不大但对非极性溶质作用不大。 加入加入非极性非极性共溶剂共溶剂（如烷烃、苯），（如烷烃、苯），对极性和非极对极性和非极性溶质都性溶质都可能可能有增加溶解度的效能有增加溶解度的效能。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分34共溶剂丙烷的加入，共溶剂丙烷的加入，提高了萘在提高了萘在CO2中的中的溶解度溶解度,也也提高了提高了溶解溶解度度对压力的敏感性。对压力的敏感性。变电站电气主接线是指变电站的变压

27、器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分35甲醇加入量（质量分率甲醇加入量（质量分率W2）对溶解度的影响）对溶解度的影响变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分36六、六、超临界超临界流体流体萃取萃取应用应用（1）食品工业食品工业 咖啡因、尼古丁的脱除，啤酒花（也叫律草花或蛇咖啡因、尼古丁的脱除，啤酒花（也叫律草花或蛇麻，其籽粒用于酿造啤酒，给予啤酒香气和苦味）的萃麻，其籽粒用于酿造啤酒，给予啤酒香气和苦味）的萃取，动植物油脂（如大豆油

28、、沙荆油、蒜油、鱼油、米取，动植物油脂（如大豆油、沙荆油、蒜油、鱼油、米糠油）的提取，鱼油中糠油）的提取，鱼油中EPA（二十碳五烯酸）与二十碳五烯酸）与DHA （二十二二十二 碳六烯酸）的提取，蛋黄磷脂与大豆磷脂的碳六烯酸）的提取，蛋黄磷脂与大豆磷脂的萃取，植物色素的萃取，食品脱色、脱臭等。萃取，植物色素的萃取，食品脱色、脱臭等。（2）医药工业医药工业 动植物中药用成分（如生物碱、银杏黄酮、维生素动植物中药用成分（如生物碱、银杏黄酮、维生素E）的提取，药物分离精制等。的提取，药物分离精制等。（3）化学工业化学工业 有机物的分离精制，共沸物的分离，煤中有效成分有机物的分离精制，共沸物的分离，煤中

29、有效成分的提取，煤液化油的萃取，天然香料的提取等。的提取，煤液化油的萃取，天然香料的提取等。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分37（4 4）林产工业林产工业 木材中有机物、木质素的提取，木材热解及其产物木材中有机物、木质素的提取，木材热解及其产物的分离，制浆木片的预处理，木材材色、防腐处理，的分离，制浆木片的预处理，木材材色、防腐处理，人造板中甲醛含量分析等。人造板中甲醛含量分析等。（5 5）环境保护与监测环境保护与监测 活性炭的再生，超临界水氧化去除废水中的有机物，活性炭的再生，超临界水氧化

30、去除废水中的有机物，超临界水分解废塑料等高聚物。环境监测中用于富集超临界水分解废塑料等高聚物。环境监测中用于富集大气、土壤、动植物组织中的微量有毒有害物质。大气、土壤、动植物组织中的微量有毒有害物质。 （6 6）其它应用其它应用 超临界化学反应，超临界条件下酶催化反应，超临超临界化学反应，超临界条件下酶催化反应，超临界高分子合成，超临界流体成核（超细粉粒制备），界高分子合成，超临界流体成核（超细粉粒制备），超临界流体色谱，超临界清洗，超临界强化采油超临界流体色谱，超临界清洗，超临界强化采油, ,超临超临界印染（以超临界界印染（以超临界COCO2 2替代水作染色介质），超临界喷替代水作染色介质），超临界喷涂（以超临界涂（以超临界COCO2 2替代有机溶剂作为涂料的稀释剂）等。替代有机溶剂作为涂料的稀释剂）等。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分38利用超临界利用超临界CO2对原油对原油有很高的溶有很高的溶解能力解能力变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分39