一种超临界二氧化碳分离装置的制作方法

1.本发明涉及超临界干燥分离设备技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳分离装置。


背景技术：

2.超临界干燥技术是近年来发展起来的化工新技术。一般常用的干燥技术如常温干燥、烘烤干燥等在干燥过程中常常不可避免地造成物料团聚，由此产生材料基础粒子变粗，比表面急剧下降以及孔隙大量减少等结果，这对于纳米材料的获得以及高比表面材料的制备极其不利；超临界干燥技术是在干燥介质临界和临界压力条件下进行的干燥，它可以避免物料在干燥过程中的收缩和碎裂，从而保持物料原有的结构与状态，防止初级纳米粒子的团聚和凝并，这对于各种纳米材料的制备极具意义。
3.由于二氧化碳临界温度接近室温且无毒、不易燃易爆，超临界二氧化碳流体兼有气体和液体性质，具有很强的扩散性以及良好的溶解能力，因此超临界二氧化碳流体是良好的干燥介质。液态二氧化碳置换超临界干燥法是用二氧化碳取代有机溶剂作为干燥介质进行超临界干燥。
4.目前用于工业生产的超临界二氧化碳干燥装置，主要采用先升温加压使二氧化碳达到超临界状态，然后利用二氧化碳的超临界性质进行物料干燥的方式。干燥完成后，需要对超临界状态的二氧化碳和其溶解物进行分离，以便进行回收工作，通常采用分离釜加热降压的方式分离二氧化碳和溶解物，二氧化碳在分离釜顶部回收，溶解物在分离釜底部回收。但目前采用单组分离釜的方式很难将二氧化碳和溶解物一次分离完全，使得分离出的二氧化碳还残留不少溶解物和其他杂质。


技术实现要素：

5.本发明意在提供一种超临界二氧化碳分离装置，通过将多个加热分离模组进行串联，使得在分离过程中二氧化碳能够进行多层分离，有效提高了分离效果，使得回收的二氧化碳更纯净。
6.本发明提供的技术方案为：一种超临界二氧化碳分离装置，包括：储罐、净化罐和若干个加热分离模组，所述加热分离模组包括加热器和分离釜，所述加热器的出口和分离釜的进口管道连通，所述加热分离模组为若干组进行串联，每个加热分离模组的分离釜的出口与下一个加热分离模组的加热器的进口管道连通，最后一个所述分离釜的出口与储罐管道连通，所有分离釜的底部均与净化罐管道连通。
7.本发明的工作原理及优点在于：本发明一种超临界二氧化碳分离装置包括储罐、净化罐和若干个加热分离模组。加热分离模组用于分离完成干燥后的co2和co2内的溶解物，储罐用于收集存放分离后的co2，净化罐用于收集分离后的溶解物。加热分离模组包括加热器和分离釜，本发明包括多个加热分离模组进行串联，每个加热分离模组的分离釜的出口与下一个加热分离模组的加热器的进口管道连通。首先第一个加热器对co2进行加热，
使其脱离超临界状态后进入分离釜，分离釜则采用减压蒸馏法进行分离工作，含有溶解物的co2在分离釜内降压分离，溶解物由分离釜底部进入净化罐，同时未完全分离的溶解物从第一个分离釜的出口进入第二个加热器再次进行加热后进入第二个分离釜，再次进行降压分离工作，以此循环，直到将co2和溶解物分离完全。本发明方案通过多个加热分离模组串联，进行多次加热分离的步骤，有效提高了co2和溶解物的分离效果，能够得到更纯净的co2。
8.进一步，所述加热分离模组为三个。
9.为保证较高的分离效果，同时控制成本，本发明方案采用三个加热分离模组进行串联。
10.进一步，所述分离釜设有自动调压阀。
11.每个分离釜上均设有自动调压阀，在分离釜内压力过高时能够释放一部分压力，使得分离釜内保持在工艺压力，达到最好的分离效果，同时也防止了压力过高，保障了安全性。
12.进一步，还包括过滤器，所述过滤器设在储罐与分离釜之间，分别与储罐和分离釜的出口管道连通。
13.在co2进入储罐之前通过过滤器过滤掉水等其他杂质，进一步保障了二氧化碳的纯度。
14.进一步，还包括冷凝器，所述冷凝器设在储罐和过滤器之间，分别与储罐和过滤器管道连通。
15.为方便的储罐对回收的co2的储存，通过冷凝器将其降温液化后进入储罐。
16.进一步，所述净化罐内部设有气体吸附器。
17.在溶解物进入净化罐后，通过净化罐内部的气体吸附器对多余气体进行吸附，保障净化罐内回收的溶解物的纯净度。
18.进一步，还包括智能控制模块，所述加热分离模组与智能控制模块电连接，所述智能控制模块用于根据分离的物质的信息调节加热分离模组的参数。
19.通过智能控制模块选择需要分离的二氧化碳和其溶解物材料，智能控制模块根据分离材料的特性智能调节加热分离模组的参数，使其达到最好的分离效果。
20.进一步，还包括纯度检测模块，所述纯度检测模块与智能控制模块电连接，所述纯度检测模块用于检测分离后的物质的纯度，并将检测信息发送至智能控制模块。
21.在进行分离的过程中，通过纯度检测模块实时检测分离后的物质中其他杂质的含量，判断该物质的纯度，智能控制模块对检测的纯度信息进行分析，以便进行下一步优化。
22.进一步，其特征在于：所述纯度检测模块包括co2检测单元和溶解物检测单元，所述co2检测单元设在储罐的进口，用于检测分离的co2中杂质含量，所述溶解物检测单元设在净化罐的进口，用于检测分离的溶解物中杂质含量。
23.co2检测单元通过检测co2中其他杂质含量，将检测信息发送至智能控制模块，智能控制模块根据杂质数据判断co2纯度。溶解物检测单元通过检测溶解物中其他杂质含量，将检测信息发送至智能控制模块，智能控制模块根据杂质数据判断溶解物纯度。使得智能控制模块根据co2和溶解物的纯度信息能够做出下一步操作。
24.进一步，所述智能控制模块包括分离设置单元和动态调节单元，所述分离设置单
元用于根据人工设置的需要分离的物质种类，设置加热分离模组的参数，所述动态调节单元用于根据纯度检测模块检测的纯度信息，自动控制和调节加热分离模组的参数。
25.工作人员在分离设置单元上选择需要分离的物质种类，分离设置单元根据数据库的查询结果，根据分离的物质种类在加热分离模组上设置合适的参数，以达到最好的分离效果。分离过程中动态调节单元根据co2检测单元和溶解物检测单元检测的纯度信息，判断出物质纯度未达要求后，对加热分离模组的参数进行反馈调整，直到检测的纯度信息达到要求。
附图说明
26.图1为本发明实施例一的一种超临界二氧化碳分离装置的结构示意图；
27.图2为本发明实施例一的一种超临界二氧化碳分离装置的程序框图。
具体实施方式
28.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
29.说明书附图中的标记包括：加热器1、分离釜2、净化罐3、储罐4、过滤器5、冷凝器6、干燥釜7。
30.实施例一：
31.如图1所示，本发明实施例的一种超临界二氧化碳分离装置，包括加热分离模组、净化罐3、储罐4、过滤器5、冷凝器6、干燥釜7、智能控制模块和纯度检测模块。
32.加热分离模组包括加热器1和分离釜2，本实施例中加热分离模组为三个。第一加热分离模组的第一加热器1的进口与干燥釜7管道连通，第一加热器1的出口与第一分离釜2顶部的进口管道连通，第一分离釜2顶部的出口与第二加热器1的进口管道连通。第二加热器1的出口与第二分离釜2的进口管道连通，第二分离釜2的出口与第三加热器1的进口管道连通。第三加热器1的出口与第三分离釜2的进口管道连通，第三分离釜2的出口与过滤器5管道连通。
33.每个分离釜2的底部均与净化罐3管道连通。
34.过滤器5与冷凝器6管道连通，冷凝器6与储罐4管道连通。
35.每个分离釜2的顶部均设有自动调压阀，在分离釜2压力过量时，自动调压阀会释放一部分压力，使分离釜2内维持在工艺压力。
36.过滤器5内置活性炭，能够吸附co2内的水分及其他杂质。
37.净化罐3内部设有气体吸附器，内置氢氧化钙颗粒，用于吸收为分离完全的co2。
38.本实施例一种超临界二氧化碳分离装置还包括智能控制模块和纯度检测模块，其程序框图如图2所示。加热分离模组和纯度检测模块均与智能控制模块电连接。
39.纯度检测模块包括co2检测单元和溶解物检测单元。co2检测单元为需要分离的溶解物的检测仪器，安装在储罐4的进口，本实施例中co2检测单元为酒精检测器，用于检测进入储罐4的co2是否还残留溶解物酒精，以及残留的含量。溶解物检测单元为二氧化碳检测器，安装在净化罐3的进口，用于检测分离的溶解物中是否还残留co2，以及残留的含量。co2检测单元和溶解物检测单元将检测的数据信息发送至智能控制模块。
40.智能控制模块用于根据分离的物质的信息控制和调节加热分离模组的参数，并在
分析和处理纯度检测模块的数据后，对加热分离模组的参数进一步的优化调节，使分离过程实时处于最佳状态。智能控制模块具体分为以下控制程序：
41.分离设置单元：提供工作人员选择需要分离的物质种类，本实施例中需要分离的物质为co2和其溶解物酒精。在设定好需要分离的物质种类后，分离设置单元结合数据库的资料以及加热分离模块的参数信息，生成加热器1和分离釜2的档位和运行时间。
42.动态调节单元：接收并分析纯度检测模块检测的纯度信息，判断分离后的物质中杂质含量是否达到要求，若检测出杂质含量数值过大，则对加热器1和分离釜2的参数进行反馈调整，指导检测的纯度信息达到要求。
43.本实施例一具体实施过程：
44.本发明实施例的具体实施过程为超临界状态co2干燥工作完成后，干燥釜7排出的超临界状态co2和其溶解物酒精的分离。
45.首先工作人员在分离装置操作界面设置分离的物质为co2和酒精，待装置设定好加热分离的参数，即开始运行分离装置。
46.超临界状态的co2从干燥釜7出口释放，进入第一加热器1进行加热升温，使co2保持流体状态，含有溶解物酒精的co2进入第一分离釜2，分离釜2采用减压蒸馏法的方式进行分离过程，压力降低，酒精在co2流体中的溶解度降低使其在分离釜2中析出，析出的酒精由第一分离釜2底部进入净化罐3。
47.同时未完全分离的co2流体和其溶解物酒精通过第一分离釜2顶部的出口分别进入第二加热器1和第二分离釜2，再次进行降压分离的过程，析出的酒精由第二分离釜2底部进入净化罐3。
48.还未完全分离的co2流体和其溶解物酒精通过第二分离釜2顶部的出口分别进入第三加热器1和第三分离釜2，循环降压分离的过程。
49.本实施例中所有分离釜2的工艺压力为16mpa，在分离釜2压力过量时，分离釜2上的自动调压阀会释放一部分压力，使分离釜2内维持在工艺压力。
50.通过第三分离釜2出口释放的co2，通过过滤器5内的活性炭吸收水分和其他杂质，然后进入冷凝器6对co2进行降温，使co2保持在液态后进入储罐4进行储存回收。
51.通过三个分离釜2底部进入净化罐3的酒精，在净化罐3内气体吸附器的氢氧化钙颗粒吸收掉多余的co2。
52.储罐4进口的co2检测单元和净化罐3进口的溶解物检测单元实时检测酒精和co2的浓度，检测到储罐4进口的酒精浓度超标或净化罐3进口的co2浓度超标时，说明分离效果不理想。智能控制模块会调节加热器1和分离釜2，逐步加大升温功率和降压功率，直到检测结果符合标准。
53.实施例二：
54.除了实施例一的内容，本实施例二还包括：
55.本实施例一种超临界二氧化碳分离装置还包括参数分析模块，所述参数分析模块用于分析超临界二氧化碳分离装置调节的参数是否正确，并将分析结果发送至主机。
56.智能控制模块在检测到分离效果不理想时，通过调节加热器1或分离釜2，加大升温功率和降压功率，使分离效果符合标准。但在遇到智能控制模块怎样调节都无法达到符合标准的分类效果时，可能是该分离装置的各项参数没有调节到位，造成智能控制模块将
加热器1和分离釜2的功率开到最大都无法达到理想的分离效果。
57.此时参数分析模块对分离装置的各项参数进行检查，结合以往正常运行时的历史参数信息和该装置的操作记录，判断哪一项参数出现问题，例如分离釜2上的自动调节阀的压力释放阈值偏小，导致分离釜2内的压力还没达到工艺压力就被释放，使得分离釜2内的压力始终过小，达不到理想的分离效果。参数分析模块将分析结果发送至主机。
58.主机接收到参数调整信息后，通过虚拟机，对上述型号的自动调压阀的调节教程，在网上进行搜索。该虚拟机模拟的是二氧化碳分离装置的操作人员的手机，利用操作人员的手机的串号，在虚拟机上进行调节教程的搜索。在模拟搜索过程后，通过当今的大数据分析定位功能，在操作人员的手机上就会推送到自动调压阀阈值调节教程相关的词条或视频，例如操作人员在搜索引擎中会推送到相关调节教程的搜索词条，或在短视频平台上刷到相关调节教程的视频。通过以上方式能够让操作人员在碎片化时间内了解和学习到相关设备的操作调节教程，加强操作人员的技能培训，以提高工作能力，能够有效减少上述参数调节错误的情况发生。
59.以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术得出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。