HKY-1型超臨界反應細微粒子噴霧裝置

HKY-1型超臨界反應細微粒子噴霧裝置

一、    裝置原理及概況

    超臨界噴霧技術是現(xiàn)代化工分離中出現(xiàn)的學科，是目前上興起的一種先進的分離工藝。所謂超臨界流體是指熱力學狀態(tài)處于臨界點（Pc、Tc）之上的流體，臨界點是氣、液界面剛剛消失的狀態(tài)點，超臨界流體具有十分*的物理化學性質，它的密度接近于液體，粘度接近于氣體，而擴散系數大、粘度小、介電常數大等特點，使其分離效果較好，是很好的溶劑。超臨界萃取即高壓下、合適溫度下在萃取缸中溶劑與被萃取物接觸，溶質擴散到溶劑中，再在分離器中改變操作條件，使溶解物質析出以達到分離目的。

    超臨界裝置由于選擇了CO₂介質作為超臨界萃取劑，使其具有以下特點：

    1、操作范圍廣，便于調節(jié)。

    2、選擇性好，可通過控制壓力和溫度，有針對性地萃取所需成份。

3、操作溫度低，在接近室溫條件下進行萃取，這對于熱敏性成份尤其適宜，萃取過程中排除了遇氧氧化和見光反應的可能性，

萃取物能夠保持其自然風味。

    4、從萃取到分離一步完成，萃取后的CO₂不殘留在萃取物上。

    5、CO₂無毒、無味、不燃、價廉易得，且可循環(huán)使用。

二、連續(xù)操作的微細粒子的制備。

主要工作過程是：CO₂泵將CO₂送到結晶的頂部，結晶器的壓力通過閥進行控制。CO₂在進入泵前用冷卻器冷卻到0℃以下防止發(fā)生氣穴現(xiàn)象。結晶器安裝在空氣浴內，其溫度由控溫儀、加熱器和循環(huán)風扇來調切節(jié)，分離器安裝在結晶釜后，溫度由水浴循環(huán)實現(xiàn)控制。當系統(tǒng)穩(wěn)定后，通過泄壓閥釋放壓力，通過壓差從噴嘴噴出的亞毫米級液滴分散在抗溶劑氣體構成的連續(xù)介質中，由于反應顆粒的膨脹和蒸發(fā)結晶析出溶質微粒。在結晶器內設有玻璃筒和金屬過濾板，用來收集微粒。在結晶釜內實現(xiàn)部分造粒之后，CO₂與大部分液體的混合物離開結晶器，通過霧狀噴嘴進入*級分離器內并降壓，由于壓力的急劇下降，在這一過程中溶液在瞬時達到超飽和，從而析出細微溶質顆粒。之后，CO₂與溶劑混合物進入第二級分離器并減壓，實現(xiàn)CO₂與溶劑的分離，而后，兩者再分別循環(huán)利用。當收集到足夠的微粒后，停止溶液供應，而繼續(xù)通入CO₂，在結晶器內用CO₂除去微粒上的殘余溶劑。

三、安全注意事項

1、整套裝置必須有安全可靠的接地，以防漏電傷人。

2、各部件及管路流程有其安全的工作壓力，操作時切不可超過此壓力，尤其使用CO₂氣體時需要特別小心，儀器帶有兩套安全保護裝置。

3、恒溫加熱時，按開機順序開啟設備。

4、設備用完后要及時清洗，以防銹蝕或堵塞管路。

  四、主要技術參數

    1、z高萃取壓力：50MPa。

    2、單缸反應容積：1L。

    3、反應溫度：常溫～250℃。

    4、z大流量：0～50L/h可調。

    5、磁力攪拌

    伍、該裝置的主要構成

超臨界細微粒子反應噴霧裝置由下列部分組成：純度為≥99％的CO₂氣瓶（用戶自備）、制冷裝置、溫度控顯系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、壓力控顯系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、安全保護裝置、攜帶劑罐、凈化器、混合器、熱交換器、貯罐、流量為50L、1L/50MPa攪拌反應釜1L/30MPa分離器、電控柜、閥門、管件及柜架等組成，具體流程見后面示意圖。

    六、開機前的準備工作

    1、首先檢查電源、三相四線是否完好無缺。（AC380V/50HZ）

    2、冷凍機及貯罐的冷卻水源是否暢通，冷箱內為30％乙二醇＋70％水溶液。

        3、CO₂氣瓶壓力保證在5～6MPa的氣壓，且食品級凈重≥22kg。

    4、檢查管路接頭以及各連接部位是否牢靠。

    5、將各熱箱內加入冷水，不宜太滿，離箱蓋2公分左右。

    6、將原料裝入攪拌釜，原料不應安裝太滿，離過濾網2～3公分左右。

    7、蓋好壓環(huán)及上堵頭。

    8、將噴嘴固定到分離釜上。

五、開機操作順序

1、先送空氣開關，如三相電源指示燈都亮，則說明電源已接通，再起動電源的（綠色）按鈕。

2、接通制冷開關，同時接通水循環(huán)開關。

    3、開始加溫，先將攪拌釜、分離I、分離II、加熱開關接通，將各自控溫儀調整到各自所需的設定溫度。

4、在冷凍機溫度降到0℃左右，且反應釜、分離I、分離II溫度接近設定的要求后，進行下列操作。

5、開始制冷的同時將CO₂氣瓶通過閥門進入凈化器、冷盤管和貯罐，CO₂進行液化，液態(tài)CO₂通過泵、混合器、凈化器進入萃取缸（萃取缸已裝樣品且關閉上堵頭），等壓力平衡后，打開萃取缸放空閥門，慢慢放掉殘留空氣后，降低部分壓力后，關閉放空閥。

6、加壓力：先將電極點撥到需要的壓力（上限），啟動泵I綠色按鈕，。當壓力加到接近設定壓力（提前1MPa左右），開始打開反應釜后面的節(jié)流閥門，具體怎樣調節(jié)，根據下面不同流向：

ⅰ）反應釜→分離器（噴霧）I→分離器II→回路

ⅱ）反應釜→分離器I→分離器II→回路

7.中途停泵時，只需按數位操作上的STOP鍵。

將攪拌反應釜與*分離釜閥門打開，利用高低壓（差壓），反應介質從噴嘴釋放、膨化、反應。待反應完畢，放空，沒有壓力后，打開反應缸蓋，取出殘料，整個反應過程結束。

9.分離出來物質分別在閥門a₂、閥門a₃處取出。

六、注意事項及故障處理

        1、此裝置為高壓流動裝置，非熟悉本系統(tǒng)流程者不得操作，高壓運轉時不得離開崗位，如發(fā)生異常情況要立即停機關閉總電源檢查。

    2、制冷系統(tǒng)

        ①開機前及正常運轉時須查壓縮機油面線是否正常，一般情況不會缺油，如過低須加入冷機油25^#（新型號為40^#）

②冷機正常運轉時，高壓表指示夏天為1.5-2Mpa、冬天為1-1.5Mpa (高壓保護2.2MPa)，低壓表為0.2-0.3Mpa。如果過低制冷效果差，可適當加入R22氟利昂。（可以從低壓閥口加入）

③冷機開啟前，高低表均有壓力，但開機后，低壓表為0，且冷機頻繁啟動、停止，可能原因為：過濾器、膨脹閥或電磁閥堵塞。

處理步驟如下：

A、關閉貯罐供液閥，啟動冷機開關，回收氟利昂，當低壓表降為零下時關閉冷機。

B、打開過濾器，膨脹閥下口（過濾心）清洗過濾網。

C、清洗完畢，裝上過濾器及膨脹閥后，關閉高壓閥，打開放空接頭進行冷機抽空，抽到低壓表為小于0且高壓出口沒有空氣為止。

D、擰緊高壓放空接頭（帽），再打開高壓閥及供液閥即可。

注：以上情況屬非正常現(xiàn)象，如出現(xiàn)請專業(yè)人員解決。

3、CO₂流體系統(tǒng)

①CO₂泵運行應檢查泵頭是否有冷卻循環(huán)水（冷箱內供給）。

②開始加壓時應等冷箱制冷溫度達到要求，同時打開泵出口端放空閥門進行放空。

③應檢查電接點壓力表是否控制停泵（人為試驗檢查）。

④因CO₂或物料含水，可能出現(xiàn)冷箱內高壓盤管冰堵。故障現(xiàn)象為貯罐壓力顯示較低（低于CO₂并出口壓力），不能循環(huán)。解決方法：

A、經常從凈化器底部閥門放水。

B、如出現(xiàn)冰堵，將冷箱蓋打開，讓冷箱溫度自然上升至室溫用氮氣從盤管一端吹掃至另一端，直至將水份吹干。

 4、加熱控溫系統(tǒng)

①開機時須檢查三相四線電源是否正確，禁止缺相運行。

②每次開機（每班）都要檢查各加熱水箱的水位。不夠應及時補充（因溫度高蒸發(fā)），否則會燒壞加熱管，同時須查水泵電機是否運轉，防止水垢卡死轉軸而燒壞電機。

③如果測量溫度遠遠高于設定溫度，或者水浴內的水被燒開，可能原因為雙向可控硅被擊穿，而不起控制作用，此時只要更換對應的可控硅就可以了。

5、泵在一定時間內要更換潤滑油。