专利名称：一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及超临界萃取技术领域，确切地说就是涉及ー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(如ニ氧化碳)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，即利用压カ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，对应各压カ范围所得到的萃取物不可能是单ー的，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エ序之后，还增设了精馏エ序，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 馏等エ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、分离和精馏等エ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°C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、分离等エ序要求的温度较低，一般不超过50-60°C，根据这ー特点，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減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I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(I)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(I)常常置于地面上，所以目前的水箱(I)都未设置排水管路；③为便于水箱(I)用水的添加，仅设计了ー个加水ロ(5)，而未设置加水管路；④加热水套(10)顶部的进水管路(12)通过ー个水泵(13)与水箱(I)连接起来，从而使水箱(I)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(I)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(I)未设置排水管路和加水管路，“向水箱(I)中加水”或“排出水箱(I)中的水”的实施都较麻烦；③水泵(13)整体浸没于水箱(I)中，因水箱(I)未设计排水管路，水泵(13)在エ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(I)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°C 的超临界萃取エ艺条件，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。
实用新型内容为解决现有技术中所存在的上述技术问题，本实用新型提出了一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统，采用本实用新型，能使水泵的外部密封结构的外表面不与水箱中的水接触，水泵在萃取和分离エ序操作完成后，水泵叶轮及其外部密封构件不受热水的接触甚至腐蚀的影响。本实用新型是通过采用下述技术方案实现的一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统，包括水箱、电加热器、水温控制传感器和水泵，其特征在于所述水泵设置在位于水箱外部ー侧的所述进水管路上，在水箱底部设置有排水管路。还包括有保温水腔，所述保温水腔设置在萃取釜体或分离釜体和精馏柱的外壁，所述进水管路和出水管路与保温水腔连通。在所述水箱上设置有加水管路，加水管路与自来水源管路连通。在保温水腔的出水管路、水箱的排水管路和加水管路上分别设置有电磁阀。所述保温水腔的进水管路与水箱的排水管路是三通管路结构，电磁阀设置在水箱排水管路的排水端。在水箱与地面之间设置有底部固定架。与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果如下I、本实用新型中，采用将水泵设置在位于水箱外部ー侧的所述进水管路上的技术方案，避免了水泵被长期浸泡在水箱中的热水内遭受腐蚀，从而延长了水泵和整个装置的使用寿命；同时，在水箱的底部设置有排水管路，水箱的排水管路与保温水腔的进水管路是三通管路结构，在排水管路的排水端设置了ー个电磁阀，这样的结构形式在超临界设备使用结束后可以及时将加热水箱和保温水腔中的热水排空，避免了热水对水泵的破坏性影响，也可以减少水循环管路中的水垢的产生。2、本实用新型中，在“萃取釜体或分离釜体、精馏柱”的外壁设置有保温水腔，所述进水管路和出水管路与保温水腔连通，这样的结构形式提高了热交换的效率。3、本实用新型中，在保温水腔的出水管路、水箱的加水管路和排水管路上均设置了电磁阀，实现了水加热系统的自动化控制。
图I为超临界萃取仪的传统水加热系统的结构示意图，其中图1-1为萃取釜体或分离釜体的传统水加热系统的结构示意图，图1-2为精馏柱釜体的传统水加热系统的结构示意图，图1-3为电加热器的结构示意图。图2为本实用新型的关于超临界萃取仪的水加热系统的结构示意图，其中图2-1为萃取釜体或分离釜体的水加热系统的结构示意图，图2-2为精馏柱釜体的水加热系统的结构示意图，图2-3为电加热器的结构示意图。图中标记分别为1.水箱；2.电加热器；3.螺旋型流体管路的入口 ； 4.螺旋型流体管路；5.水箱的加水ロ ； 6.水温控制传感器；7.加热水套或保温水腔的出水管路(回流至水箱中)；8.萃取釜体或分离釜体的超临界流体的进入管路；9.萃取釜体或分离釜体；10.(螺旋水管型)加热水套；11.萃取釜体或分离釜体的超临界流体的流出管路；12.加热水套或保温水腔的进水管路；13.水泵；14.精馏柱；15.精馏柱的流体进入管路；16.精馏柱的流体流出管路；17.精馏柱的馏分收集管路；18.水箱的加水管路；19.电磁阀；
20.保温水腔；21.保温水腔的水位观察镜；22.水箱排水管路；23.水箱底部固定架。
具体实施方式
实施例I作为本实用新型的最佳实施方式如下在图2中，在水箱I的顶部设有对水箱I中的水进行加热的电加热器2、水箱加水管路18和具有自动控制加水时间特性的电磁阀19、用于实时监控水箱中水温的传感器6;为便于“萃取釜体或分离釜体9、精馏柱14”外围的保温水腔20用水的循环利用和保温的实现，而设计了保温水腔20的出水管路7。在萃取和分离エ序的水加热系统中，水箱I中还设有螺旋型流体管路4，通过水箱I的加热或冷却作用，使“待进入萃取釜体或分离釜体9的流体”在螺旋型流体管路4中转变为一定温度的流体，然后经萃取爸体或分离爸体9的超临界流体的进入管路8后,进入萃取釜体或分离釜体9中；螺旋型流体管路的流体入口 3、萃取釜体或分离釜体9的超临界流体的进入管路8设置在水箱I的顶部。为使水箱I中的水进入保温水腔20而需要的水泵13，在本实用新型中设计在比水箱I底部略低的位置，在水泵13与水箱I的底部的连接管路之间，设有一个便于控制水箱I排水的水箱排水管路22和ー个自动控制排水的电磁阀19。在该系统中，水箱I的加水管路18、水泵13和保温水腔20的出水管路7的水流速度和管路内径相同。实施例2超临界萃取釜体或分离釜体、精馏柱的加热保温操作本实用新型还包括有自动控制系统，用于控制水加热系统的开启和关闭，以及获得水箱的温度、水泵工作时间、电磁阀的开启或关闭的时间，并作相应的操控。通过数字电路中的编码器和译码器将各个部件之间的信息连接起来，所述的电磁阀、自动控制系统、传送电路、编码器和译码器等都是已有技木。通过自动控制系统，进入“水加热系统开启”的人机交互界面，先关闭“水箱I的排水管路22上的电磁阀19”和“保温水腔20的出水管路7上的电磁阀19”，然后开启“水箱I的加水管路18上电磁阀19”，待水箱中已加入4/5体积的水时，开启电加热器2和水泵13，通过保温水腔20的水位观察镜21观察保温水腔20中的水位，待保温水腔20中的水快满时，打开“保温水腔20的出水管路7上的电磁阀19”，同时关闭“水箱I的加水管路18上电磁阀19”。当水箱中的水温比“萃取釜体或分离釜体9、精馏柱14”エ艺要求的温度高O. 5-l°C时，关闭电加热器2 ;当水箱中的水温低于“萃取釜体或分离釜体9、精馏柱14”要求的温度低O. 5-l°C时，打开电加热器2。“从开启水泵的时刻开始，到打开‘保温水腔20的出水管路7上的电磁阀19’前所需要的时间”，也可根据水泵13的功率和保温水腔20的容积进行确定。实施例3 水加热系统的关闭在超临界萃取、分离或精馏实验结束之后，如果在短时间内不使用该设备，则通过自动控制系统，进入“水加热系统关闭”的人机交互界面，关闭电加热器2和水泵13，打开“水箱I的排水管路22上电磁阀19”，待水箱I和保温水腔20中的水排空后，关闭所有电磁阀。这样，可以避免热水对水泵的破坏性影响，也可以减少水循环管路中的水垢的产生。
权利要求1.一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统，包括水箱(I)、电加热器(2)、水温控制传感器(6)和水泵(13)，其特征在于所述水泵(13)设置在位于水箱(I)外部一侧的进水管路(12 )上，在水箱(I)底部设置有排水管路(22 )。
2.根据权利要求I所述的一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统，其特征在于还包括有保温水腔(20)，所述保温水腔(20)设置在萃取釜体或分离釜体(9)和精馏柱(14)的外壁，所述进水管路(12)和出水管路(7)与保温水腔(20)连通。
3.根据权利要求I或2所述的一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统，其特征在于在所述水箱(I)上设置有加水管路(18 )，加水管路(18 )与自来水源管路连通。
4.根据权利要求3所述的一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统，其特征在于在保温水腔(20)的出水管路(7)、水箱的加水管路(18)和排水管路(22)上分别设置有电磁阀(19)。
5.根据权利要求4所述的一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统，其特征在于所述排水管路(22)与进水管路(12)是三通管路结构，电磁阀(19)设置在排水管路(22)的排水端。
6.根据权利要求I所述的一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统，其特征在于在水箱(I)与地面之间设置有底部固定架(23)。
专利摘要本实用新型公开了一种用于超临界流体萃取设备的新型水加热系统，涉及超临界萃取技术领域，包括水箱、电加热器、水温控制传感器、保温水腔和水泵，水泵通过进水管路与保温水腔连通，所述水泵设置在位于水箱外部一侧的所述进水管路上，在水箱底部设置有排水管路。采用本实用新型，能使水泵的外部密封结构的外表面不与水箱中的水接触，水泵在萃取和分离工序操作完成后，水泵叶轮及其外部密封构件不受热水的接触甚至腐蚀的影响。
文档编号B01D11/00GK202605770SQ20122026767
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者罗松明, 蒲彪, 刘书亮, 叶劲松, 王燕高 申请人:四川农业大学