现代化工分离技术.pptx
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2.超临界 CO2萃取原
理 3.超临界CO2
流体萃流程图
4.应用及特点
概述
超临界流体二氧化碳萃取（supercritical CO2 extraction ,CO2-SFE或CO2-SCFE）技术是超临界流 体萃取(superccritical fluid extraction,SCEF或SEF) 技术的一种。
超临界流体的主要特性
• 超临界流体的主要特性：
•
密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力
和温度微小变化可导致其密度显著变化；粘度接
近于气体,具有很强传递性能和运动速度；扩散系
数比气体小，但比液体高一到两个数量级；介电
常数，极化率和分子行为与气液两相均有着明显 的差别;
•
超临界流体的极性可以改变，在一定温度条
• （1）新型分离技术的研究与应用，比如膜分离技 术、超临界流体技术等；
• （2）传统或新型分离方法或与其他强化手段的耦 合分离技术，比如特殊精馏、外长强化分离、膜 精馏等；
• （3）分离方法先进设计（软件为工具）、先进控 制和安全评估。
超临界CO2 萃取技术 膜分离技术：纳滤膜分离 分子蒸馏
1.概述
由于CO2具有无毒、无味、无臭、化学惰性，超临 界点低(Tc=31·1℃,Pc=7·28 MPa），不污染环境和产 品，廉价易得，不易燃易爆，使用安全等诸多优点， 所以CO2已经成为工业上首选的绿色萃取剂，成为超 临界萃取技术中最重要的应用技术之一。
CO2-SFE的研究在国内研究起步晚，现在有关 CO2-SFE的应用主要集中在环境，放射金属离子萃取， 油脂工业.
局限性 涉及高压系统,大规模使
用时其工艺过程和技术的 要求高,设备费用也大
压缩机 制冷MVC-760L
萃取釜 二氧化碳循环泵
国外应用
超临界CO2萃取技术的一次性设备 投资较大给普及带来一定困难，但工业 生产的实践表明，操作费用较传统方法 低，产品质量高，后处理费用低，经济 上仍是划算的。
件下，只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提
取不同极性的物质，可选择范围广。CO2本身是 非极性的，可以在超临界CO2流体中加入一些 CH3OH，则可以萃取一些极性的化合物。
超临界技术原理
超临界二氧化碳萃取分离过程的原理是利用超 临界二氧化碳对某些特殊天然产物具有特殊溶解作 用，利用超临界二氧化碳的溶解能力与其密度的关 系。即利用压力和温度对超临界二氧化碳溶解能力 的影响而进行的。
• (6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通 过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定，改变 温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃 取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。
优点和局限性
优点 提取率高、操作温度低、中药
有效成分不被破坏、无有机溶剂 残留、工艺简单。
该技术对中药挥发油、脂肪油 、香豆素、萜类、生物碱和醌类 等有效成分的提取分离, 基本可以 独立完成, 具有其他技术无可比拟 的优越性
流量计
CO2
钢 瓶
泵 冷箱
携 带 剂
流量计
泵
萃 取
混 合
分
精
离
馏
柱
分 离
超临界CO2萃取基本流程图
与传统工艺比较的优势
工业上，传统工艺中大都根据相似相溶原理 采用有机溶剂作为萃取剂，但是有机溶剂在液液 萃取或是固相萃取中总会或多或少带来一些环境 问题，比如比较显著的废溶剂的回收问题。
二次污染严重影响人们的日常生活和工作， C无O溶2是剂较残容留易,也提避纯免与了分溶离剂的对气人体体,因的此毒萃害取和物对几环乎境 的污染。如脱去咖啡中的有害成分咖啡因，传统 的萃取剂为有毒副作用的二氯乙烷，产生二次污 染，而采用超临界CO2作为萃取剂，当有机物质 荣誉超临界二氧化碳时，很容易回收，也容易操 作，避免了二次污染。
在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离 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，对应各压力范围所得到的萃取物不可能 是单一的，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，所以超临界流体二氧化碳萃取 过程是由萃取和分离组合而成的。
Байду номын сангаас 特点
• (1)可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效 地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持着 药用植物的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的 物质在其沸点温度以下萃取出来；
• (2)使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因 此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和 对环境的污染,是100%的纯天然；
化工分离中的三类分离方法
平衡分离：精馏、吸收、萃取、吸附、结晶、干 燥、气体膜分离、渗透汽化膜分离、液膜分离、 泡沫分离、离子交换等。
速率分离：离心、沉降、过滤、超滤、微滤、纳 滤、反渗透、电泳等。
耦合分离：反应精馏、化学吸收、膜萃取、膜精 馏、膜吸收等。
发展趋势
• 从近年的发展来看，国内外在化工分离的前沿研 究和开发可以总结为：
九组作品
2013.3.20
化工分离技术是化学工程的一个重要分支，任 何化工生产过程都离不开这种技术。绝大多数反 应过程的原料和反应所得到的产物都是混合物， 需要利用体系中各组分物性的差别或借助于分离 剂使混合物得到分离提纯。
随着对产品的质量及物质纯度的要求随之提高， 同时煤炭与石油危机所引起的能源危机对资源利 用与清洁生产也提出了要求。正因为如此，推动 了人们对新型分离技术不懈的探索。一些常规分 离技术，如蒸馏、吸收、萃取等不断改进、完善 和发展，并使一些特色明显的新型分离技术，如 膜分离、泡沫分离、超临界流体萃取以及耦合技 术等得到重视和发展。
• (3)萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器 时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离） 而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少，节约成本；
• (4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反 应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，故安全性 好；
• (5)CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过 程中循环使用，从而降低成本；
理 3.超临界CO2
流体萃流程图
4.应用及特点
概述
超临界流体二氧化碳萃取（supercritical CO2 extraction ,CO2-SFE或CO2-SCFE）技术是超临界流 体萃取(superccritical fluid extraction,SCEF或SEF) 技术的一种。
超临界流体的主要特性
• 超临界流体的主要特性：
•
密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力
和温度微小变化可导致其密度显著变化；粘度接
近于气体,具有很强传递性能和运动速度；扩散系
数比气体小，但比液体高一到两个数量级；介电
常数，极化率和分子行为与气液两相均有着明显 的差别;
•
超临界流体的极性可以改变，在一定温度条
• （1）新型分离技术的研究与应用，比如膜分离技 术、超临界流体技术等；
• （2）传统或新型分离方法或与其他强化手段的耦 合分离技术，比如特殊精馏、外长强化分离、膜 精馏等；
• （3）分离方法先进设计（软件为工具）、先进控 制和安全评估。
超临界CO2 萃取技术 膜分离技术：纳滤膜分离 分子蒸馏
1.概述
由于CO2具有无毒、无味、无臭、化学惰性，超临 界点低(Tc=31·1℃,Pc=7·28 MPa），不污染环境和产 品，廉价易得，不易燃易爆，使用安全等诸多优点， 所以CO2已经成为工业上首选的绿色萃取剂，成为超 临界萃取技术中最重要的应用技术之一。
CO2-SFE的研究在国内研究起步晚，现在有关 CO2-SFE的应用主要集中在环境，放射金属离子萃取， 油脂工业.
局限性 涉及高压系统,大规模使
用时其工艺过程和技术的 要求高,设备费用也大
压缩机 制冷MVC-760L
萃取釜 二氧化碳循环泵
国外应用
超临界CO2萃取技术的一次性设备 投资较大给普及带来一定困难，但工业 生产的实践表明，操作费用较传统方法 低，产品质量高，后处理费用低，经济 上仍是划算的。
件下，只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提
取不同极性的物质，可选择范围广。CO2本身是 非极性的，可以在超临界CO2流体中加入一些 CH3OH，则可以萃取一些极性的化合物。
超临界技术原理
超临界二氧化碳萃取分离过程的原理是利用超 临界二氧化碳对某些特殊天然产物具有特殊溶解作 用，利用超临界二氧化碳的溶解能力与其密度的关 系。即利用压力和温度对超临界二氧化碳溶解能力 的影响而进行的。
• (6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通 过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定，改变 温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃 取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。
优点和局限性
优点 提取率高、操作温度低、中药
有效成分不被破坏、无有机溶剂 残留、工艺简单。
该技术对中药挥发油、脂肪油 、香豆素、萜类、生物碱和醌类 等有效成分的提取分离, 基本可以 独立完成, 具有其他技术无可比拟 的优越性
流量计
CO2
钢 瓶
泵 冷箱
携 带 剂
流量计
泵
萃 取
混 合
分
精
离
馏
柱
分 离
超临界CO2萃取基本流程图
与传统工艺比较的优势
工业上，传统工艺中大都根据相似相溶原理 采用有机溶剂作为萃取剂，但是有机溶剂在液液 萃取或是固相萃取中总会或多或少带来一些环境 问题，比如比较显著的废溶剂的回收问题。
二次污染严重影响人们的日常生活和工作， C无O溶2是剂较残容留易,也提避纯免与了分溶离剂的对气人体体,因的此毒萃害取和物对几环乎境 的污染。如脱去咖啡中的有害成分咖啡因，传统 的萃取剂为有毒副作用的二氯乙烷，产生二次污 染，而采用超临界CO2作为萃取剂，当有机物质 荣誉超临界二氧化碳时，很容易回收，也容易操 作，避免了二次污染。
在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离 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，对应各压力范围所得到的萃取物不可能 是单一的，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，所以超临界流体二氧化碳萃取 过程是由萃取和分离组合而成的。
Байду номын сангаас 特点
• (1)可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效 地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持着 药用植物的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的 物质在其沸点温度以下萃取出来；
• (2)使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因 此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和 对环境的污染,是100%的纯天然；
化工分离中的三类分离方法
平衡分离：精馏、吸收、萃取、吸附、结晶、干 燥、气体膜分离、渗透汽化膜分离、液膜分离、 泡沫分离、离子交换等。
速率分离：离心、沉降、过滤、超滤、微滤、纳 滤、反渗透、电泳等。
耦合分离：反应精馏、化学吸收、膜萃取、膜精 馏、膜吸收等。
发展趋势
• 从近年的发展来看，国内外在化工分离的前沿研 究和开发可以总结为：
九组作品
2013.3.20
化工分离技术是化学工程的一个重要分支，任 何化工生产过程都离不开这种技术。绝大多数反 应过程的原料和反应所得到的产物都是混合物， 需要利用体系中各组分物性的差别或借助于分离 剂使混合物得到分离提纯。
随着对产品的质量及物质纯度的要求随之提高， 同时煤炭与石油危机所引起的能源危机对资源利 用与清洁生产也提出了要求。正因为如此，推动 了人们对新型分离技术不懈的探索。一些常规分 离技术，如蒸馏、吸收、萃取等不断改进、完善 和发展，并使一些特色明显的新型分离技术，如 膜分离、泡沫分离、超临界流体萃取以及耦合技 术等得到重视和发展。
• (3)萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器 时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离） 而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少，节约成本；
• (4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反 应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，故安全性 好；
• (5)CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过 程中循环使用，从而降低成本；