超临界流体的萃取

超临界流体的特性超临界流体具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，同时兼具低黏度，低表面张力的特性，如表1所示，使得超临界流体能够迅速渗透进入微孔隙的物质•因此用于萃取时萃取速率比液体快速而有效，尤其是溶解能力可随温度，压力和极性而变化.超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的•当物质处于超临界状态时，成为性质介于液体和气体之间的单一相态，具有和液体相近的密度，黏度虽高于气体但明显低于液体，扩散系数为液体的10〜100倍，因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力，能够将物料中某些成分提取出来•在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小，沸点高低和分子量大小的成分萃取出来•同时超临界流体的密度，极性和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加，利用预定程序的升压可将不同极性的成分进行分步提取•当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以通过控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压，升降温的方法使超临界流体变成普通气体或液体，被萃取物质则自动完全析出，从而达到分离提纯的目的，并将萃取与分离两过程合为一体，这就是超临界流体萃取分离的基本原理.二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26°C,压力高于临界压力Pc=72.9atm的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解能力•用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛的应用前景•超临界二氧化碳是目前研究最广泛的流体之一，因为它具有以下几个特点：CO2临界温度为31.26C,临界压力为72.9atm，临界条件容易达到.CO2化学性质不活泼，无色无味无毒，安全性好.价格便宜，纯度高，容易获得.二氧化碳超临界萃取(SuperiticalFluidExtraction-CO2)所谓的二氧化碳超临界萃取是将已经压温加压成超临界状态的二氧化碳作为溶剂，以其极高的溶解力萃取平时不易萃取的物质，以下有几项关于萃取的说明：(1)溶解作用在超临界状态下，CO2对不同溶质的溶解能力差别很大，这与溶质的极性，沸点和分子量密切相关，一般来说有以下规律：亲脂性，低沸点成分可在104KPa(约1大气压)以下萃取，如挥发油，烃，酯，醚，环氧化合物，以及天然植物和果实中的香气成分，如桉树脑，麝香草酚，酒花中的低沸点酯类等；化合物的极性基团如-OH,-COOH等)愈多，则愈难萃取•强极性物质如糖，氨基酸的萃取压力则要在4x104KPa以上•另外化合物的分子量愈大，愈难萃取；分子量在200〜400范围内的成分容易萃取，有些低分子量，易挥发成分甚至可直接用CO2液体提取；高分子量物质(如蛋白质，树胶和蜡等)则很难以二氧化碳萃取.(2)特点将超临界二氧化碳大量地拿来做萃取之用是因为它具有以下几个萃取技术上的特点:A.超临界CO2流体常态下是无色无味无毒的气体，与萃取成分分离后，完全没有溶剂的残留，可以有效地避免传统溶剂萃取条件下溶剂毒性的残留•同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，是一种天然且环保的萃取技术B.萃取温度低，C02的临界温度为31.265U临界压力为72.9atm，可以有效地防止热敏性成分的氧化，逸散和反应，完整保留生质物体的生物活性；同时也可以把高沸点，低挥发度，易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速回复成为分离的两相（气液分离）而立即分开，不存在物料的相变过程，不需回收溶剂，操作方便；不仅萃取效率高，而且能耗较少，节约成本，并且符合环保节能的潮流.萃取操作容易，压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数在临界点附近，温度压力的微小变化，都会引起CO2密度显着变化，从而引起待萃物的溶解度发生变化，可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的•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；因此技术流程短，耗时少，占地小，同时对环境真正友善，萃取流体CO2可循环使用，并不会排放废二氧化碳导致温室效应！成为真正「绿色化」生产制程超临界流体的极性可以改变，一定温度条件下，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.影响萃取的因素影响超临界二氧化碳萃取的因素有下列几点-超临界二氧化碳的密度，夹带剂，粒度，体积等等密度溶剂强度与超临界流体的密度有关•温度一定时，密度（压力）增加，可使溶剂强度增加，溶质的溶解度增加.夹带剂适用于萃取的超临界流体的大多数溶剂是极性小的溶剂，这有利于选择性的提取，但限制了其对极性较大溶质的应用.因此可在这些流体中加入少量夹带剂，以改变溶剂的极性.最常用来萃取的超临界流体为二氧化碳，通过加入夹带剂可适用于极性较大的化合物•有人在lOMPa压力下（约等于100大气压），用不同浓度的乙醇作夹带剂，研究了以藏药雪灵芝中萃取其中的3种成分.加一定夹带剂的超临界二氧化碳可以创造一般溶剂达不到的萃取条件，大幅度提高收率•这对于贵重药材成份的提取，工业化开发价值极高•常用的夹带剂有乙醇，尿素，丙酮，己烷以及水等等.粒度粒子的大小可影响萃取的收率.一般来说，粒度小有利于超临界二PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion绿色溶剂-超临界二氧化碳氧化碳的萃取.流体体积提取物的分子结构与所需的超临界流体的体积有关•有科学家将加压加温到68.8MPa,40°C后提取50克叶子中的叶黄素和胡萝卜素.要得到叶黄素50%的回收率，需要2.1L超临界二氧化碳；如要得到95%的回收率，由此推算，则需要33.6L的超临界二氧化碳•而胡萝卜素在二氧化碳中的溶解度大，仅需要1.4L，即可达到95%的回收率超临界二氧化碳技术主要应用范围二氧化碳，可以说是目前应用最广的超临界流体，这主要是因为它没有毒性，临界温度低与价格便宜等因素•近年来最引人注意的研究领域则主要在机能性成分的萃取，纤维染色技术，半导体的清洗，特殊药用成分的颗粒生产，乾洗技术，化学反应与超临界流体净米技术等•以下为常见的超临界二氧化碳在各种工业中的应用范围食品工业A.植物油脂（大豆油，蓖麻油，棕油，可哥脂，玉米油，米糠油，小麦胚芽油等）的提取B.动物油脂（鱼油，肝油，各种水产油）的提取；食品原料（米，面，禽蛋）的脱脂C.脂质混合物（甘油酯，脂肪酸，卵磷脂等）的分离与精制D.油脂的脱色和脱臭E.植物色素和天然香味成分的提取F.咖啡，红茶脱除咖啡因G啤酒花的提取H.发酵酒精的浓缩医药，化妆品工业A.鱼油中的高级脂肪酸（EPA,DHA，脱氢抗坏血酸等）的提取B.植物或菌体中高级脂肪酸（Y亚麻酸等）的提取C.药效成分（生物碱，黄酮，脂溶性维生素，貳等）的提取D.香料成分（动物香料，植物香料等）的提取E.化妆品原料（美肤效果剂，表面活性剂，脂肪酸酯等）的提取F.烟草脱除尼古丁.化学工业常见使用超临界二氧化碳技术的应用包括了传统产业的乾洗业，纤维染色技术，化学反应和高科技产业的半导体清洗技术传统乾洗业，正面临其所使用的有机溶剂，过氯酸乙烯（percholoretylene），对于健康上与环保上的危害的压力，许多主要的相关产业业者，也不断的寻求替代的方法•事实上，利用超临界流体技术的乾洗设备，已经在1999年正式在美国设立营业店面，这套设备的单价约在75，000美金到50，000美金之间.PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion这个超临界流体工业化的应用，证明超临界二氧化碳，能有效的与传统民生工业在价格上作竞争•另外的清洗应用包括了金属零组件的清洗，商业用洗碗机与一般的家用清洗设备.利用超临界二氧化碳，取代现行有机溶剂的染色技术，对于环保，废水处理与制造成本上，有非常多的优点•由于超临界二氧化碳流体，基本上的特性较接近气体，故对于应用于取代有机液体，进行聚酯纤维的染色技术制程而言，不会有排废问题的产生，这还包括了工业用水的减少，与有害工业废弃物的减量•在经济性的优点，还包括了产量的增加，减少能源的消耗，纤维染色技术工业化的应用成功，将增强染色技术在经济上的竞争力，和纺织工业制程操作的技术提升，更能有效减少废水的排放与染色的时间，对于时间，能源，环保与成本等层面，都是一大进步•因此，超临界流体染色技术，将会是更省时，更经济，更环保的新制程•超临界流体染色技术研究在工研院化工所的努力之下，将带领化工业者进入绿色化学时代的新摇篮超临界二氧化碳，提供了传统有机溶剂使用的另一种选择•除了在环保上的优点之外，对于温度，压力，流速，反应物浓度等反应变因的控制，使反应本身的控制更为容易，由于反应操作控制容易，也相对的增加了反应的选择性与产量•因此，反应本身能在较少的时间与空间上进行，对于设备成本投资的减少也是一大贡献，对于一些反应物本身在二氧化碳流体溶解度较小的物质，主要的技术克服要点在于乳化微粒（micelle）的形成，与其在二氧化碳流体中的动速率.在这方面的应用，以美国杜邦公司在北卡罗兰那州，投资达4,000万美元的新建研究工厂投资案，最受到关注，主要的研究方向就是想利用超临界二氧化碳，作为反应溶液，以生产含氟聚合物（fluoropolymer）.对于半导体晶片上光阻物质和蚀刻的残留物质，一直都没有一种有效的化学方法来去除，通常必须配合几种不同的方法与设备，例如电浆灰化（Plasmaashing）与湿式或乾式清洗，才能达到产品品质的要求，现有的湿式清洗方法是利用具侵蚀性的硫酸，双氧水或有机溶剂混合使用，这些传统的方法会产生大量的有机废液，对环境造成极大的冲击•因此包括隶属美国能源部著名的LosAlamos国家实验室和其他各国的研究机构，也积极的在开发利用超临界二氧化碳处理技术，以去除半导体晶片上的上述的光阻物质，利用超临界流体技术处理方法，能有效的在单一清洗槽中，将半导体晶片上残留杂质清洗干净，由于超临界流体的表面张力和黏度非常的低，故能有效而且快速的将清洁溶剂，带到低于0.18ym的微细组织结构中，对于光阻物质及其衍生物的去除，同样的能大量的减少有害溶液的使用量，并减少废水的产生，更重要的是简化了制程并增加产量此外，下列的化工产业也开始使用超临界二氧化碳萃取技术，以降低生产过程的污染物产生A.石油残渣油的脱沥B.原油的回收，润滑油的再生C.烃的分离，煤液化油的提取D.含有难分解物质的废液的处理医学工业超临界二氧化碳在医学工业上的应用远超过其他工业，因此将超临界二氧化碳在医学工业范畴内的应用分为三大类-生物活性物质和天然药物提取，药剂学，药物分析A.生物活性物质和天然药物提取(A)浓缩沙丁鱼油，扁藻中的EPA和DHA，综合利用海藻资源开辟了新的途径.(B)从蛋黄中提取蛋黄磷酯(C)从大豆中提取大豆磷酯(D)从烂掉的番茄中提取卩-胡萝卜素B.药剂学超临界流体结晶技术是根据物质在超临界流体中的溶解度对温度和压力敏感的特性制备超细颗粒，其中气体抗溶剂过程(GAS)常用于生物活性物质的加工.GAS过程是指在高压条件下溶解的二氧化碳使有机溶剂膨胀，内聚能显着降低，溶解能力减小，使已溶解的物质形成结晶或无定型沉淀的过程•应用如下(A)将二氧化碳和胰岛素二甲亚碸溶液经一特制喷嘴，从顶部进入沉淀器，二者在高压下混合后流出沉淀器，胰岛素结晶就聚集在底部的筛检程式上.(B)如提高溶解性差的分子的生物利用度(C)开发对人体的损害较少的非肠道给药方式(如肺部给药和透皮吸收系统).C.药物分析将超临界流体用于色谱技术称超临界流体色谱，如图2,兼有高速度，高效和强选择性，高分离效能，且省时，用量少，成本低，条件易于控制，不污染样品等，适用于难挥发，易热解高分子物质的快速分析•专家用超临界流体色谱分析了咖啡，姜粉，胡椒粉，蛇麻草，大麻等•总之，超临界技术在制药业除了用于从植物中提取活性物质外，应用越来越广泛，许多有前途的应用正在开发之中D.特殊药用成分的颗粒生产在药品工业应用上，特殊药品颗粒的制造，也是目前超临界流体技术工业化应用重要技术发展超临界流体技术能有效的控制药用颗粒的形成，不论是实心颗粒或是内部结构松散的颗粒，极性或是非极性以及粒径由50nm到50ym大小的颗粒都能生产，这些颗粒形成的应用技术主要有三大类，分别是：超临界溶液快速膨胀法(RESS)，气体或超临界流体的反溶剂(GASorSAS)以及压缩反溶剂沉淀(PCA).上述技术的应用产品范围包括了吞食性药粉，静脉注射性溶液分散剂等•目前这方面的应用研究的小型设备非常多，而工业化生产的设备也只需约50公升的槽体即可，在设计上也以多产品多功能的设备较合实际的需要，主要的问题可能是在于设备必须符合药品良好作业程序规范(cGMP)的规定，这些要求可能必须包括二氧化碳的品质与来源，和对于制程与原料的各项要求，在工厂的软体与硬体的规定，则包括制程标准化，品管与品保制度，作业程序订定，控制软体与硬体认证，原料与设备材质的品质要求，压力容器检验，设备清洗作业规定与控制器感应装置的校正等，这些规定对于设备制造商与使用设备的产品制造商而言，都非常重要，也是必须估计在投资的成本计算上.超临界流体未来展望目前国际上超临界流体萃取与造粒技术的研究和应用正方兴未艾,技术发展应用范围包括了：萃取(extraction),分离(separation)，清洗(cleaning),包覆(coating),浸透(impregnation),颗粒形成(particleformation)与反应(reaction).德国，日本和美国已处于领先地位，在医药，化工，食品，轻工，环保等方面研究成果不断问世，工业化的大型超临界流体设备有5000L〜10000L的规模，日本已成功研制出超临界色谱分析仪，而台湾亦有五王粮食公司运用超临界二氧化碳萃取技术进行食米农药残留及重金属的萃取与去除近年来，最引人注意的研究领域，主要在机能性成分的萃取，纤维染色技术，半导体的清洗,特殊药用成分的颗粒生产等•流体的应用，则以二氧化碳，水与丙烷三种为主•由于二氧化碳在使用安全性上的考量，将在未来超临界流体应用上，持续占有重要的地位•超临界水的应用，预期将会是下一波的主流.而在某些食品的应用上，丙烷相较于二氧化碳在制造成本上的优点，也越来越受重视.目前国际上超临界流体萃取的研究重点已有所转移，为得到纯度较高的高附加值产品，对超临界流体逆流萃取和分馏萃取的研究越来越多•超临界条件下的反应的研究成为重点，特别是超临界水和超临界二氧化碳条件下的各类反应，更为人们所重视超临界流体技术应用的领域更为广泛，除了天然产物的提取，有机合成外还有环境保护，材料加工，油漆印染，生物技术和医学等；有关超临界流体技术的基础理论研究得到加强，国际上的这些动向值得我们关注•超临界流体技术对于中药现代化至关重要•要从单纯的中间原料提取转向兼顾复方中药新药的开发利用，或对现行生产的名优中成药工艺改进或二次开发上;加强分析型超临界流体萃取或超临界色谱在中药分析中的应用，不断改革传统的分析方法；超临界流体结晶技术及其超细颗粒的制备可用于中药新剂型的开发，应加强在中药制剂中的应用，以推动中药制剂的现代化整体而言，超临界流体技术，将持续的在不同的领域中，将可由食品到药品以至于化学品和工业化产品的生产应用•此技术虽然不是万能加工技术，却绝对是二十一世纪讲求环保生态化工制程中的另一种选择结论由于超临界二氧化碳萃取技术在萃取后能将二氧化碳再次利用，把对环境的污染降至最低，所以未来传统工业若是能以超临界二氧化碳当作主要溶剂，那现在我们这颗唯一的地球，便能得到舒缓.21世纪的化学工业，医药工业等必须通过调整自身的产业结构和产品结构，研究开发清洁化生产和绿色工业的新工艺和新技术•超临界流体技术就是近30年来迅速发展起来的这样一种新技术•我们应当从这个战略高度来认识超临界流体技术研究和推广应用的重要性，制定研究规划，加大投入，加强对该技术的基础和应用研究，使它真正用于工业化生产，造福于人类，造福于社会.2.物料衡算苦杏仁中脂肪油的质量分数高达51%萃取脂肪油，萃取时间为三个小时萃取釜设计为两个并联，一个萃取釜卸渣的时候另一个萃取釜进行萃取工作30MPa、333K粒径为1.9mm时候其出油量达到了最佳值，萃取率Y为45%每天工作8个小时，工作时间为200天，其中真正萃取时间为6个小时，剩余的2个小时为二氧化碳通气以及其他的辅助操作时间，一年工作时间共计1600个小时。M+-pvm=M+M+M+M1RT234损M1每一次加入经过处理好杏仁的质量P萃取釜中的压力30MpaV萃取釜的体积10LM二氧化碳的摩尔质量44g/molR常数8.314T萃取釜内的温度313KM——二氧化碳的质量与其中萃取的脂肪油的质量之和2M3杏仁中含有剩余脂肪油的质量M——杏仁渣的质量4M损——萃取过程中损失的脂肪油的质量，假设每次损失脂肪油的质量为0.1kg一次性进料处理好的杏仁为100kg。100+30x106X100X10-3X44二M+M+49+0.18.314x33323因为萃取率:Y=45%M3=（100-49）*（1-45%）=280.5kg每次萃取的脂肪油的质量为：（100-49）*45%-0.1=22.85kg一天完成两次萃取作=22.85x2=45.7kg一年共工作200天萃取的总质量为M=45.7x200=9140kg总3.能量衡算：计算基准：以一次完全反应的热量衡算为基准。基准温度为0°C（热烈力学温度273K）室温为20°C（热力学温度为293.2K）整个流程中的热量衡算：Q+Q+Q+Q+Q=Q+Q+Q护12物cR34损Q1-----二氧化碳从储气罐中出来具有的的热量Q2-----导热油传递给二氧化碳的热量Q物-----一次性加入的物料含有的热量Q-----液态氮换热器降温与二氧化碳之间的热量交换cQr-----萃取中加热装置提供的热量Q3-----二氧化碳离开萃取釜时的热量Q4---萃取物料含有的热量°损萃取过程中损失的热量气态二氧化碳的比热容C］二0.8X103J/(kg.°C)Q1=Cm(t-1)=0.8x103x49474.5x20二8x10sJQ11110液态二氧化碳的比热容c2=1.0X103J/(kg.C)Q=Cxmx(t-1)二103x49474.5x［50-(-30)］二4x109J2232粉碎的杏仁充满整个萃取釜，假设一次性加入待萃取杏仁的质量为100kg取其比热容为C=0.5x103J/(kg.C)Q二cm(t—t)二0.5x103x100x20二106J物10查表可得：其熔点为216.6K(1atm)。在此装置中假设二氧化碳的熔点为-30°C。可得Q二0.8X103x49474.5x(-30-20)=-2x109c萃取釜的外壁设置电加热丝：所需的热量为：Q二103x49474.5x50二2.5x109JR萃取釜出来二氧化碳的热量：Q二103x49474.5x100二5x109J3出来的物料的热量：Q二0.5X103X100X100二5x106J4根据热量平衡：8X108-2X109+4X109+2.5X109+1x106二5X109+5X106+QQ=296x106J-*^4-口损从二氧化碳储存罐出来的二氧化碳需要先经过液氮降温至液态因此液氮吸收的热量为：Q二Q二2x109J氮吸c导热油使液态二氧化碳升温其提供的热量为：Q二4x109J油萃取釜内超临界二氧化碳在30Mp,313K状态下的密度为：由公式PV=nRT可得:n=pvRTn=30x106x0.1=8.314x33310836moim=Mn=1124.4*44=49474.5kg4.设备选材及管道计算装置由进气部分，盛料器，萃取釜，分离釜，压力控制，温度控制与流量控制等部分组成。萃取釜容积为100L，总共安装两个萃取釜，为了使细小的颗粒不至于被流体带出而堵塞管道，萃取釜内装有盛料框其直径为20mm，高度为1300mm萃取原料装在盛料框内进行萃取，安装两个分离釜，可对萃取的物料进行二级分离。设备选型及管道计算4.1釜体设计4.1.1.萃取釜的设计参数萃取釜的设计主要参数设计参数萃取釜夹套长径比1：4〜1：5设计体积/L100工作压力/MP30设计压力/MP1000.3工作温度/°C6080设计温度/°C1001204.1.2萃取釜材料的确定超临界二氧化碳萃取一般会加入夹带剂如甲醇、乙醇等有机溶剂，有时还会加入水。夹带剂的加入会腐蚀萃取釜体，所以萃取釜的材料应选用耐腐蚀性材料，必要的时候还要设计衬里。本萃取釜选用耐腐蚀材不锈钢316L.国标的牌号是：022Cr17Ni12Mo2在不同温度范围下的许用应力为：查表可得：tW150°C,〔g〕=117MPa；t=200°C,〔g〕=108MPa；t=250°C,〔g〕=100MPa；t=300°C,〔d=95MPa其钢板在此温度下的性能为：如下表格可见：316L不锈钢板性能拉强度（Mpa）620MIN屈服强度（Mpa）310MIN伸长率（％）30MIN面积缩减（％）40MIN密度8.03g/cm3316L含铬量（％）40MIN应力分析设计标准查得JB4732—1994材料抗拉压强度表，其安全系数为2.7由于有公式：许用应力=屈服强度/安全系数[o]=310/2.7=114.8MPa计算许用应力在误差允许范围之内所以其不锈钢在100°C下的许用应力为114.8PMPa为了避免焊缝被腐蚀，选用氩弧焊比较合适取其焊缝系数定为0=1.04.1.3萃取釜内径的确定假设萃取釜高为H，萃取釜内径为D，萃取釜厚为&，萃V,长径比a。以上参数具有下列关系：心@）2H25=PD.n2[a]0-PCV（D）2A（D+2pp）2I2[a]0-Pc由于V=108MM3,[o]=114.8Mpa所以上式简化为：2D3a=108n整理可得：D3a=0.5x108因为长径比为1：4〜1：5比较合适所以，当a=4时D=232.08mm,当a=5时D=215.44mmii所以为达到设计要求，萃取釜的体积及长径比要求内径取值范围为215.44〜232.08mm,为计算及制造方便取内径D=230mmi萃取釜厚度及高度的确定H=a(D+2s)iV二兀(D)2a(D+25)2i萃取釜厚度的设计用式：5=PD.i—n2[o]Q—Pcn&=(100X230)/(2X114.8X1-100)n=177.47mm二氧化残及夹带剂的腐蚀为非强腐蚀，所以取腐蚀裕量为C=1.0mm，钢板厚度负偏差C,=0.8mm,贝I」21厚度为：179.27mm，名义厚度&=180mmn所以萃取釜外径D=230+180+180=590mm萃取釜高H=V/“(Di)22108计算H二3.14(逊)2=2408.1mm取整得萃取釜高度2408mm萃取釜封头的设计封头的选型萃取釜为高压容器，为平衡受力及节省材料选用球型封头,材料与萃取釜用材相同为不锈钢。设计主要参数：设计压力为lOOMPa,设计温度为100°C,封头内径()mm,焊封系数西=0.9。4.2.2封头厚度计算：TOC\o"1-5"\h\z5=PD.he4[o]Q—Pc计算可得。=100x230=73.42mm计算可得he4x114.8x0.9-100mm腐蚀裕量取为C=1.0mm，钢板厚度负偏差C=0.8mm，萃取釜封头厚度为：75.22mm。名义12厚度取为0=76mm。he支座的设计由于萃取釜为直立容器，可采用加强圈的底平面作为支撑面，无需另外设计支座。萃取釜夹套的设计4.4.1夹套的材料的选择萃取釜夹套里的介质为热水或水蒸汽，用于萃取釜加热及保温。材料选用与萃取釜釜体及封头的相同，方便制造。4.4.2夹套与釜体之间的间距设计为25mm材料在设计温度下的许用压力为[O]=114.8MPa，设计压力P=0.3MPa，夹套内径540mm。e4.4.3夹套厚度TOC\o"1-5"\h\z5=PD.Lj2q〕e—pc0.3x540=071=2x114.8x1—0.3•mm腐蚀裕量取为C2=1.0mm，所以夹套的名义厚度就为0.=2.0mm2j5=PD._r__l12[oM-Pc5=100x71.4=55.1mm12x114.8x1—100二氧化碳进料管道的厚度选为：56mm萃取釜用法兰的选型二氧化碳进出口处不锈钢的厚度有公式：5=PD.厂i12[oW—Pc5=―100x71.4—=55.1mm12x114.8x1—100二氧化碳进料管道的厚度选为：55.1mm二氧化碳进出口的法兰选型二氧化碳进出口的设计压力为100MPa。选用的法兰公称压力就要高于设计压力，查化工设计手册可得，选用凹凸面不锈钢高压法兰，该法兰的各项标准如下进出口的法兰的选型法兰类型带领对焊（W）密封面形式环连接面执行标准GB/T9115.2-2000垫片形式金属环垫片公称压力100MP垫片材料316公称直径150法兰材料316L不锈钢抗压强度1特殊功能耐腐蚀、耐高压法兰厚度36型号WN150-PN100物料进出口的法兰选型物料进出口的设计压力与二氧化碳进出口的相同，不同的是物料进口的法兰不是与管道相连而是与进料器的出口相连。法兰的选型可与C02进出口法兰的选型相同，型号为：WN150-PN100物料进出口法兰的选型凹凸面不锈钢高压法兰物料进出口法兰的选型法兰类型带领对焊（W）密封面形式环连接面执行标准GB/T9115.2-2000垫片形式金属环垫片公称压力100MP垫片材料316公称直径150mm法兰材料316L不锈钢抗压强度1特殊功能耐腐蚀、耐高压法兰厚度36型号WN150-PN100

夹套进出口法兰的选型夹套的设计压力为0.3MPa，相对应选用公称压力为0.6MPa的法兰。由于压力要求不是太高，为减少法兰重量，在符合要求的情况下尽量选用重量相对较轻的板式平焊法兰夹套进出口法兰的选型法兰类型板式平焊（PL）密封面形式凸面（RE）标注号HG20593垫片形式氟橡胶公称压力0.6MP法兰材料Q235A公称直径32mm法兰材料标准号B3274萃取釜的防爆设计防爆片的选型项目正拱带槽型泻放口径20mm爆破压力100MPa适用介质相态气态是否可用燃爆工况可可否与安全阔串用可正拱带槽型防爆片压力估算：PKhcb2R式中h剩余槽深CR顶处曲率半径；K材料常数，K=（4〜5）°，对于不锈钢K的参考值为1840MPa。22b2安全阀的选择安全阀的选型要考虑设计压力、温度、介质的特性等。此装置中的安全阀选用型号为：法兰连接的弹簧全启封闭式高压安全阀A42Y-320P,公称直径选为150。法兰标准：JB/2769—92。安全阀各部件材料见下表：安全阀主要技术参数表序号零件名称材料1法兰2Cr132阀座1Cr18Ni9Ti3阀体1Cr18Ni9Ti4调节圈材料5阀芯1Cr18Ni9Ti6反冲盘1Cr18Ni9Ti7导向套1Cr18Ni9Ti8阀盖ZG120-450

9阀杆1Cr18Ni9Ti10弹簧50CrVA包覆氟塑料11调整旋杆2Cr1312阀帽ZG200-40013密封面堆焊Co基硬质合金4.8.螺丝选型：1.萃取釜法兰之间的螺丝选型：萃取釜的封头与釜体之间有法兰选用螺钉连接共计选用18个螺丝固定每个螺丝承受的压力最小为5.6Mpa，长度为200mm经计算和查相关的资料可得：法兰之间连接螺丝的选择：性能等级为10.9级，型号为M16mm其螺栓材质公称抗拉强度达lOOOMPa级成品外径为16.00mm,牙距为2.0mm,螺帽的公称直径为30mm。螺栓孔距直径为18mm。六角承孔头螺丝的沉头及螺丝孔的尺寸螺丝称号(d)M16k最大(基准呎吋)16螺牙节距(p)2最小15.57b参考44r最小0.6最大(基准呎吋)24s基准呎吋14

dk最大24.33最小14.032最小24最大(1)1栏14.212da最大17.72栏14.142根据GB/T6175-2000六角螺母标准厚度是16.4mm,螺母的公称直径为30mm。2.管道连接法兰之间的螺丝选型：