资源描述：
《超临界流体萃取固态物料数值模拟的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第24卷第1期化学工业与工程技术Vol124No.12003年2月JournalofChemicalIndustry&EngineeringFeb.,2003超临界流体萃取固态物料数值模拟的研究进展魏 勇,刘学武,张晓东,李志义(大连理工大学流体与粉体工程研究设计所,辽宁大连 116012) 摘要:介绍了超临界流体萃取固态物料的数值模拟方法,对固体物料萃取的经验动力学模型、热质类比模型、质量守恒模型的原理及传质特性进行了评述。关键词:超临界流体萃取;固体;传质特性;数值模拟+中图分类号:TQ028.32文献标识码:A 文章编号:1
2、006-7906(2003)01-0019-041 超临界流体萃取技术至于工程设计中非常重要的数值模拟研究,即在考压力P和温度T同时达到其临界点(Pc,Tc)虑动量和质量传递的情况下,从理论上探讨SFE参以上的流体,称为超临界流体(SCF)。通常所用的数(如萃取压力、温度、颗粒形状与尺寸、流体流率超临界流体的对比压力Pr(P/Pc)的范围为1.01～等)对萃取产率与萃取速率的影响方面,众说纷纭,115,对比温度Tr(T/Tc)的范围为1101～1110。各抒己见,难有比较统一的认识,但其研究方法却有超临界流体具有非常特殊的热力学性质
3、,如类似于很大的一致性,均是针对萃取某种物料中组分,建立液体的密度、类似于气体的可压缩性、介于气体和液简化的数值模型,利用一定的边界条件与初始条件体之间的粘性、远高于液体的溶质扩散系数等。对模型进行求解。超临界流体萃取(SFE),就是利用其密度大幅一般情况下,固体溶质都以物理、化学或机械的度增加导致溶剂对溶质的溶解度增加,从而将目标方式固定在多孔的基质上,例如从咖啡豆中萃取咖物质萃取出来。在分离操作中,通过降低压力或升啡因、从植物种籽中萃取油类均属此范围。在这些例子中,可溶组分(萃取物)必须先从其在基质上的高温度使溶剂的密度下降,引
4、起其溶解能力的下降,束缚状态解脱出来,在多孔结构中扩散,最后,在停就可以方便地进行萃取物与溶剂的分离。滞的外流体层中扩散,进入流体相。在设计和放大与一般液体萃取相比,SFE的萃取速率和范围到工业规模时需要整个过程的传质速率。一般来更为理想。萃取过程是通过温度(T)和压力(P)的说,该速率是由内扩散和外扩散之和来控制的。在调节来控制与溶质的亲和性而实现分离的。其特点SCF中溶质的溶解度增加有利于总的传质速率的提为:(1)通过调节T、P可提取纯度较高的有效成分高。或脱出有害成分;(2)选择适宜的溶剂(如CO2)可在2.1 传质条件的影响
5、较低温度或无氧环境下操作,分离、精制热敏性物质在萃取器的设计中,要在给定的萃取程度下减和易氧化物质;(3)SFE具有良好的渗透性和溶解少其接触时间。若给定粒子表面积,影响传质条件性,能从固体或粘稠的原料中快速提取出有效成分;的重要因素便是溶剂状态,只有寻找出最佳溶剂状(4)降低超临界流体的密度,容易使溶剂从产品中分态,并力求达到,才能使接触时间缩短,甚至达到其离,无溶剂污染,且回收溶剂无相变过程,能耗低;最小值。Rance认为,在各个温度下,传质通量随溶(5)兼有萃取和蒸馏的双重功效,可用于有机物的分剂密度增加而提高,密度对溶解度增
6、加的影响要大离、精制;(6)同类物质,如有机同系物,按沸点升高[1]于其对溶质扩散系数减小的影响。每当固体-顺序进入超临界相。溶剂界面的相平衡是传质的推动力时,从多孔基质2 数值模拟近年来,化工界对于超临界流体技术给予了充收稿日期:2002-09-23分的重视,有不少专著、会议文集和研究论文问世。作者简介:魏勇(1976-),男,内蒙古赤峰人,大连理工大学化若对这些资料进行分析,不难发现大量的研究工作工学院工程装备与控制工程系硕士生,主要从事超临界流体技术研究。涉及高压溶剂及其混合物的平衡特征和物理性质。©1994-2010Chin
7、aAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net·20·化学工业与工程技术2003年第24卷第1期 中萃取溶质,也可得到上述类似结果。此时,应寻求衡与热力学资料还极不完善的情况下,基于质量守得到最高溶解度的条件,从而有利于传质。因此,相恒的传质模型得到了广泛应用。平衡的研究对传质也是一个重要因素。对于萃取过程方程的建立,采用以下几点假设:在超临界状态,在给定密度下,温度增加,溶质(1)相同萃取与解析条件下得到的产品有相似的传
8、的挥发度也将提高,传质通量也会加大,并且操作温质行为,物性具有很大的相似性,可视为单一化合度、压力、溶剂状态、溶剂粒度和其表面积以及固体物,在操作过程中,同一分离器里收集的产品在数值基质的孔隙率等都对传质通量发生影响,需要加以拟合过程
