專利名稱：超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素e的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝及裝置。特別涉及到一種超臨界二氧化碳從植物油精煉脫臭餾出物經(jīng)脫除植物甾醇的產(chǎn)物中萃取高純度脂肪酸甲酯和天然維生素E的方法及裝置。
背景技術(shù)：
超臨界二氧化碳流體萃取在我國已逐步走向工業(yè)化，但直到20世紀(jì)90年代以來發(fā)展?jié)u緩，沒有新的、有影響力的成果出現(xiàn)。過程消耗指標(biāo)不容忽視，應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟性能，只有充分發(fā)揮該技術(shù)的固有特點的過程才具有工業(yè)實用性。而天然維生素E正是適合超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)的綠色產(chǎn)品。天然維生素E廣泛存在于自然界的動植物組織中。作為一種脂溶性維生素，天然維生素E的主要補充資源均來自植物油脂及精煉副產(chǎn)物。維生素E具有許多重要的生理功能，如增強機體免疫能力及抗癌，保護神經(jīng)系統(tǒng)、骨胳肌、視網(wǎng)膜和延緩老化，維持心血管系統(tǒng)的正常功能。維生素E在應(yīng)用領(lǐng)域的拓展、不斷報道的維生素E有益于健康的研究結(jié)果和消費者對維生素E的功能的重視，極大地推動了維生素E的生產(chǎn)、銷售和消費需求。對于精煉油脂而言，大量維生素E在脫臭過程中分流到了脫臭餾出物中，因此油脂脫臭餾出物是天然維生素E的最為經(jīng)濟有效的來源。其天然維生素E含量由于原料品種、栽培環(huán)境、收獲時間、精餾方式和程度不同而不同，一般含量在3～10％左右。除脫臭餾出物外，油脂工業(yè)的副產(chǎn)物——皂腳和油腳也是天然維生素E的重要來源。從精煉植物油脫臭餾出物中提取天然維生素E的現(xiàn)有技術(shù)中，有采用皂化、酸化、酯化后再經(jīng)真空蒸餾、分子蒸餾得到天然維生素E濃縮物的方法，適應(yīng)于維生素E含量范圍變化較大的不同原料。但因其采用皂化等步驟，維生素E在堿性環(huán)境中損失嚴(yán)重，酸堿用作反應(yīng)物耗量大，使生產(chǎn)成本增加。也有用醇解反應(yīng)將中性油轉(zhuǎn)變成脂肪酸甲酯，并用簡單真空設(shè)備代替分子蒸餾設(shè)備，但因醇解反應(yīng)也是在堿性環(huán)境中進行，因此維生素E仍然不可避免地遭受破壞，并且需要大量的醇才能保證醇解反應(yīng)的進行。上述方法或是步驟繁瑣，有機溶劑用量大，或是操作溫度高，所得維生素E產(chǎn)品顏色、氣味等質(zhì)量指標(biāo)未能達到很好的水平。也有發(fā)明采用超臨界二氧化碳流體萃取精餾技術(shù)，但是其裝置規(guī)模小，產(chǎn)率低，未能實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。經(jīng)中國專利檢索，97231194專利和99124035專利申請屬于最接近本發(fā)明的技術(shù)。上述公開的方法只適于小批量、間歇式生產(chǎn)，97231194專利是一精餾塔兩節(jié)，上進料精餾塔，其填料為三角形，其產(chǎn)品得率低，純度也達不到要求。99124035專利申請用一級處理，不能針對物料中各種成分在二氧化碳中的溶解度與溫度壓力的關(guān)系分別處理。
發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對以上現(xiàn)有技術(shù)和裝置的不足，提出一種從植物油精煉脫臭餾出物中提取天然維生素E的工業(yè)化生產(chǎn)新工藝及裝置。提供一種超臨界二氧化碳從植物油脫臭餾出物經(jīng)脫除植物甾醇后的產(chǎn)物中連續(xù)、大批量、工業(yè)化萃取脂肪酸甲脂及天然維生素E的方法及設(shè)備，特別是針對物料中各種成分在二氧化碳中的溶解度與溫度壓力的不同，分別處理的方法，并且提高萃取的效率和純度，使天然維生素E的生物活性最大限度地得到保留。同時，提出一種精細(xì)化工領(lǐng)域適合任何液體物料超臨界二氧化碳流體萃取的工藝。
本發(fā)明實施方案如下本發(fā)明的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝包括超臨界二氧化碳供給系統(tǒng)、精餾萃取系統(tǒng)、二氧化碳回收系統(tǒng)，其精餾萃取系統(tǒng)采用分級精餾連續(xù)逆流萃取工藝，一級精餾溫度梯度沿塔自下而上31～42℃，萃取壓力范圍為20～30MPa，二氧化碳流量1500～2000L/h，第二級精餾溫度梯度沿塔自下而上31～55℃，壓力范圍為10～15MPa，二氧化碳流量為900～1500L/h，超臨界二氧化碳供給系統(tǒng)采用自動穩(wěn)壓連續(xù)供液系統(tǒng)，壓力控制在5±1MPa。
所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，采用雙精餾塔分級精餾，精餾塔1壓力范圍為20～30MPa，溫度梯度沿塔從下至上為31～42℃。原料進料量為100L～200L/h，二氧化碳流量為1500～2000L/h，精餾塔2壓力范圍為10～15MPa，溫度梯度沿塔從下至上為31～55℃，二氧化碳流量為900～1500L/h。
所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，其精餾塔每兩節(jié)之間設(shè)物料進口，即有高位物料進口和低位物料進口，由第一根精餾塔頂部出來的餾分經(jīng)減壓閥后到達第二根精餾塔的低位物料進口，精餾塔最下一節(jié)設(shè)二氧化碳進口，塔底設(shè)物料出口、排污口，精餾塔1底部物料出口出色素，精餾塔2底部物料出口出維生素E，精餾塔2頂部物料出口出甲酯和二氧化碳混合物。
所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，其甲酯和二氧化碳混合物經(jīng)分離系統(tǒng)分離，包括加熱器、一級分離器、二級分離器和減壓閥門組，混合物經(jīng)加熱器加熱進入一級分離器，大部分甲酯從一級分離器下部排出，少量甲酯從二級分離器下部排出，二氧化碳從二級分離器頂部排出，進二氧化碳?xì)馊牖厥障到y(tǒng)。
所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，從一級分離器放出的產(chǎn)品進入中間產(chǎn)品罐，通過物料回流計量泵泵入精餾塔2的高位物料分布器，進行循環(huán)萃取。
所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，將從二級分離器出來的二氧化碳?xì)怏w通過冷卻方式冷凝成液體，冷凝過程包括過冷器和換熱器，流回二氧化碳供給系統(tǒng)貯罐，水分和其它雜質(zhì)可經(jīng)過冷器排污口排出。
所述的超臨界二氧化碳流體分級續(xù)逆流萃取脂肪酸甲酯和天然維生素E的工業(yè)化生產(chǎn)工藝的精餾塔，其塔高10～32m，精餾塔直徑為200～500mm，精餾塔分三節(jié)，兩節(jié)間設(shè)物料進口，進口處有分布器，精餾塔底設(shè)物料出口和排污閥，精餾塔最下一節(jié)設(shè)二氧化碳進口和溫度傳感器，塔頂設(shè)物料出口和溫度傳感器，物料出口管上設(shè)安全閥、壓力傳感器，填料為與精餾塔內(nèi)徑相同的圓柱形規(guī)整填料，多個圓柱形填料疊起。
所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝的精餾塔，是精餾塔夾套分三節(jié)控溫，即三節(jié)精餾塔分別控溫，每節(jié)精餾塔夾套獨立，上部有蒸汽進汽口，下部有排汽口。
所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，其二氧化碳自動穩(wěn)壓供液系統(tǒng)包括二氧化碳貯罐，最高工作壓力為6.8MPa，還有二氧化碳汽化器、高壓二氧化碳泵、自動壓力儀表控制裝置，自動壓力儀表控制裝置測量系統(tǒng)二氧化碳?xì)庀鄩毫?，并將壓力信號傳遞給電動閥和氣動閥，當(dāng)系統(tǒng)二氧化碳貯罐氣相壓力低于設(shè)定值時，控制各閥門將蒸汽進入汽化器蒸汽夾套，加熱二氧化碳，使系統(tǒng)二氧化碳貯罐壓力增加，壓力升到要求值時，控制各閥門關(guān)閉蒸汽加熱。
所述的超臨界二氧化碳流體分級連續(xù)逆流萃取脂肪酸甲酯和天然維生素E的工藝的精餾塔，其填料為與精餾塔內(nèi)徑相同的圓柱形規(guī)整填料，多個圓柱形填料疊起。
所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝的精餾塔，其內(nèi)置規(guī)整金屬絲網(wǎng)波紋填料，每個填料呈圓柱形，直徑與精餾塔內(nèi)徑相同，高50～100mm，空隙率0.80～0.92，比表面積900～3000m2/m3。
本發(fā)明的工藝優(yōu)點如下1.脂肪酸甲酯純度大于80％，植物甾醇含量低于1％，可代替進口脂肪酸甲酯。2.天然維生素E的含量大于50％，產(chǎn)品氣味純正，符合出口標(biāo)準(zhǔn)。3.可連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)，安全可靠，經(jīng)濟和社會效益良好。4.原料綜合利用率高，可得副產(chǎn)品色素，二氧化碳回收率高，循環(huán)使用無環(huán)境污染。
萃取精餾塔有如下優(yōu)點1、填料能提供理想的氣、液接觸面，傳質(zhì)、傳熱系數(shù)高，通量大而阻力小，填料空隙率高，比表面大，表面潤濕性能好。2、耐腐蝕，有一定機械強度。填料容積大，物料處理流量大，分離效率高。精餾塔萃取壓力范圍大，溫度控制精度高，適應(yīng)范圍廣。3、適合任何液體物料超臨界二氧化碳流體連續(xù)逆流萃取工藝。


圖1是本發(fā)明工藝的流程圖，圖中給出原料罐1、計量泵2、系統(tǒng)二氧化碳儲罐3、預(yù)熱器4、高壓二氧化碳泵5、6是精餾塔1、7是精餾塔2、加熱器8、一級分離器9、二級分離器10、冷凝器11、過冷器12、電點觸式壓力表13、汽化器14、電動閥15、氣動閥16、電動閥17、物料回流口18、中間產(chǎn)品罐19、物料回流計量泵20、高位物料分配器21、低位物料分布器22。圖2是精餾塔結(jié)構(gòu)示意圖，圖中給出溫度傳感器6-1、安全閥6-2、壓力傳感器6-3、減壓閥6-4、精餾塔壁6-5、填料6-7、填料支撐環(huán)6-8、物料分配器組件6-9、物料噴頭6-10和6-11、二氧化碳分布器6-13、填料支撐板6-14、物料出口閥6-15、蒸汽夾套6-12、蒸汽進口6-17、蒸汽出口6-18、墊圈6-19。
具體實施例方式
本發(fā)明工藝原料為植物油精煉脫臭餾出物經(jīng)脫除植物甾醇后的油脂，其中含脂肪酸甲酯60～85％，天然維生素E4～7％；本發(fā)明采用兩個精餾塔串聯(lián)的萃取方式實現(xiàn)分級萃取，精餾塔1實現(xiàn)第一級萃取。精餾塔1的溫度梯度為31～42℃，精餾塔夾套分三節(jié)獨立，即三節(jié)精餾塔分別控溫。每節(jié)精餾塔的夾套上部有蒸汽進汽口，下部有排汽口和色素出口。萃取壓力22～25MPa。二氧化碳按圖2設(shè)備穩(wěn)壓供液，流量2200～2500L/h。
精餾塔2實現(xiàn)第二級萃取。精餾塔2壓力為12～14MPa，萃取溫度31～48℃，由精餾塔2頂部得到脂肪酯甲酯和二氧化碳混合物，甲酯含量大于80％，精餾精餾塔2底部得到維生素E，含量大于50％。
一級分離器分離壓力為5～10 MPa，分離溫度為40～60℃，二級分離器分離壓力為4.5～6MPa；分離溫度為25～40℃。從一級分離器放出的產(chǎn)品進入中間產(chǎn)品罐，以30～50L/h的流量通過物料回流計量泵泵入精餾塔2的低位物料分布器；超臨界二氧化碳流體精餾條件可根據(jù)原料進料量、二氧化碳流量、精餾塔溫度梯度、精餾壓力、物料回流比進行綜合調(diào)節(jié)，以達到產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的多方面要求。
用于上述工藝的精餾塔，其精餾塔高10～32m，精餾塔徑200～500mm，精餾塔分三節(jié)，精餾塔前兩節(jié)上部設(shè)物料進口，精餾塔底設(shè)物料出口和排污閥，精餾塔最下一節(jié)設(shè)二氧化碳進口，填料為與精餾塔內(nèi)徑相同的圓塔形規(guī)整填料，多個圓塔形填料疊起。精餾精餾塔夾套分三節(jié)控溫，即三節(jié)精餾塔分別控溫，每節(jié)精餾塔的夾套上部有蒸汽進汽口，下部有排汽口。
下面通過具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案及達到效果作進一步描述，但并不意味著限制本發(fā)明的范圍。
精餾塔的塔高最佳范圍是10～16m，每節(jié)3～5.5m，精餾塔徑250～500mm。物料兩進料口和二氧化碳進口均設(shè)分布器，使物料能充分接觸傳質(zhì)傳熱。距精餾塔最下一節(jié)塔底500～800mm處設(shè)支撐板，其他各節(jié)底部設(shè)支撐環(huán)支撐上部填料。填料采用的圓柱形規(guī)整不銹鋼填料，材質(zhì)為0Cr18Ni9，比表面積2550m2/m3，空隙率為0.92，堆積重度為1.2mg/L。填料從每節(jié)塔底部填充到塔頂，兩物料進口處各留一個填料的空隙，以便設(shè)物料分布器。該精餾塔結(jié)構(gòu)如下1、精餾塔采用不銹鋼無縫鋼管制造，材質(zhì)為0Cr18Ni9，精餾塔壁厚度20～45mm，耐壓30MPa；2、精餾塔內(nèi)置填料為不銹鋼，材質(zhì)為0Cr18Ni9。所用填料為規(guī)整波紋填料，呈圓柱形，底面直徑與填料精餾塔內(nèi)徑一致，200～500mm，高80～100mm，挨個緊密堆砌于精餾塔內(nèi)。填料空隙率為085～0.95，比表面為900～3000m2/m3。
本發(fā)明的精餾塔高主要影響萃取得率和萃取純度，精餾塔的直徑?jīng)Q定產(chǎn)量，但受溫度均勻度的制約。否則沒有限制。
超臨界二氧化碳流體精餾裝置主要由以下七個系統(tǒng)組成，它們?yōu)楣I(yè)化連續(xù)生產(chǎn)天然維生素E提供最必要的條件，結(jié)合附圖分述如下1、二氧化碳液體自動穩(wěn)壓系統(tǒng)本系統(tǒng)包括兩個容積10m3的二氧化碳貯罐，一個為系統(tǒng)二氧化碳貯罐3，另一個為低溫二氧化碳貯罐，壓力等級均為6.8MPa。還包括有二氧化碳汽化器14、高壓二氧化碳泵5、自動壓力儀表控制裝置。高壓二氧化碳泵最大流量為2m3，壓力等級為32MPa。二氧化碳液體汽化器為盤管加熱式。自動壓力儀表控制裝置測量系統(tǒng)二氧化碳?xì)庀鄩毫?，并將壓力信號傳遞給電動閥和氣動閥。本系統(tǒng)為高壓二氧化碳泵正常運轉(zhuǎn)和穩(wěn)定輸送二氧化碳液體流量提供有力保障。具體運行過程為高壓二氧化碳泵進口壓力為4.5MPa，設(shè)定系統(tǒng)二氧化碳貯罐壓力控制范圍為4～5MPa，當(dāng)系統(tǒng)二氧化碳貯罐氣相壓力低于4.0MPa時，電點觸式壓力表13將測量值傳送給電動閥15，電動閥15打開，帶動二氧化碳汽化器進口前的氣動閥16打開；同時電點觸式壓力表13將測量值傳送給汽化器蒸汽進口前的電動閥17，電動閥17打開，蒸汽進入汽化器14的蒸汽夾套，將水加熱至60～100℃。二氧化碳進入汽化器盤管內(nèi)，通過管壁與熱水進行熱交換，被加熱成氣態(tài)而回流到系統(tǒng)二氧化碳貯罐上方，將系統(tǒng)二氧化碳貯罐壓力增加到5.0MPa。此時電點觸式壓力表將測量信號傳送給各電動閥，完成閥門關(guān)閉動作。這樣系統(tǒng)二氧化碳貯罐壓力就可以維持在設(shè)定的范圍內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)二氧化碳貯罐中液體小于3m3時，可用高壓二氧化碳泵將二氧化碳液體從低溫二氧化碳貯罐轉(zhuǎn)到系統(tǒng)二氧化碳貯罐中。此裝置解決了常用超臨界二氧化碳萃取裝置中用二氧化碳鋼瓶供液不能滿足工業(yè)化連續(xù)性生產(chǎn)需求的問題。
2、雙精餾塔串聯(lián)系統(tǒng)包括二氧化碳預(yù)熱器4，兩根串聯(lián)聯(lián)結(jié)的精餾塔6、7。二氧化碳流體從預(yù)熱器底部進入，被加熱到25～35℃，從預(yù)熱器頂部出來進入精餾塔6底部二氧化碳進口。兩精餾塔容積均為300L，塔內(nèi)徑210mm，高12m。塔身分三節(jié)，內(nèi)置規(guī)整金屬絲網(wǎng)波紋填料6-1，高度分別為3.55、3.55、4.15m。每個填料呈圓柱形，底面直徑210mm，高50mm，空隙率0.80～0.92，比表面積900～2000m2/m3。由第一根精餾塔頂部出來的餾分經(jīng)減壓閥后到達第二根精餾塔的低位物料分布器。精餾塔每節(jié)之間、塔蓋與塔上節(jié)之間均通過高壓螺栓聯(lián)結(jié)。精餾塔耐壓等級為32MPa。塔底設(shè)物料出口6-15、排污口6-4、二氧化碳進口6-13和溫度傳感器6-1。塔頂設(shè)物料出口6-4和溫度傳感器6-1，物料出口管上設(shè)安全閥6-2、壓力傳感器6-3。各溫度、壓力參數(shù)均以數(shù)字顯示，方便生產(chǎn)過程操作調(diào)節(jié)。
3、分離系統(tǒng)包括加熱器8、一級分離器9、二級分離器10和減壓閥門組。加熱器為列管式換熱器，換熱面積15m2；一級分離器容積200L，耐壓等級16MPa；二級分離器容積120L，耐壓等級12.5MPa。
4、二氧化碳回收系統(tǒng)包括二氧化碳冷凝器11、二氧化碳過冷器12、螺桿式乙醇壓縮制冷機組。冷凝器為列管式換熱器，換熱器換熱面積為30m2。從二級分離器出來的大量是二氧化碳?xì)怏w，經(jīng)過冷凝器和過冷器與冷媒進行熱交換轉(zhuǎn)變成液體，流回系統(tǒng)二氧化碳貯罐，實現(xiàn)二氧化碳回收利用。冷凝器和過冷器所用冷媒為30％(體積)的乙醇溶液，由雙螺桿乙醇壓縮制冷機組制冷后供給。二氧化碳走冷凝器管程，冷媒走冷凝器殼程。冷媒溫度-10～0℃。冷凝器和過冷器底部均設(shè)排污閥，以排除少量水分和不凝氣體。二氧化碳回收率大于90％。
5、原料供給和物料回流系統(tǒng)包括液體原料罐1，計量泵2、物料回流計量泵20、中間產(chǎn)品罐19。原料罐設(shè)蒸汽夾套，以預(yù)熱原料至一定溫度。原料通過計量泵泵入精餾塔物料分布器中。計量泵最大流量為150L/H。從一級分離器出來的產(chǎn)品進入中間產(chǎn)品罐，按進料量20～40％的比例通過物料回流計量泵泵入精餾塔2高位物料分布器進行回流。
6、各系統(tǒng)聯(lián)結(jié)閥門及閥門組、壓力管線包括兩精餾塔之間32MPa壓力等級減壓閥門組、精餾塔與一級分離器之間20MPa壓力等級減壓閥門組、一級分離器與二級分離器之間12.5MPa壓力等級減壓閥門組、二級分離器與冷凝器之間10MPa壓力等級減壓閥門組。各壓力管線壓力等級與所在系統(tǒng)壓力等級一致，管徑為DN32。
7、壓力、溫度測量及顯示系統(tǒng)高壓二氧化碳泵出口、精餾塔頂部出口、一級和二級分離器出口、系統(tǒng)和低溫二氧化碳貯罐頂部均設(shè)壓力傳感器，二氧化碳預(yù)熱器、加熱器上、下設(shè)雙金屬溫度計表、精餾塔上、下，一級和二級分離器設(shè)溫度傳感器。壓力傳感器和溫度傳感器將測量信號傳遞給顯示系統(tǒng)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后以數(shù)字顯示，方便生產(chǎn)中觀察和調(diào)節(jié)壓力、溫度參數(shù)。由上所述整套超二氧化碳流體連續(xù)精餾裝置提供了對液體混和物的連續(xù)逆流精餾條件，是實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的重要保障，特別適合于工業(yè)化提取天然維生素E。
工作過程將原料泵入原料罐中，打開蒸汽閥門，將原料加熱至35℃；啟動自動穩(wěn)壓控制系統(tǒng)，使各電動閥處于工作狀態(tài)；啟動螺桿式乙醇壓縮制冷機組，將冷媒冷卻至-7℃；啟動冷媒輸送泵，將冷媒送入冷凝器和過冷器殼程。啟動二氧化碳高壓泵，打開二氧化碳預(yù)熱器、精餾塔1和精餾塔2、加熱器的蒸汽進口閥和冷凝水出口閥，使精餾塔1精餾壓力維持在29MPa，溫度梯度33～40℃，二氧化碳流量2000L/h；精餾塔2壓力14MPa，溫度梯度32～48℃，二氧化碳流量1200L/h；調(diào)節(jié)減壓閥使一級分離器壓力維持6.5MPa，分離溫度55℃；二級分離器分離壓力為5MPa，分離溫度為40℃；啟動計量泵，原料進料量為150L/h；從一級分離器底部放出的脂肪酸甲酯進入中間產(chǎn)品罐，以40L/h的流量通過計量泵泵入精餾塔2低位物料分布器；從精餾塔1底部連續(xù)放出色素混和物；精餾塔2底部連續(xù)放出天然維生素E，流量為20kg/h，純度51.01％(HPLC法)；一級分離器底部連續(xù)放出脂肪酸甲酯，流量為112kg/h，純度為92.10％(HPLC法)。
若改變精餾塔1壓力為25 MPa，溫度梯度32～38℃，二氧化碳流量為1800L/h，精餾塔2壓力為13MPa溫度梯度為32～52℃，二氧化碳流為1300L/h，原料進料量為120L/h，其余條件不變，從精餾塔2底部可得到16kg/h的天然維生素E，純度為50.32％；一級分離器底部可得89.5L/h脂肪酸甲酯，純度為93.00％。
綜上所述，本發(fā)明的總體構(gòu)思是針物料中各種成分在二氧化碳液體中的溶解度與萃取溫度、壓力的關(guān)系，有針對性的分級萃取。因此，還可以根據(jù)需要分三級、四級。如根據(jù)色素中的不同成分，再分級，均屬于本發(fā)明的內(nèi)容。精餾塔采取分段控溫和提高物料與二氧化碳的接觸面，給出了可連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)，安全可靠、原料綜合利用率高，產(chǎn)品锝率高、純度高、又可得副產(chǎn)品色素、二氧化碳回收率高，循環(huán)使用無環(huán)境污染的萃取工藝。但本發(fā)明適合任何液體物料超臨界二氧化碳流體連續(xù)逆流萃取工藝。因此，其保護范圍不限于維生素E的生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，包括超臨界二氧化碳供給系統(tǒng)、精餾萃取系統(tǒng)、二氧化碳回收系統(tǒng)，其特征是精餾萃取系統(tǒng)采用分級精餾連續(xù)逆流萃取工藝，各級的溫度、壓力針對不同成分有所不同，當(dāng)分兩級時，一級精餾溫度梯度自下而上31～42℃，萃取壓力范圍20～30MPa，二氧化碳流量1500～2000L/h，第二級精餾溫度梯度自下而上31～55℃，壓力10～15MPa，二氧化碳流量為900～1500L/h，超臨界二氧化碳供給系統(tǒng)采用自動穩(wěn)壓連續(xù)供液系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，其特征是采用雙精餾塔串聯(lián)分級精餾，精餾塔1精餾壓力為20～30MPa，溫度梯度沿塔從下至上為31～42℃。原料最大進料量為100～200L/h，二氧化碳流量為1500～2000L/h，精餾塔2精餾壓力為10～15MPa，溫度梯度為31～55℃，二氧化碳流量為900～1500L/h。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，其特征是每兩節(jié)塔之間設(shè)物料進口，即有高位物料進口和低位物料進口，由第一級精餾塔頂部出來的餾分經(jīng)減壓閥后到達第二級精餾塔的低位物料進口，精餾塔最下一節(jié)設(shè)二氧化碳進口，塔底設(shè)物料出口、排污口，精餾塔1底部物料出口作為色素出口，精餾塔2底部的物料出口作為維生素E出口，精餾塔2頂部物料出口作為甲酯和二氧化碳混合物出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，其特征是由精餾塔2頂部物料出口排出的甲酯和二氧化碳混合物經(jīng)分離系統(tǒng)分離，分離系包括加熱器、一級分離器、二級分離器和減壓閥門組，混合物經(jīng)加熱器加熱進入一級分離器，大部分甲酯從一級分離器下部排出，少量甲酯從二級分離器下部排出，二氧化碳從二級分離器頂部排出，二氧化碳?xì)膺M入回收系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，其特征是從一級分離器放出的產(chǎn)品進入中間產(chǎn)品罐，按一定比例通過物料回流計量泵泵入精餾塔2的高位物料分布器，進行循環(huán)萃取。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，其特征是將從二級分離器出來的二氧化碳?xì)怏w通過冷卻方式冷凝成液體，流回二氧化碳供給系統(tǒng)貯罐，冷凝過程包括過冷器和冷凝器，水分和其它雜質(zhì)可經(jīng)過冷器排污口排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝，其特征是二氧化碳自動穩(wěn)壓供液系統(tǒng)包括二氧化碳貯罐，最高工作壓力為6.8MPa，還有二氧化碳汽化器、高壓二氧化碳泵、自動壓力儀表控制裝置，自動壓力儀表控制裝置測量系統(tǒng)二氧化碳貯罐氣相壓力，并將壓力信號傳遞給電動閥和氣動閥，當(dāng)系統(tǒng)二氧化碳貯罐氣相壓力低于設(shè)定值時，控制各閥門將蒸汽進入汽化器蒸汽夾套，加熱二氧化碳，使系統(tǒng)二氧化碳貯罐壓力增加，壓力升到要求值時，控制各閥門關(guān)閉蒸汽加熱。
8.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1～5所述的超臨界二氧化碳流體分級續(xù)逆流萃取脂肪酸甲酯和天然維生素E的工業(yè)化生產(chǎn)工藝的精餾塔，其特征是精餾塔高10～32m，精餾塔直徑200～500mm，精餾塔分3～8節(jié)，兩節(jié)間設(shè)物料進口，進口處有分布器，精餾塔底設(shè)物料出口和排污閥，精餾塔最下一節(jié)設(shè)二氧化碳進口和溫度傳感器，塔頂設(shè)物料出口和溫度傳感器，物料出口管上設(shè)安全閥、壓力傳感器，填料為與精餾塔內(nèi)徑相同的圓柱形規(guī)整填料，多個圓柱形填料疊起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝的精餾塔，其特征是精餾塔夾套分3～8節(jié)控溫，即每節(jié)精餾塔單獨控溫，每節(jié)精餾塔夾套獨立，上部有蒸汽進汽口，下部有排汽口。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝的精餾塔，其特征是填料為與精餾塔內(nèi)徑相同的圓柱形規(guī)整填料，多個圓柱形填料疊起。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超臨界二氧化碳流體分級萃取天然維生素E的工藝,采用分級精餾連續(xù)逆流萃取工藝,一級精餾溫度梯度沿塔自下而上31～42℃,萃取壓力范圍為20～30MPa,二氧化碳流量1500～2000L/h,第二級精餾溫度梯度沿塔自下而上31～55℃,壓力范圍為10～15MPa,二氧化碳流量為900～1500L/h,超臨界二氧化碳供給系統(tǒng)采用自動穩(wěn)壓連續(xù)供液系統(tǒng),壓力控制在5±1MPa。具體采用雙精餾塔串聯(lián),由第一根精餾塔頂部出來的餾分經(jīng)減壓閥后到達第二根精餾塔的低位物料進口,精餾塔最下一節(jié)設(shè)二氧化碳進口,塔底設(shè)物料出口、排污口,精餾塔1底部物料出口出色素,精餾塔2底部物料出口出維生素E。
文檔編號C07D311/72GK1369487SQ0211553
公開日2002年9月18日 申請日期2002年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月7日
發(fā)明者王先寶, 耿建國, 劉長華, 丁霄霖, 方濤 申請人:武漢凱迪精細(xì)化工有限公司