超临界流体连续萃取关键技术研究

摘要

超临界流体萃取技术是一种新型的萃取分离技术。针对目前超临界流体萃取技术存在的不足，介绍了超临界流体连续萃取技术在工艺、设备及其关键技术方面的发展情况。该技术具有萃取效率高、安全可靠、节能环保等优点以及广泛的应用前景和研究价值。
　　本文在超临界流体多工艺过程试验平台中，以高压超高压连续固体物料萃取和灭菌装置为基础，介绍了活塞仓式连续萃取器的工艺流程，并在连续萃取的基础上实现分级连续萃取，给出了具体的工艺实现方式。结合活塞仓式连续萃取器，针对萃取器中的核心问题----高压往复动密封，作者设计了以活塞为主的新型密封结构。以活塞为基础，设计并加工出一套高压往复动密封试验设备，设备主要包括筒体、活塞、传动丝杠、移动套筒、平盖法兰、丝杠并帽和止推轴承等结构。给出了试验设备的整体设计思想，具体结构以及试验设备的创新点。利用高压往复动密封试验设备进行试验，根据活塞仓式连续萃取器的工作原理，分别进行往复动密封压力测定试验和密封泄漏率测定试验。在试验中测定不同材料不同结构的密封效果，给出最优方案及使用寿命。针对试验中的接触密封过程，利用ANSYS软件进行模拟计算;根据试验设备实际尺寸建立几何模型，选用Mooney-Rivlin数学模型，进一步模拟磨损过程的使用寿命，并分析处于预紧、工作和磨损三种状态下的接触密封情况。结果表明，三种情况均可实现有效密封。综合分析高压往复动密封试验结果及密封接触过程的模拟结果，给出活塞仓式连续萃取器的典型设计。所获得的研究成果，可对超临界流体连续萃取技术的进一步发展和研究提供帮助。

目录

声明

摘要

符号说明

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 超临界流体连续萃取工艺

1．2．2 超临界流体连续萃取设备

1．2．3 带压粉体连续给卸料设备

1．2．4 高压往复动密封

1．3 目前研究中存在的问题

1．4 课题研究内容

第2章 超临界流体连续萃取工艺实现

2．1 超临界流体多工艺过程试验平台

2．1．1 试验平台简介

2．1．2 试验平台各模块三维造型

2．1．3 试验平台各工艺过程模块组成

2．2 超临界流体连续萃取工艺流程

2．3 超临界流体连续萃取中的分级连续萃取

2．3．1 超临界流体萃取压力分布

2．3．2 分级连续萃取的实现

2．4 本章小结

第3章 高压往复动密封试验研究

3．1 高压往复动密封结构与试验设备

3．1．1 超临界流体连续萃取对动密封的要求

3．1．2 超临界流体连续萃取动密封结构

3．1．3 高压往复动密封试验设备

3．1．4 试验设备创新点

3．2 高压往复动密封试验

3．2．1 试验原理

3．2．2 试验装置

3．2．3 试验步骤及方案

3．3 洁净条件下动密封试验结果分析

3．3．1 O形圈种类对往复动密封压力的影响

3．3．2 O形圈圈数对往复动密封压力的影响

3．4 模拟工况条件下动密封试验结果分析

3．4．1 粉体物料对往复动密封压力的影响

3．4．2 V形阻粉圈对往复动密封压力的影响

3．5 密封泄漏量测定试验结果分析

3．5．1 密封方式对密封泄漏量的影响

3．5．2 工作温度对密封泄漏量的影响

3．6 使用寿命试验结果分析

3．7 本章小结

第4章 O形圈接触过程模拟及分析

4．1 O形圈密封工作原理

4．2 超弹性体数学模型及基本假设

4．2．1 应变能密度函数

4．2．2 Mooney-Rivlin数学模型

4．2．3 基本假设

4．3 几何模型与边界条件

4．3．1 几何模型

4．3．2 网格划分与边界条件

4．4 O形圈接触过程模拟

4．4．1 圆筒刚性验证

4．4．2 O形圈预紧状态接触过程模拟

4．4．3 动态修正系数

4．4．4 使用寿命过程模拟

4．4．5 O形圈静止工作状态接触过程模拟

4．4．6 O形圈稳定磨损状态接触过程模拟

4．5 模拟结果分析及探讨

4．6 本章小结

第5章 活塞仓式连续萃取器的典型设计

5．1 分级连续萃取实现

5．2 动密封实现

5．3 结构设计与强度计算

5．4 操作过程

5．5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文