超临界流体:如何控制和测量流量

作者:M. Soobaroyen 文章来源:布琅轲锶特 点击数:56 发布时间:2018-05-25
SFE Process可以通过科氏流量计的精准测量来验证泵的良好精度和可重复性,所以可以极大提升精度。
超临界流体:如何控制和测量流量

我已经在Bronkhorst法国公司工作10余年,必须承认,即使在当下,我的仪器事业也能在各种市场发现新的应用机会。譬如化学、环境行业、应用研究等,流量控制与测量方案必不可少。超临界流体应用通常由于流体状态而变得复杂。

某次拜访中,我遇到了SFE Process的董事兼创始人Jérémy Lagrue。我们讨论了超临界二氧化碳工艺中使用科氏流量计的方案。

什么是“超临界流体”?

例如,超临界二氧化碳是指液态的二氧化碳,当其处于或高于临界温度和压力时,会产生特定属性。即流体的密度、粘度和扩散率介于液相和气相之间。

超临界图

萃取工艺中的超临界二氧化碳

超临界二氧化碳,我相信最为知名。由于其在化学萃取中的作用,以及低毒性和低环境影响,因此成为重要的商用和工业溶剂。

萃取工艺中经常用到超临界二氧化碳,如藻类、油类、香料和有效成分。它也用于分离过程,如饮料发酵、化妆品领域中的脂肪物质的除臭和聚合物的纯化工艺。

有趣的是,该惰性气体在相对低压(73.8 bara)和低温(31.1℃)下达到超临界状态。相对低温的工况和二氧化碳的稳定性也允许大多数化合物的萃取产生很小的损害或者变性。

二氧化碳在标准温度和压力下(STP) 通常为气体或在冷冻时成为固体、即干冰。如温度和压力都从STP增加到/或高于其临界点,它则介于气体和液体之间。更准确的说,它在临界温度(31.1℃)和压力以上时为超临界流体,如气体一般膨胀以充满容器,但密度与液体一样。

此外,二氧化碳的优点是无味、无毒且不易燃,也不会改变被萃取或纯化的产品。

为了环保,越来越多的行业倾向在工艺中使用超临界二氧化碳,因其是有机溶剂的替代品。事实上,不同于石油溶剂,二氧化碳天然可取量充足,价格低廉。然而可供采用的方案不多,因为安装费用高昂。

什么是SFE工艺?

Jérémy Lagrue:“在SFE Process,我们尝试解决高压设备和配件的应用。SFE工艺的目的是制造超临界流体(如CO2)的专用机器设备。我们还提供咨询、度量建议、维护和培训。SFE研发创新了一种用于超临界流体工况的高压泵,可压缩高达1000 bar的液态CO2或用于超临界再循环。”

Jérémy Lagrue, SFE Process 董事兼创始人

SFE想要解决的是什么问题?

“我们的客户主营化工,如生物技术或医药市场,分子分离或分馏工艺需要注入二氧化碳。目的是将分子分离,实现分离需要专用设备。SFE Process制造这种设备,此外,他们生产泵来产生该特定流体的流动。这些泵最重要的要求是稳定性、重复性和准确性。”

SFE Process选择什么样的解决方案?

“我想给客户提供化学工艺中建立质量平衡可能的方案。我有众多行业和实验室的多年履历,因此知道流体参数的重要性,以确定工艺的效率、生产成本、收益以及由实验室向工业批量生产的过渡。”

SFE Process有着丰富的超临界二氧化碳应用经验,但需要验证设备的可靠性,并且保证二氧化碳注入具有高度的准确性和可重复性。

“问题在于需要精准可靠的流量计来确保结果准确,且完美契合超临界二氧化碳。我优选了Bronkhorst的科里奥利流量计。除设计之外,该品牌极佳的声誉和3年保修期也影响了我的决策,最终流量计的测试效果完全满足了我的期望。”

Bronkhorst科里奥利流量计配SFE流程泵

这个解决方案的结果是什么?

“我亲自见证了,最终客户在工艺中添加流体的数量得以确保。 SFE Process可以通过科氏流量计的精准测量来验证泵的良好精度和可重复性,所以精度得到极大提升。

我已集成科氏流量计到供给用户的所有设备中,这些设备都需要建立质量平衡并提供可靠的流量值。”

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