[發明專利]一種用于材料的多功能超臨界流體處理機

有效

• 申請號: 202010463028.4
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111604009B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 龍家杰
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01J3/04
• 分類號: B01J3/04
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發明公開了一種用于材料的多功能超臨界流體處理機，包括設有高溫高壓流體處理區和流體膨化緩沖區的高溫高壓流體膨化加工系統、輔助介質增壓系統、二氧化碳介質增壓系統、循環處理系統、二氧化碳分離回收系統、輔助介質分離回收系統。高溫高壓流體處理區、流體膨化緩沖區及其連接的快開閥，可根據工藝要求有效實現對材料不同方式如膨化、發泡、碎裂等加工處理，擴展了設備的功能多樣性和應用范圍；輔助介質增壓系統，對材料可便捷開展任意比例混合流體介質的單獨或分步膨化等加工，可實現對材料進行加工前的預處理，并對加工過程中二氧化碳流體的介質極性進行實時調控。本發明具有適應性廣，加工方式多樣化、效率高、操作簡便、生態環保等優點。

技術領域

本發明涉及材料的一種多功能超臨界流體處理機，屬壓力容器、紡織染整加工、材料加工、食品及飼料等加工設備制造技術領域。

背景技術

材料的膨化、發泡、碎裂等加工處理，在紡織、食品、建材、農作物副產物加工、飼料、新型材料制造、化工、航空航天、醫療衛生等工農業領域中具有重要應用。通過材料的上述處理加工，可以較為容易地改變材料本來的結構及體積，并賦予材料以多樣化的功能或特性。如在建材和新型材料制造領域可實現材料的輕量化，提高材料的隔熱性、形態穩定性、應力應變特性等。而在食品、農作物加工和飼料行業，則可改善原材料的可加工性、消化吸收特性、利用效率，以及改善食品的營養特性及口味或風味等。然而，材料的此類傳統的加工方法通常較多采用水熱法等方式，使被處理材料或原料在含有一定水分，其在受熱、加壓的條件下，然后突然失壓，使材料中的水蒸氣發生膨脹，從而達到膨化、發泡（或因添加的發泡劑產生氣體而使材料膨脹），甚至碎裂等效果。然而，該類傳統加工方法，對親水性材料或含有親水性組分的材料，以及各類較為疏松、多孔天然材料等，效果比較明顯。但對很多疏水性強、結構致密、內聚能密度高的材料，其處理效果通常有限。且當加入發泡劑等助劑增效時，往往還會引入相關反應產物等雜質，影響到材料的純度或性能，或給加工的產品帶來負面影響。因而，開發一種高效、適用性廣、無其他副產物殘留、生態環保的材料處理設備及其方法，具有重要意義。

超臨界二氧化碳流體介質因其具有獨特的技術特點和優勢，近年來在材料加工領域受到廣泛關注。特別是該介質生物相容性優良、無色無味、不燃、不爆、無毒，其生態環保特性顯著。同時，其臨界點（31.1℃和7.38MPa）相對較低，容易達到超臨界流體狀態，其氣源易得，易于進行工業化生產加工。更為重要的是，該介質的超臨界流體粘度低，擴散性、滲透及穿透性好，容易實現對緊密固體材料、疏水性材料或難穿透、難滲透的加工材料等具有高效性。同時也可適用于各類親水性材料，以及各類無機材料的處理加工。且可有效縮短工藝時間，降低成本。在加工過程中，無需使用和消耗水資源，被加工物呈干態；工藝結束后該介質也非常容易分離回收和循環使用，在加工產品上無有害有害物質或其他雜志殘留，加工結束后產品也無需干燥。然而，根據現有文獻，對于利用超臨界二氧化碳流體介質，可實現對材料膨化、發泡、碎裂等加工處理的多功能設備，目前尚無相關報道。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種具有高效、適用性廣、操作簡單、系統穩定、清潔環保、無噪音影響等優點，可有效實現對各類材料的超臨界二氧化碳流體的膨化等加工的多功能超臨界流體處理機。

為實現本發明目的所采用的技術方案是：提供一種用于材料的多功能超臨界流體處理機，它包括高溫高壓流體膨化加工系統、二氧化碳介質增壓系統、輔助介質增壓系統、循環處理系統、二氧化碳分離回收系統和輔助介質分離回收系統；所述的高溫高壓流體膨化加工系統包括高溫高壓流體處理區和流體膨化緩沖區，所述的高溫高壓流體膨化加工系統與循環處理系統相連，循環處理系統一端與二氧化碳分離回收系統相連，另一端與二氧化碳介質增壓系統相連；所述的輔助介質增壓系統一端接入循環處理系統，另一端與二氧化碳分離回收系統相連；二氧化碳分離回收系統與二氧化碳介質增壓系統相連通。

本發明技術的優化方案為：