二氧化碳提纯设备:氧气提纯设备

在如今的二氧化碳提纯工艺中，通常使用精馏塔对含有杂质的二氧化碳原料进行提纯。最后通过提纯工序可得到纯度更高的液态、固态CO2产品。该厂的变压吸附装置建成后，除了每天可向市场提供12吨食品级二氧化碳外，还由于变压吸附装置脱除了部分变换气中的二氧化碳，使返回碳化车间的液氨量相应减少，从而增加了商品液氨的产量。

本文目录一览：

• 1、纯化二氧化碳需要什么操作？
• 2、二氧化碳提纯装置的效果
• 3、食品级二氧化碳提纯器
• 4、那有好点的“二氧化碳的超临界萃取”的原理、方法、过程？
• 5、液态二氧化碳的提纯材料用哪种分子筛的效果最好？

纯化二氧化碳需要什么操作？

具体要看二氧化碳气体中混合了何种气体。

①如果混入了氯化氢气体：

将气体通过饱和碳酸氢钠溶液，使碳酸氢钠和盐酸反应，生成二氧化碳。

②如果混入了二氧化硫：

最简单的方法是低温分馏，二氧化硫的沸点高，可将它们分离。

③如果混入了一氧化碳：

可以让混合气通过灼热的氧化铜，利用一氧化碳的还原性，还原氧化铜后生成二氧化碳。

二氧化碳提纯装置的效果

二氧化碳提纯装置的效果：可以将二氧化碳提纯。在如今的二氧化碳提纯工艺中，通常使用精馏塔对含有杂质的二氧化碳原料进行提纯。精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置，其原理是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸气压不同这一性质，使得液相中的轻组分物质即低沸物转移到气相中，而气相中的重组分(高沸物)转移到液相中，从而实现各物质组分分离的目的。然而，在实际生产中，通过一根进料管加入精馏塔中的原料可能会存在不同的热状态，进而使得精馏塔具有不同的进料状况。在不同的进料状况下，精馏塔内的提馏段的回流量和塔内的气液平衡都将会受到显著影响，从而对精馏塔的提纯效率造成不利影响。

食品级二氧化碳提纯器

生产方法

目前常见的富CO2气源有变换气，油田伴生气、食品发酵气、石灰窖气、高炉气、转炉 气，烟道气、甲醇裂解气等（见附表所示），含CO2气源中通常都含有硫化物、氮氧化物、H20、 烃类等杂质。用作饮料添加剂或化工合成原料都要求其中杂质含量很低。因此CO2的分离提 纯技术是CO2化学发展的基础，也是地化学发展的关键问题之一。 工业上分离提纯CO2的方法有低温蒸馏法、膜分离法、溶剂吸收法和变压吸附法（PSA）等。

附表 CO2气源与含量

二氧化碳气源

含量（V%）

1

天然气田气

80~90

2

合成氨副产气

98~99

3

石油炼制副产气

98~99

4

发酵工业副产气

95~99

5

乙二醇生产副产气

91

6

炼钢副产气

18~21

7

燃煤锅炉烟道气

18~19

8

焦炭及重油燃烧气

10~17

9

天然气燃烧烟道气

8.5~10

10

石灰窑尾气

15~45

3.1 低温蒸馏法

本法由于设备庞、能耗较高、分离效果较差，因而成本较高，不适应中小规模的生产， 一般适用于油田开来现场，生产无硫CO2产品直接注入油井，以提高采油率。

3.2膜分离法和溶剂吸收法

膜分离法具有装置简单、操作方便、能耗较低等优点，是当今世界上发展较迅速的－项 节能型气体分离技术。但是，膜分离分离法的缺点是很难得到高纯度的CO2，为了得到高纯 度的CO2，它必须与溶剂吸收法结合起来，前者用于粗分离，后者做精分离，工艺极其复杂。

3.3变压吸附法（PSA法）

PSA法具有工艺过程简单、能耗低、适应能力强，自动化程度高、技术先进、经济合理 等优点。

CO2在物理吸附剂上表现出：与其它气体具有更强的吸附能力，变压吸附法就是利用这 种吸附能力的差异达到从混合气中分离提纯不同纯度的（CO2）的目的。

含CO2混合气体首先进入预处理工序，先将混合气中的硫化物、氮氧化物、H20、高烃类 等具有更强吸附能力的吸附质脱除，然后再进入变压吸附工序，从吸附相中得到纯度较高的CO2气体，以满足工业需要。最后通过提纯工序可得到纯度更高的液态、固态CO2产品。

四川天一科技股份有限公司（原化工部西南化工研究设计院）在1988年和1989年相继 开发成功了从石灰窖气和合成氨厂变换气中提纯二氧化碳的变压吸附工业装置。第一套从变 换气中提纯二氧化碳的装置于1989年7月在广东江门氮肥厂建成，生产食品级二氧化碳12t／d，由于二氧化碳质量好，在广东和港澳地区很畅销。该厂的变压吸附装置建成后，除了每天可向市场提供12吨食品级二氧化碳外，还由于变压吸附装置脱除了部分变换气中的二氧化碳，使返回碳化车间的液氨量相应减少，从而增加了商品液氨的产量。根据江门厂装置的运 行情况，可以比建装置前多产5t/d产品液氨。因此，对于小氮肥厂来说，建设一套变压吸附 提纯二氧化碳装置，又可以增加两个产品，取得一举两得的效果。另外该公司于2000年在浙江巨化电石厂建成一套石灰窖气提纯CO2装置，一次开车成功，对以石灰窖气为原料的混合 气中难以解决的氮氧化物已找到一定的淡化方法，使产品基本满足可口可乐标准要求（NOx ＜5mg/m3)。该公司使用这种工艺已为各厂家提供了30多套变压吸附提纯CO2装置。可生产96.00%～99.99%不同纯度的CO2产品，产品主要用作保护焊接、钢炉底吹气、合成纳米的原 料气、食品添加剂和烟丝膨化剂。

4 市场展望

在发达国家中，CO2广泛应用于各个领域。在北美，市场划分为食品冷冻和制冷40%，饮料碳化20%，化学品的生产10%，冶金10%，其它20%。意大利目前市场划分为饮料碳化20%，废水处理23%，食品冷冻13%，焊接10%，其它28%。

目前CO2人均消耗为：北美18kg/a，意大利2.2kg/a。国外饮料企业如美国百事可乐、可口可乐公司，已在中国安家落户。

国内饮料业的发展也非常迅速，比如：国内最大的CO2市场广东省年消耗量约5万t/a， 市场需求预测在五年内增加至8万t/a左右，估计在未来五年平均增长率为10%。这些都说明我国的CO2市场看好，同时对CO2产品的质量要求越来越高，食品级CO2的生产也就成了 热门话题。

随着加入WTO的临近，CO2保护焊机的大量引进，对CO2市场的需求也就迫在眉切。同 时钢炉底吹气将由成本很高的氮气改为廉价的CO2气，以及纳米技术的大量推广势必带动合 成纳米所必需的原料气——CO2等等。因此发展好当今的CO2市场是气体市场的首选。

CO2作为化工单元的中间体，在催化有机合成方面已被得到大量开发，例如合成环内酯、羧酸类、甲酰胺类、烃类化合物，高分子聚合物等，而其在国内市场还未被广泛推广，主要 由于CO2的不活泼性，需要不用高温高压或使用催化剂才能反应，但发达国家都已投入大量的人力和物力开发CO2化学，一些国家已取得了不少成就。早在20世纪80年代，日本就投入230亿日元企图建立以地为碳源，利用太阳能以CO2为储藏形式的独立工作体系，这一计划正在实施中，因此，完全有理由相信，在不久的将来，地将成为煤、石油和天然气的代用品，为人类造福。

二氧化碳的分子结构 一.正文

一,超临界流体(Super Critical fluid)

1.概述

随著环境的温度和压力变化,任何一种物

质都存在三种相态-气相,液相,固相,三相

成平衡态共存的点叫三相点.液,气两相成平

衡状态的点叫临界点.在临界点时的温度和压

力称为临界温度和临界压力,如图1所示,不同

的物质其临界点的压力和温度各不相同.

超临界流体(Super Critical fluid,简称SCF)

是指温度和压力均高於其临界点的流体,常用

来制备成的超临界流体有二氧化碳,氨,乙烯,丙烷,丙烯,水等.物体处於超临

界状态时,由於气液两相性质非常相近,以致无法清楚分

别,所以称之为「超临界流体」

2.超临界流体的发展史

超临界流体具有溶解其他物质的特殊能力,1822年法国医生Cagniard首次发表

物质的临界现象,并在1879即被Hannay和Hogarth二位学者研究发现无机盐类能迅速

在超临界乙醇中溶解,减压后又能立刻结晶析出.但由於技术,装备等原因,时至

图1.物体之三相图以及临界点 图自工研院 环安中心

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20世纪30年代,Pilat和Gadlewicz两位科学家才有了用液化气体提取「大分子化合

物」的构想.1950年代,美,苏等国即进行以超临界丙烷去除重油中的柏油精及金

属,如镍,钒等,降低后段炼解过程中触媒中毒的失活程度,但因涉及成本考量,

并未全面实用化.1954年Zosol用实验的方法证实了二氧化碳超临界萃取可以萃取油

料中的油脂.此后,利用超临界流体进行分离的方法沈寂了一段时间,70年代的后

期,德国的Stahl等人首先在高压实验装置的研究取得了突破性进展之后,「超临界

二氧化碳萃取」这一新的提取,分离技术的研究及应用,才有实质性进展;1973及

1978年第一次和第二次能源危机后,超临界二氧化碳的特殊溶解能力,才又重新受

到工业界的重视.1978年后,欧洲陆续建立以超临界二氧化碳作为萃取剂的萃取提

纯技术,以处理食品工厂中数以千万吨计的产品,例如以超临界二氧化碳去除咖啡

豆中的咖啡因,以及自苦味花中萃取出可放在啤酒内的啤酒香气成分.

超临界流体萃取技术近30多年来引起人们的极大兴趣,这项化工新技术在化学

反应和分离提纯领域开展了广泛深入的研究,取得了很大进展,在医药,化工,食

品及环保领域成果累累.

3.超临界流体的特性

超临界流体具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力,同时兼具低黏度,低表

面张力的特性,如表1所示,使得超临界流体能够迅速渗透进入微孔隙的物质.因此

用於萃取时萃取速率比液体快速而有效,尤其是溶解能力可随温度,压力和极性而

变化.

超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系,即利

用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的.当物质处於超临界状态时,

成为性质介於液体和气体之间的单一相态,具有和液体相近的密度,黏度虽高於气

体但明显低於液体,扩散系数为液体的10～100倍,因此对物料有较好的渗透性和较

强的溶解能力,能够将物料中某些成分提取出来.

在超临界状态下,将超临界流体与待分离的物质接触,使其有选择性地依次把

极性大小,沸点高低和分子量大小的成分萃取出来.同时超临界流体的密度,极性

和介电常数随著密闭体系压力的增加而增加,利用预定程序的升压可将不同极性的

成分进行分步提取.当然,对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的,但可

以通过控制条件得到最佳比例的混合成分,然后借助减压,升降温的方法使超临界

流体变成普通气体或液体,被萃取物质则自动完全析出,从而达到分离提纯的目的,

并将萃取与分离两过程合为一体,这就是超临界流体萃取分离的基本原理.

4.常见的超临界流体

照理来说,任何物质应该都能够变成超临界状态,但是有些物质的临界压力以

相 密度ρc (g/cm3) 黏度(Pa s) 扩散系数(cm2/s)

气体 10-3 10-5 10-1

超临界流体 0.1~0.5 10-4~10-5 10-3

液体 10-3 10-3 10-5

表1.典型的超临界流体,液体,气体的基本性质 表自工研院 环安中心

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及临界温度太高,所以常用,常见的大概是下表所列出的分子

常见分子的临界数据如下表2

二,超临界二氧化碳(Supercritical carbon dioxide)

1.概述

二氧化碳在温度高於临界温度Tc=31.26℃,压力高於临界压力Pc=72.9atm的

状态下,性质会发生变化,其密度近於液体,粘度近於气体,扩散系数为液体的100

倍,因而具有惊人的溶解能力.用它可溶解多种物质,然后提取其中的有效成分,

具有广泛的应用前景.超临界二氧化碳是目前研究最广泛的流体之一,因为它具有

以下几个特点:

(1)CO2临界温度为31.26℃,临界压力为72.9atm,临界条件容易达到.

(2)CO2化学性质不活泼,无色无味无毒,安全性好.

(3)价格便宜,纯度高,容易获得.

2.二氧化碳超临界萃取(Superitical Fluid Extraction-CO2)

所谓的二氧化碳超临界萃取是将已经压温加压成超临界状态的二氧化碳作为溶

剂,以其极高的溶解力萃取平时不易萃取的物质,以下有几项关於萃取的说明:

(1)溶解作用

在超临界状态下,CO2对不同溶质的溶解能力差别很大,这与溶质的极性,

沸点和分子量密切相关,一般来说有以下规律:亲脂性,低沸点成分可在

104KPa(约1大气压)以下萃取,如挥发油,烃,酯,醚,环氧化合物,以及天

然植物和果实中的香气成分,如桉树脑,麝香草酚,酒花中的低沸点酯类等;

化合物的极性基团( 如-OH,-COOH等)愈多,则愈难萃取.强极性物质如糖,

氨基酸的萃取压力则要在4×104KPa以上.另外化合物的分子量愈大,愈难萃

取;分子量在200～400范围内的成分容易萃取,有些低分子量,易挥发成分

甚至可直接用CO2液体提取;高分子量物质(如蛋白质,树胶和蜡等)则很难以

二氧化碳萃取.

(2)特点

将超临界二氧化碳大量地拿来做萃取之用是因为它具有以下几个萃取技术

上的特点

A.超临界CO2流体常态下是无色无味无毒的气体,与萃取成分分离后,完

分子 临界温度 临界压力 临界密度 分子 临界温度 临界压力 临界密度

H2 -239.9 12.8 0.032 CF3Cl 28.8 38.7 0.579

N2 -147.0 33.5 0.314 NH3 132.3 111.3 0.235

Xe 16.6 57.7 1.110 CH3OH 240.0 78.5 0.272

CO2 31.26 72.9 0.468 CH3CN 274.7 47.7 0.237

C2H6 32.3 48.2 0.203 H2O 374.2 218.3 0.315

CF3H 25.9 47.8 0.526 ℃ atm g/cm3

表2. 常见分子的临界数据 表自工研院 环安中心

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全没有溶剂的残留,可以有效地避免传统溶剂萃取条件下溶剂毒性的残

留.同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,是一种天然

且环保的萃取技术.

B. 萃取温度低,CO2的临界温度为31.265℃,临界压力为72.9atm,可以

有效地防止热敏性成分的氧化,逸散和反应,完整保留生质物体的生物

活性;同时也可以把高沸点,低挥发度,易热解的物质在其沸点温度以

下萃取出来.

C. 萃取和分离合二为一,当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器

时,由於压力下降使得CO2与萃取物迅速回复成为分离的两相(气液分

离)而立即分开,不存在物料的相变过程,不需回收溶剂,操作方便;

不仅萃取效率高,而且能耗较少,节约成本,并且符合环保节能的潮流.

D. 萃取操作容易,压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数.在临界点

附近,温度压力的微小变化,都会引起CO2密度显著变化,从而引起待

萃物的溶解度发生变化,可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的.

压力固定,改变温度可将物质分离;反之温度固定,降低压力使萃取物

分离;因此技术流程短,耗时少,占地小,同时对环境真正友善,萃取

流体CO2可循环使用,并不会排放废二氧化碳导致温室效应!成为真正

「绿色化」生产制程.

E.超临界流体的极性可以改变,一定温度条件下, 只要改变压力或加入适

宜的夹带剂即可提取不同极性的物质,可选择范围广.

(3)影响萃取的因素

影响超临界二氧化碳萃取的因素有下列几点-超临界二氧化碳的密度,

夹带剂,粒度,体积等等

A.密度

溶剂强度与超临界流体的密度有关.温度一定时,密度(压力)增

加,可使溶剂强度增加,溶质的溶解度增加.

B.夹带剂

适用於萃取的超临界流体的大多数溶剂是极性小的溶剂,这有利於

选择性的提取,但限制了其对极性较大溶质的应用.因此可在这些流体

中加入少量夹带剂,以改变溶剂的极性.最常用来萃取的超临界流体为

二氧化碳,通过加入夹带剂可适用於极性较大的化合物.有人在10MPa

压力下(约等於100大气压),用不同浓度的乙醇作夹带剂,研究了以

藏药雪灵芝中萃取其中的3种成分.加一定夹带剂的超临界二氧化碳可

以创造一般溶剂达不到的萃取条件,大幅度提高收率.这对於贵重药材

成份的提取,工业化开发价值极高.常用的夹带剂有乙醇,尿素,丙酮,

己烷以及水等等.

C.粒度

粒子的大小可影响萃取的收率.一般来说,粒度小有利於超临界二

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氧化碳的萃取.

D.流体体积

提取物的分子结构与所需的超临界流体的体积有关.有科学家将加

压加温到68.8MPa,40℃后提取50克叶子中的叶黄素和胡萝卜素.要得

到叶黄素50%的回收率,需要2.1L超临界二氧化碳;如要得到95%的回

收率,由此推算,则需要33.6L的超临界二氧化碳.而胡萝卜素在二氧

化碳中的溶解度大,仅需要1.4L,即可达到95%的回收率.

3.超临界二氧化碳技术主要应用范围

二氧化碳,可以说是目前应用最广的超临界流体,这主要是因为它没有毒性,

临界温度低与价格便宜等因素.近年来最引人注意的研究领域则主要在机能性成分

的萃取,纤维染色技术,半导体的清洗,特殊药用成分的颗粒生产,乾洗技术,化

学反应与超临界流体净米技术等.以下为常见的超临界二氧化碳在各种工业中的应

用范围

(1)食品工业

A.植物油脂(大豆油,蓖麻油,棕油,可哥脂,玉米油,米糠油,小麦胚芽

油等)的提取

B.动物油脂(鱼油,肝油,各种水产油)的提取;食品原料(米,面,禽蛋)

的脱脂

C.脂质混合物(甘油酯,脂肪酸,卵磷脂等)的分离与精制

D.油脂的脱色和脱臭

E.植物色素和天然香味成分的提取

F.咖啡,红茶脱除咖啡因

G.啤酒花的提取

H.发酵酒精的浓缩

(2)医药,化妆品工业

A.鱼油中的高级脂肪酸(EPA,DHA,脱氢抗坏血酸等)的提取

B.植物或菌体中高级脂肪酸(γ-亚麻酸等)的提取

C.药效成分(生物碱,黄酮,脂溶性维生素,甙等)的提取

D.香料成分(动物香料,植物香料等)的提取

E.化妆品原料(美肤效果剂,表面活性剂,脂肪酸酯等)的提取

F.烟草脱除尼古丁.

(3)化学工业

常见使用超临界二氧化碳技术的应用包括了传统产业的乾洗业,纤维染色

技术,化学反应和高科技产业的半导体清洗技术

传统乾洗业,正面临其所使用的有机溶剂,过氯酸乙烯(percholoretylene),

对於健康上与环保上的危害的压力,许多主要的相关产业业者,也不断的寻求

替代的方法.事实上,利用超临界流体技术的乾洗设备,已经在1999年正式

在美国设立营业店面,这套设备的单价约在75,000美金到50,000美金之间.

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这个超临界流体工业化的应用,证明超临界二氧化碳,能有效的与传统民生工

业在价格上作竞争.另外的清洗应用包括了金属零组件的清洗,商业用洗碗机

与一般的家用清洗设备.

利用超临界二氧化碳,取代现行有机溶剂的染色技术,对於环保,废水处

理与制造成本上,有非常多的优点.由於超临界二氧化碳流体,基本上的特性

较接近气体,故对於应用於取代有机液体,进行聚酯纤维的染色技术制程而

言,不会有排废问题的产生,这还包括了工业用水的减少,与有害工业废弃物

的减量.在经济性的优点,还包括了产量的增加,减少能源的消耗,纤维染色

技术工业化的应用成功,将增强染色技术在经济上的竞争力,和纺织工业制程

操作的技术提升,更能有效减少废水的排放与染色的时间,对於时间,能源,

环保与成本等层面,都是一大进步.因此,超临界流体染色技术,将会是更省

时,更经济,更环保的新制程.超临界流体染色技术研究在工研院化工所的努

力之下,将带领化工业者进入绿色化学时代的新摇篮.

超临界二氧化碳,提供了传统有机溶剂使用的另一种选择.除了在环保上

的优点之外,对於温度,压力,流速,反应物浓度等反应变因的控制,使反应

本身的控制更为容易,由於反应操作控制容易,也相对的增加了反应的选择性

与产量.因此,反应本身能在较少的时间与空间上进行,对於设备成本投资的

减少也是一大贡献,对於一些反应物本身在二氧化碳流体溶解度较小的物质,

主要的技术克服要点在於乳化微粒(micelle)的形成,与其在二氧化碳流体中的

动速率.在这方面的应用,以美国杜邦公司在北卡罗兰那州,投资达4,000

万美元的新建研究工厂投资案,最受到关注,主要的研究方向就是想利用超临

界二氧化碳,作为反应溶液,以生产含氟聚合物(fluoropolymer).

对於半导体晶片上光阻物质和蚀刻的残留物质,一直都没有一种有效的化

学方法来去除,通常必须配合几种不同的方法与设备,例如电浆灰化(Plasma

ashing )与湿式或乾式清洗,才能达到产品品质的要求,现有的湿式清洗方法

是利用具侵蚀性的硫酸,双氧水或有机溶剂混合使用,这些传统的方法会产生

大量的有机废液,对环境造成极大的冲击.因此包括隶属美国能源部著名的Los

Alamos 国家实验室和其他各国的研究机构,也积极的在开发利用超临界二氧

化碳处理技术,以去除半导体晶片上的上述的光阻物质,利用超临界流体技术

处理方法,能有效的在单一清洗槽中,将半导体晶片上残留杂质清洗乾净,由

於超临界流体的表面张力和黏度非常的低,故能有效而且快速的将清洁溶剂,

带到低於0.18μm的微细组织结构中,对於光阻物质及其衍生物的去除,同样

的能大量的减少有害溶液的使用量,并减少废水的产生,更重要的是简化了制

程并增加产量.

此外,下列的化工产业也开始使用超临界二氧化碳萃取技术,以降低生产

过程的污染物产生

A.石油残渣油的脱沥

B.原油的回收,润滑油的再生

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C.烃的分离,煤液化油的提取

D.含有难分解物质的废液的处理

(4)医学工业

超临界二氧化碳在医学工业上的应用远超过其他工业,因此将超临界二氧

化碳在医学工业范畴内的应用分为三大类-生物活性物质和天然药物提取,药

剂学,药物分析

A.生物活性物质和天然药物提取

(A)浓缩沙丁鱼油,扁藻中的EPA和DHA,综合利用海藻资源开辟了新

的途径.

(B)从蛋黄中提取蛋黄磷酯

(C)从大豆中提取大豆磷酯

(D)从烂掉的番茄中提取β-胡萝卜素

B.药剂学

超临界流体结晶技术是根据物质在超临界流体中的溶解度对温度和压

力敏感的特性制备超细颗粒,其中气体抗溶剂过程(GAS)常用於生物活性物

质的加工.GAS过程是指在高压条件下溶解的二氧化碳使有机溶剂膨胀,内

聚能显著降低,溶解能力减小,使已溶解的物质形成结晶或无定型沉淀的

过程.应用如下

(A)将二氧化碳和胰岛素二甲亚碸溶液经一特制喷嘴,从顶部进入沉淀

器,二者在高压下混合后流出沉淀器,胰岛素结晶就聚集在底部的

筛检程式上.

(B)如提高溶解性差的分子的生物利用度

(C)开发对人体的损害较少的非肠道给药方式(如肺部给药和透皮吸收

系统).

C.药物分析

将超临界流体用於色谱技术

称超临界流体色谱,如图2,兼

有高速度,高效和强选择性,高

分离效能,且省时,用量少,成

本低,条件易於控制,不污染样

品等,适用於难挥发,易热解高

分子物质的快速分析.专家用超

临界流体色谱分析了咖啡,姜

粉,胡椒粉,蛇麻草,大麻等.

总之,超临界技术在制药业除了用於从植物中提取活性物质外,应用

越来越广泛,许多有前途的应用正在开发之中.

D.特殊药用成分的颗粒生产

在药品工业应用上,特殊药品颗粒的制造,也是目前超临界流体技术

图2. 超临界流体色谱 图自中国生物器材网

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工业化应用重要技术发展 超临界流体技术能有效的控制药用颗粒的形

成,不论是实心颗粒或是内部结构松散的颗粒,极性或是非极性以及粒径

由50nm到50μm大小的颗粒都能生产,这些颗粒形成的应用技术主要有三

大类,分别是:超临界溶液快速膨胀法(RESS),气体或超临界流体的反溶

剂(GAS or SAS)以及压缩反溶剂沉淀(PCA).上述技术的应用产品范围包括

了吞食性药粉,静脉注射性溶液分散剂等.目前这方面的应用研究的小型

设备非常多,而工业化生产的设备也只需约50公升的槽体即可,在设计上

也以多产品多功能的设备较合实际的需要,主要的问题可能是在於设备必

须符合药品良好作业程序规范(cGMP)的规定,这些要求可能必须包括二氧

化碳的品质与来源,和对於制程与原料的各项要求,在工厂的软体与硬体

的规定,则包括制程标准化,品管与品保制度,作业程序订定,控制软体

与硬体认证,原料与设备材质的品质要求,压力容器检验,设备清洗作业

规定与控制器感应装置的校正等,这些规定对於设备制造商与使用设备的

产品制造商而言,都非常重要,也是必须估计在投资的成本计算上.

三,超临界流体未来展望

目前国际上超临界流体萃取与造粒技术的研究和应用正方兴未艾,技术发展应

用范围包括了:萃取(extraction),分离(separation),清洗(cleaning),

包覆(coating),浸透(impregnation),颗粒形成(particle formation)与反

应(reaction).德国,日本和美国已处於领先地位,在医药,化工,食品,轻工,

环保等方面研究成果不断问世,工业化的大型超临界流体设备有5000L～10000L的

规模,日本已成功研制出超临界色谱分析仪,而台湾亦有五王粮食公司运用超临界

二氧化碳萃取技术进行食米农药残留及重金属的萃取与去除.

近年来,最引人注意的研究领域,主要在机能性成分的萃取,纤维染色技术,

半导体的清洗,特殊药用成分的颗粒生产等.流体的应用,则以二氧化碳,水与丙

烷三种为主.由於二氧化碳在使用安全性上的考量,将在未来超临界流体应用上,

持续占有重要的地位.超临界水的应用,预期将会是下一波的主流.而在某些食品

的应用上,丙烷相较於二氧化碳在制造成本上的优点,也越来越受重视.

目前国际上超临界流体萃取的研究重点已有所转移,为得到纯度较高的高附加

值产品,对超临界流体逆流萃取和分馏萃取的研究越来越多.超临界条件下的反应

的研究成为重点, 特别是超临界水和超临界二氧化碳条件下的各类反应,更为人们

所重视.超临界流体技术应用的领域更为广泛,除了天然产物的提取,有机合成外

还有环境保护,材料加工,油漆印染,生物技术和医学等;有关超临界流体技术的

基础理论研究得到加强,国际上的这些动向值得我们关注.

超临界流体技术对於中药现代化至关重要.要从单纯的中间原料提取转向兼顾

复方中药新药的开发利用,或对现行生产的名优中成药工艺改进或二次开发上;加

强分析型超临界流体萃取或超临界色谱在中药分析中的应用,不断改革传统的分析

方法;超临界流体结晶技术及其超细颗粒的制备可用於中药新剂型的开发,应加强

参考资料：

那有好点的“二氧化碳的超临界萃取”的原理、方法、过程？

超临界二氧化碳萃取

超临界二氧化碳萃取技术

1、技术原理

超临界二氧化碳萃取分离过程二氧化碳提纯设备的原理是利用超临界二氧化碳对某些特殊天然产物具有特殊溶解作用二氧化碳提纯设备，利用超临界二氧化碳的溶解能力与其密度的关系二氧化碳提纯设备，即利用压力和温度对超临界二氧化碳溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体二氧化碳萃取过程是由萃取和分离组合而成的。

2.萃取装置

超临界萃取装置可以分为两种类型，一是研究分析型，主要应用于小量物质的分析，或为生产提供数据。二是制备生产型，主要是应用于批量或大量生产。

超临界萃取装置从功能上大体可分为八部分：萃取剂供应系统，低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统。具体包括二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧化碳储罐、冷水机等设备。由于萃取过程在高压下进行，所以对设备以及整个管路系统的耐压性能要求较高，生产过程实现微机自动监控，可以大大提高系统的安全可靠性，并降低运行成本。

3.超临界流体萃取的特点

1）超临界流体CO2萃取与化学法萃取相比有以下突出的优点：

(1)可以在接近室温(35-40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持着药用植物的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来；

(2)使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,是100%的纯天然；

(3)萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少，节约成本；

(4)CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，故安全性好；

(5)CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本；

(6)压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。

2）从超临界流体性质看，其具有的特点：

(1)萃取速度高与液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取；

(2)在接近常温的条件下操作，能耗低于一般精馏发，适合于热敏性物质和易氧化物质的分离；

(3)传热速率快，温度易于控制；

(4)适合于挥发性物质的分离

4.超临界二氧化碳萃取技术的应用

沙棘油萃取分离，咖啡豆的脱咖啡因，烟草的脱尼古丁，开非香料的提取，啤酒花中有用成分的提取，从大豆中提取豆油和蛋黄的脱胆固醇。

5.超临界二氧化碳的工业化应用

1995年内蒙古宇航人高技术产业有限责任公司建成全国最大的500L*2超临界二氧化碳萃取装置，并利用此装置生产出优质的沙棘油，凭借卓越品质，长期畅销于全球。

液态二氧化碳的提纯材料用哪种分子筛的效果最好？

可以分离,氢气和二氧化碳的分子差距较大. 分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物,主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构,在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴.此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水.由于水分子在加热后连续地失去,但晶体骨架结构不变,形成了许多大小相同的空腔,空腔又有许多直径相同的微孔相连,这些微小的孔穴直径大小均匀,能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来,而把比孔道大得分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子,极性程度不同的分子,沸点不同的分子,饱和程度不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称为分子筛.目前分子筛在化工,电子,石油化工,天然气等工业中广泛使用. 气体行业常用的分子筛型号; A型:钾A(3A),钠A(4A),钙A(5A), X型:钙X(10X),钠X(13X) Y型:,钠Y,钙Y 分子筛吸湿能力极强,用于气体的纯化处理,保存时应避免直接暴露在空气中.存放时间较长并已经吸湿的分子筛使用前应进行再生.分子筛忌油和液态水.使用时应尽量避免与油及液态水接触.工业生产中干燥处理的气体有,空气,氢气,氧气,氮气,氩气等.用两只吸附干燥器并联,一只工作,同时另一只可以进行再生处理.相互交替工作和再生,以保证设备连续运行.干燥器在常温下工作,在加温至350℃下冲气再生.