基本信息
- 项目名称：
- 多功能超临界二氧化碳实验设备的研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 目前超临界二氧化碳实验均需要在各自专门的设备中进行。在这个经济飞速发展的时代希望有一种可用于多种超临界二氧化碳实验的设备，使涉及超临界二氧化碳技术的工业生产和研究试验简便易行，并减少生产和研究过程中的经济投入。我们的作品正是在以往设备的基础上取长补短，再加上创造性的设计，实现了设备的多功能化，可完成超临界二氧化碳萃取实验，化学反应，相平衡的测定，溶质熔点的测定，以及超临界二氧化碳中粗产物的提纯。
- 详细介绍：
- 本发明属于化工机械技术领域，涉及一种可用于多种超临界二氧化碳实验的设备。目前，超临界二氧化碳实验均需要在各自专门的设备中进行。本作品的目的在于，提供一种可适用于多种超临界二氧化碳实验的设备；由于设计了可装卸的烧结板筒，使一个高压容器可以满足多种超临界二氧化碳实验要求，烧结板筒的设计，从而克服了由可视窗引起的高压容器加工制造的困难；本发明使涉及超临界二氧化碳的生产或研究工作变得简单易行，显著减少了生产和研究中在实验设备上的经济消耗，并保证现有其他各种专用设备的工作性能。 设备的结构说明： 1二氧化碳气瓶、2压力表、3冷阱、4高压计量泵、5压力表、6进气微调阀、7热电偶及温度数显表、8高压容器、9可装卸烧结板筒、10聚四氟乙烯磁力搅拌子、11恒温装置、12磁力搅拌控制调阀、15物料收集器、16流量计 设备可应用于超临界二氧化碳萃取实验，超临界二氧化碳中相平衡的测定，超临界二氧化碳中溶质熔点的测定，超临界二氧化碳中的化学反应，超临界二氧化碳中粗产物的提纯。 设备的主要技术指标为高压容器：额定压力35 Mpa，额定温度450 ℃；进气管位于烧结板筒内，出料管位于烧结板筒外侧；金属烧结板的精度分别为2-200μm；使用磁力搅拌时，磁力搅拌控制器顶面到聚四氟乙烯磁转子之间的距离不大于2cm。 设备的技术特色及创新性在于高压容器中设置可装卸的烧结板筒，可以简便的更换不同精度的烧结板片，使得一个高压容器能够同时满足多个超临界二氧化碳反应的要求。本设备无需在高压容器筒体上开设可视窗，从而克服了由此引起的高压容器加工制造困难及设备加工制作成本。恒温设备包括管式加热炉，恒温水浴，冰水浴，冰盐浴等，以满足不同实验的温度需要。操作条件温和，特别适用于热敏物料的工艺，这是其他方法无法解决的。 作品的应用前景：在现代工业上，机能性成分的萃取，半导体的清洗，特殊药用成分的颗粒生产，纤维染色技术，化学反应与超临界流体纳米技术都涉及到超临界流体技术的应用，因此大量的需要超临界流体实验设备。我们的设备集五大功能于一体，解决了以往国际上超临界实验设备多为单一功能设备的弊端。以5L反应釜为例，我们的价格只比单一功能设备高0.01%，而且，容器越大，相对节省的费用越多。该设备可完成五套单一功能设备的工作，大幅下降实验资金投入。随着科技的快速发展，设备更新换代逐步加快，多功能设备必将替代单一功能的超临界实验设备，广泛的应用于实验室研究及工业生产。全国1778所高等院校，化学研究所，以及国外相关领域都可以成为我们广阔的市场。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：提供一种可完成超临界二氧化碳中的化学反应、萃取、粗产物提纯、相平衡测定及熔点测定等实验的设备，保证其工作性能，且能显著减少经济投入。 设计思路：设计一种集多功能、多用途为一体的超临界二氧化碳实验设备。 创新点：设计可装卸的烧结板筒，使高压容器适用于多种超临界二氧化碳实验，且无需可视窗。 技术关键及指标：5层金属烧结板孔径为2-200μm，磁力搅拌控制器顶到磁转子距离不大于2.5cm。
科学性、先进性
- 目前，超临界二氧化碳实验均需要在各自专门的设备中进行，步骤复杂，耗时费力。本作品主要优点就在于设计了可装卸的烧结板筒，使一个高压容器可以满足多种超临界二氧化碳实验要求。而且相平衡的测定、溶质熔点的测定等实验，可在无可视窗的高压容器中进行，减少加工制造难度和经济消耗。 参考文献：①廖传华,柴本 主编.超临界流体与新材料制备,中国石化出版社,2007 ②朱自强著.超临界流体技术——原理和应用. 化学工业出版社, 北京,2000
获奖情况及鉴定结果
- 无。
作品所处阶段
- 实验室阶段。
技术转让方式
- 协商。
作品可展示的形式
- 图纸、图片。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：与现有设备操作基本相同，另有可装卸烧结板筒，装上实现超临界萃取；卸下实现超临界化学反应、粗产物提纯、相平衡及熔点测定。 技术特点及优势：可装卸烧结板筒，满足多种超临界二氧化碳实验要求，显著减少经济投入。 适用范围：超临界化学反应，萃取，粗产物提纯，相平衡及熔点测定。 市场分析及前景：以5L反应釜为例价格只比现有设备高0.01%，容器越大越节省。高等院校，化学研究所及相关领域都是我们的市场。
同类课题研究水平概述
- 目前，超临界技术因其特殊性能已在不同领域得到广泛应用，但国际上超临界实验设备多为单一功能设备，如：超临界萃取设备，超临界反应设备等，其设备体积庞大，造价高，且辅助设备较多，不仅占据空间而且实验过程中浪费资源和能源，不便于在实验室应用。 虽有一些关于多功能超临界实验设备的报道，但应用普及度尚难广泛，多功能化程度也很低。如“新型超临界二氧化碳实验设备花落中大”，此套设备仅集超临界萃取与超临界反应于一体。此外瑞士SITEC超临界流体实验室设备功能也不太多，而且其实验条件（萃取/喷雾压力 75-300bar、萃取/喷雾温度 常温-80℃、分离压力：40-70bar基于存储瓶压力、分离温度：常温-60℃）不易控制。这些新设备虽较以往的设备进步许多，但功能还是少，不能够彻底的解决单一功能的弊端，而且造价较高。由此可知，功能单一，设备造价，依然是国内外迫切需要解决的问题。 我们研究的多功能超临界二氧化碳实验设备不仅集超临界二氧化碳中萃取技术，超临界二氧化碳中的化学反应，超临界二氧化碳中粗产物的提纯，超临界二氧化碳中相平衡以及溶质熔点的测定等功能于一身，而且结构简易，操作方便，能耗低、效果好、成本低。不仅适用于工业生产，更适用于综合实验室研究。
