Uwe Sievers

Energy optimization of supercritical fluid extraction processes with separation at supercritical pressure

Abstract Production costs for supercritical fluid extraction of natural substances are significantly influenced by the energy requirement. Energy costs are calculated for a large number of process variants of four different types of process with separation at supercritical pressure. The process parameter ranges investigated are: extraction pressure, 30–50 MPa; extraction temperature, 40–100°C; separation pressure, 8–49.75 MPa. The extraction of oil from soybeans is taken as an example. The results, presented in tables and diagrams, also apply to the extraction of other oils whose solubility in CO 2 resembles that of soybean oil. Extraction at 50 MPa and 100°C is recommended from energy considerations, but a lower extraction temperature may be required to preserve the quality of the extracted oil. The heat exchanger between extractor and separator can be omitted. The separation pressure should not exceed 15 MPa. The calculated energy costs, together with data for the kg soybean oil produced per kg CO 2 , form the basis for designing an economically optimized supercritical fluid extraction plant.

Heat recovery in supercritical fluid extraction process with separation at subcritical pressure

Abstract The process of supercritical CO 2 extraction with separation at a subcritical pressure is used in production plants. For the extraction of hops, it requires more energy than the conventional solid/liquid extraction with methylene chloride. As large low-temperature heat quantities are exchanged in the supercritical fluid extraction process, internal heat exchange by a heat-pump cycle is possible. This reduces the energy costs to the order of those for conventional solid/liquid extraction.

Berechnung thermodynamischer Eigenschaften fluider Gemische mit einer thermischen Zustandsgleichung unter Verwendung neuer Mischungs- und Kombinationsregeln

ZusammenfassungEine thermische Zustandsgleichung mit neuen Mischungs- und Kombinationsregeln wird für fluide Gemische einfacher, nichtpolarer Komponenten angegeben. Außer den Konstanten der Zustandsgleichung der reinen Stoffe, den kritischen Temperaturen und den kritischen Volumina der reinen Stoffe erfordert sie für jedes binäre Gemisch zwei gemischspezifische binäre Wechselwirkungsparameter, die vielfach übereinstimmende Werte aufweisen. Die Ermittlung der Wechselwirkungsparameter wird erläutert. Für das Gemisch Methan-Stickstoff wird exemplarisch die gute Genauigkeit der neuen thermischen Zustandsgleichung durch den Vergleich mit zuverlässigen Meßwerten des Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichts, der Dichte und der Exzeßenthalpie nachgewiesen. Die Rechenergebnisse werden mit denen anderer Zustandsgleichungen verglichen. Die neue thermische Zustandsgleichung eignet sich zur Berechnung der thermodynamischen Eigenschaften von Gemischen, auch mit mehr als zwei Komponenten, im gesamten fluiden Zustandsgebiet bis zu Drücken von 500 bar und etwa bis zur 2,8fachen kritischen Dichte.