双碳背景下超临界CO2管道输送理论与技术

在双碳目标驱动下,超临界CO2管道输送技术成为研究焦点。本研究深度融合理论探索与实验验证,深入剖析超临界CO2特性与管道输送机理,构建了一系列创新理论框架。依托前沿输送技术与设备,有效验证了理论成果,展现了通过精准管道设计与参数优化,可显著提升超临界CO2输送的安全性与效率。此研究不仅深化了超临界CO2管道输送的理论认知,更提供了实践导向的技术路径,为实现绿色、高效的能源输送提供了坚实支撑,对加速双碳战略实施具有不可估量的价值。

超临界CO2分步萃取花椒香气和麻味物质的初步研究

采用超临界CO2萃取法分步提取九叶青花椒香气和麻味物质。以气相色谱-质谱联用仪对其化学成分进行检测,并用色谱峰面积归一化法确定各化学成分的相对含量。结果表明,低压萃取的花椒提取物得率为5.0%,检测到50种化学成分及其相对含量,未检测出多烯酰胺类物质;高压萃取的花椒提取物得率为2.0%,检测到13种化学成分及其相对含量,呈麻味的多烯酰胺类物质含量较高。

丁香精油的超临界CO2和溶剂回流萃取及其GC-MS分析

研究了超临界CO2流体萃取技术(SFE)和溶剂回流法萃取丁香精油,所得精油经气相色谱(GC)-质谱(MS)分析。结果显示:溶剂回流法宜采用正己烷为溶剂,最佳工艺条件为:料液比(g∶mL)1∶15、回流温度80℃、回流时间30min;SFE最佳工艺条件为:萃取温度45℃、萃取压力12MPa、解析温度50℃、萃取时间90min。验证试验显示:SFE法收油率达到21.04%,高于溶剂回流法(17.401%),所得精油色泽和流动性较优。经GC-MS分析显示:所得精油的组成相似,但含量不同,溶剂回流法除β-石竹烯的含量略高外,3种主要活性物质丁香酚、乙酰基丁香酚、β-石竹烯的的含量和提取率均低于SFE法提取的精油。SFE法是提取丁香精油值得推广和有前景的一种方法。

超临界CO2萃取三七总皂苷

三七总皂苷为药材三七的主要生物活性物质,已有的提取方法虽技术成熟,但存在提取率低、高污染等诸多缺点。该文以三七主根为原料,先采用粉碎工艺或轧胚工艺对其预处理,然后在超临界CO2中试设备中,分别考察了原料的两种预处理方法及提取工艺条件对三七总皂苷提取率的影响,通过正交实验对工艺条件进行了优化:粉碎工艺适宜的萃取温度45℃,压力38 MPa,CO2流量23 kg/h,夹带剂300 mL,萃取时间3.0 h,提取率7.97%;轧胚工艺适宜的萃取温度45℃,压力35 MPa,CO2流量20 kg/h,夹带剂350 mL,萃取时间2.5 h,提取率9.98%。该文报告工作的新颖性,已为教育部科技查新工作站(Z12)2007年10月10日出具的第ZDT 2007106号《科技查新报告》所证实。

超临界CO2静态膨胀-动态循环萃取灵芝孢子油

为了直接从未破壁的灵芝孢子中萃取油脂,在超临界CO2动态循环萃取之前引入静态膨胀工艺,考察了各膨胀因素对灵芝孢子油萃取率的影响。试验结果表明,膨胀压力越高,膨胀时间越短,静态萃取时间越长,越有利于灵芝孢子油的萃取,而膨胀温度过高或过低均不利于灵芝孢子油的萃取。超临界CO2静态膨胀-动态循环萃取灵芝孢子油的优化工艺为:膨胀压力30MPa,膨胀时间30s,膨胀温度70℃,静态萃取时间20min,在此条件下灵芝孢子油的萃取率达94.3%。

超临界CO2萃取九叶青花椒和大红袍花椒挥发油的化学成分分析及香气比较

采用超临界CO2萃取法提取九叶青花椒和大红袍花椒挥发油,以气相色谱-质谱仪对其化学成分进行检测,用色谱峰面积归一化法确定各化学成分的相对含量,评香师对花椒挥发油的香气进行评价。结果表明,超临界萃取的九叶青花椒挥发油得率为7%,鉴定出63个化合物,属青香型花椒油;超临界萃取的大红袍花椒挥发油得率为4%,鉴定出80个化合物,属浓香型花椒油;两种花椒挥发油的化学成分含量和香气有明显差异,但都保留了各自品种的天然香气特征。

超临界CO2/R41小通道内的换热特性

对R41和混合工质CO2/R41（20.5/79.5）、CO2/R41（51.4/48.6）在直径为2 mm的水平光滑圆管中的超临界冷却流动换热特性进行了实验研究。质量流速范围为400～800 kg·m^-2·s^-1，压力为6.0～8.0 MPa，热通量为12～48 kW·m^-2，流体温度为20～80℃。3种工质的对流传热系数的极值随 CO2含量的增加而增大，在相同条件下R41的传热系数小于CO2/R41的传热系数。混合物的超临界传热系数变化规律与纯R41相同。实验条件下，3种流体的传热系数在2～25 kW·m^-2·K^-1之间，压力的影响显著，越接近临界压力对应压力条件下的传热系数极值越高。在远离准临界点的区域传热系数随热通量变化不明显，而在准临界点附近对流传热系数的极值随热通量的增加而小幅减小。将实验结果与经验关联式计算结果进行了比较，有4个关联式的预测效果较好，误差均在±30%以内，预测误差随CO2含量的增加而下降。

不同夹带剂条件下超临界CO2流体萃取油用牡丹及成分分析

采用超临界CO_2流体萃取油用牡丹籽油,用气质联用仪(GC-MS)对牡丹油中脂肪酸成分进行分析,探讨不同夹带剂及用量条件下对油用牡丹籽油脂提取率的影响。结果表明:在压力35 MPa、CO_2流量为25 g/min、时间2 h、温度40℃的萃取条件下,不同夹带剂使超临界CO_2流体萃取油用牡丹带壳油脂提取率均有提高,乙酸乙酯提高了16.72%,石油醚提高了6.52%,正己烷提高了12.85%;综合考察3种夹带剂及其用量,乙酸乙酯的提高效果最好,其最佳用量为10%;牡丹油脂肪酸成分分析结果显示,牡丹油不饱和脂肪酸含量丰富,尤以α-亚麻酸的含量最高,占总脂肪酸含量的78.95%。

致密砂砾岩矿物与超临界CO2和地层水相互作用

为研究致密砂砾岩油藏CO2注入后与岩石和地层水的相互作用,根据M油田砂砾岩致密油藏全岩X-射线衍射(XRD)分析结果,选取方解石、长石、高岭石、伊利石4种矿物,利用超临界CO2高温高压反应釜模拟地层条件(70℃、20 MPa),通过实验前后XRD、扫描电镜、反应液离子成分及浓度的变化,研究了CO2-岩石矿物、CO2-地层水-岩石矿物的相互作用。结果表明,干燥纯CO2与岩石矿物仅发生物理变化,在地层水中CO2与岩石矿物发生明显的物理化学变化,反应强弱关系为方解石>伊利石>长石>高岭石,反应液中离子浓度亦发生了明显变化。CO2注入储层后,先与水作用,再与地层水中的离子作用,最后与岩石矿物发生化学反应。

羊栖菜超临界CO2萃取物成分分析及在卷烟中的应用

为开发新的天然烟用香料,对羊栖菜进行了超临界CO2萃取,并对萃取物进行了GC/MS分析和卷烟加香试验。结果表明:①羊栖菜超临界萃取物中共鉴定出37种成分,主要有棕榈酸、肉豆蔻酸、硬脂酸、花生四烯酸、(E)-9-十八碳烯酸、亚油酸、芥子酸、11-十六碳烯酸及(Z,Z,Z)-9,12,15-十八碳三烯-1-醇等;②羊栖菜超临界萃取物具有明显减轻杂气,柔和烟香,增加烟气甜润度等效果。

超临界CO2萃取沙棘籽油及热敏性物质分析

对超临界CO2萃取沙棘籽油及热敏性物质进行分析研究。通过正交试验确定最佳工艺条件:萃取压力25MPa、萃取温度40℃、CO2流量18kg/h、萃取时间120min、分离压力8MPa,在此工艺条件下沙棘籽油出油率为52%。高效液相色谱法检测沙棘籽油中α-VE含量为2.6%,经超临界CO2萃取后热敏性物质α-VE损失3.7%,胡萝卜素含量为100850μg/100g。

低质量流速下超临界CO2在管内冷却换热特性

开展了低质量流速下超临界CO_2在水平直管内冷却过程的换热特性的实验研究。实验压力为p=7.5~9.0MPa,质量流速为G=79.6~358.1 kg·m^(-2)·s^(-1),流体温度为25.0~50.0℃。分析了质量流速、压力、流体温度对换热的影响,并引入Richardson数阐述浮升力对超临界CO_2在水平直管内冷却换热影响。实验结果表明:传热系数随着质量流速的增加而增大。传热系数峰值点随压力的升高向高温区偏移。当质量流速较小时,传热系数峰值点出现在准临界温度之前,且浮升力作用加大,流体处于混合对流状态。将传热系数的实验值和已有的换热关联式计算值作对比后发现在低质量流速下误差较大,拟合了低质量流速工况的超临界CO_2在水平直管内冷却换热的关联式,94%的实验值和拟合关联式误差在±20%范围内。

超临界CO2萃取法处理油基钻屑工艺实验

为了进一步优化油基钻屑无害化处理技术,提高资源可回收性,研究了一种利用超临界CO2萃取法处理油基钻屑的工艺。在室内建立实验研究装置,对超临界CO2萃取法处理油基钻屑工艺进行了对比研究。实验成功萃取出钻屑中的基础油,处理后的干钻屑含油率最低可达0.13%,表明该工艺在技术上可行,且萃取出的基础油固相含量低、无异味,满足二次配制钻井液的要求。此外,根据实验结果,分析了压力、温度、时间、钻屑含水率、夹带剂等因素对于萃取效果的影响,推荐了该工艺工业化应用的关键参数:萃取压力为10 MPa,萃取温度为35℃,萃取时间为1 h,萃取系统CO2最低循环压力为4.5~5.7 MPa,冷却制冷温度为1~5℃,不使用夹带剂,为该工艺在现场的应用推广提供了技术支持。

啤酒花超临界CO2萃余物中总黄酮的提取与抗氧化活性研究

通过单因素和正交试验确定了啤酒花CO2萃余物中总黄酮的最佳提取条件:浸提剂50%乙醇,料液比1:25(g/ml),回流提取温度70℃,提取时间2.5h,在此条件下总黄酮的提取量为68.09mg/g干酒花。抗氧化实验结果显示提取的啤酒花总黄酮对DPPH自由基的清除能力(IC505.73μg/ml)优于抗坏血酸(IC508.79μg/ml)和芦丁(IC5014.84μg/ml);啤酒花总黄酮的还原力(EC500.158mg/ml),优于芦丁(EC500.252mg/ml),弱于抗坏血酸(EC500.103mg/ml);啤酒花总黄酮对小鼠肝匀浆Fe2++H2O2诱导脂质过氧化产生丙二醛(MDA)的抑制能力(IC500.517mg/ml)优于芦丁(IC500.596mg/ml),表明啤酒花总黄酮具有显著的抗氧化活性。

沙葱籽油的超临界CO2萃取及成分分析

以野生沙葱种子为原料,利用超临界CO2流体萃取沙葱籽油。在单因素试验基础上,采用正交试验设计,考察压力、温度、萃取时间、CO2流量4因素对沙葱籽油萃取率的影响。研究得出最佳萃取条件为压力35MPa、温度45℃、萃取时间120min、CO2流量35kg/h,在此条件下油脂萃取率为15.00%。利用GC-MS对沙葱籽油分析,发现沙葱籽油中不饱和脂肪酸主要为亚油酸(63.24%)和油酸(15.99%),占脂肪酸总量的86.65%;饱和脂肪酸以棕榈酸(7.93%)为主,占脂肪酸总量的13.35%。用常规方法对沙葱籽油的理化性质进行测定,结果表明超临界CO2流体萃取法得到的沙葱籽油各项理化指标均良好,产物纯度高、品质好。

超临界CO2萃取茯苓皮中三萜类成分

以茯苓皮为原料,建立超临界CO2萃取茯苓皮中总三萜类化合物的最佳工艺条件。采用超临界CO2萃取技术和有机溶剂提取法对比。设计正交试验考察夹带剂（95%乙醇）用量、萃取压强、萃取温度和萃取时间对萃取率的影响。超临界萃取最佳工艺条件为夹带剂用量按每克茯苓皮2.0mL、压强35MPa、温度65℃、时间60min,总三萜化合物萃取率为2.06%;有机溶剂提取法得总三萜化合物萃取率1.39%。优选出的萃取工艺稳定可靠、简便易行,较有机溶剂提取法萃取率高出48.2%。

致密储层不同驱替方式下超临界CO2蓄能返排效果实验研究

目前超临界CO2辅助压裂技术已成为致密油开发的有效方式之一,在压裂过程中,压裂液的蓄能返排效果成为近年来关注的热点之一。为了对超临界CO2驱替过程中储层蓄能效果和流体的返排效果进行定量评价,自主设计实验装置对不同驱替方式下超临界CO2蓄能返排效果进行研究。在油藏温度和压力下,对比单独注气、单独注水及水气交替注入方式下岩心系统的平均压力变化以及控压返排效果,并对水气交替注入方式的注气段塞进行优化。实验结果表明:以超临界CO2作为前置液的压裂可以大幅度提高后续注入滑溜水的蓄能效果;注入的超临界CO2使原油及束缚水体积发生膨胀,其膨胀程度受超临界CO2的溶解量影响较大,而受岩心系统压力影响较小;先注超临界CO2再注滑溜水的驱替方式蓄能效果最佳,且能实现超临界CO2封存,滑溜水的返排效率及出油效率最高;从蓄能返排效果来看,0.5 PV的超临界CO2段塞注入量最优。

超临界CO2与微波联用提取香椿芽有效成分

建立了香椿油及总黄酮的超临界一微波联合提取工艺，在超临界CO2萃取香椿油前处理工序的基础上，通过正交实验考察了微波法提取香椿芽总黄酮过程中各操作参数对提取效果的影响，优化后得到的最佳条件为：提取温度70℃，提取每克香椿芽所用溶剂乙醇的体积为12mL，乙醇体积分数50％，提取时间15min，提取3—4次。在该条件下，每克香椿芽可提取总黄酮65．1140～72．9344mg。

瓜蒌籽油超临界CO2萃取工艺条件优化研究

冷冻干燥瓜蒌籽粉作为实验原料,分别采用Plackett-Burman软件和Central Composite软件设计相关实验,优化了超临界CO_2萃取瓜蒌籽油工艺。根据Plackett-Burman设计实验,从五个影响瓜蒌籽萃取因素中筛选出瓜蒌籽粉颗粒和萃取时间两个显著影响因素。对瓜蒌籽粉颗粒和萃取时间两个显著影响因素施行爬坡实验,在瓜蒌籽粉颗粒200目和萃取时间250 min条件下,瓜蒌子油萃取率可以逼近最大域,并以此作为中心组合实验中心标点。中心组合实验导出瓜蒌籽油萃取率数学模型和瓜蒌籽油优化萃取工艺,建立模型达到显著水平(F=16. 65,P=0. 000 9);超临界CO_2萃取瓜蒌籽油优化工艺参数:瓜蒌籽粉颗粒为200目、萃取压力为20 MPa、CO_2流量为15 L/h、萃取温度为40℃、萃取时间为260 min。依照优选工艺实验,瓜蒌籽油萃取率均值为84. 21%。

蜂胶超临界CO2萃取物的体外抑瘤

采用MTT法研究蜂胶的超临界CO2萃取物（SE-P）对体外培养的肿瘤细胞生长的抑制作用,并和市售蜂胶乙醇提取物（ME-P）、蜂胶超临界CO2萃余物的95%乙醇提取物（RE-P）的抗肿瘤活性进行了对比;研究了不同萃取压力所得SE-P的抗肿瘤功效.SE-P在体外对肿瘤细胞U937,95D,SGC-7901和TE-1具有较强的抑制作用,SE-P对4株肿瘤细胞的最高抑制率和最高抑制率质量浓度均高于ME-P和RE-P.SE-P的抗肿瘤成分在各压力段都有分布,以10-15 MPa和20-30 MPa压力段抗肿瘤效果最好.研究结果表明,SE-P对体外培养的肿瘤细胞有较强的生长抑制作用.