Thermodynamic properties of CO2 during controlled decompression of supercritical extraction vessels.
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Date
2015
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Abstract
Descompresiones muy rápidas de recipientes de alta presión disminuyen la temperatura de sus paredes por debajo de -10 ºC, volviéndose quebradizos. Por ello, la descompresión podría limitar el tiempo de extracción en plantas industriales de extracción con CO2 supercrítico (aumentando los costos de producción). Este trabajo estudió descompresiones de CO2 inicialmente a 30 MPa en un recipiente de 3.96 L venteado controladamente a través de una válvula de aguja. Esta apertura controlada evitó que el CO2 formara una mezcla líquido-gas en el recipiente. Las caídas de presión fueron rápidas al comienzo y al final de las descompresiones, y comparativamente lentas en el intervalo entre 10–15 MPa, antes que el CO2 cruzara la línea pseudocrítica. La temperatura cayó al comienzo de las descompresiones, se mantuvieron estables en el intervalo intermedio y aumentaron al final.
El tiempo de descompresión fue inversamente proporcional a la apertura de la válvula, y fue menor partiendo a 60 que a 50 ºC. La caída de temperatura fue proporcional a la apertura de la válvula. Al empacar semillas de rosa mosqueta o frambuesa prensadas o prensadas y peletizadas previamente extraídas, el tiempo de descompresión dependió de la porosidad total del sustrato. Observándose flujo ahogado en el asiento de la válvula, el flujo evacuado depende de su apertura. Para estimar los cambios en la energía interna del CO2 en el recipiente, se necesita incorporar al balance de energía transiente tanto el calor provisto por el fluido de servicio, como el calor cedido por la pared del recipiente y el sustrato cargado. Los resultados de este trabajo sirven para validar un modelo que simule descompresiones de extractores industriales en función de su tamaño y forma, las condiciones de extracción, y el sustrato empacado. Los tiempos de descompresión predichos restringirían los tiempos de reacondicionamiento de extractores en estudios de minimización de costos de producción.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2015