超临界CO₂工艺开发中的高压精密输送与连续供给技术
摘要：超临界流体工艺（萃取、纳米颗粒合成、染色、反应）操作压力普遍处于80–400bar，流体在临界点附近对压力波动高度敏感。本文介绍基于 CETONI Nemesys 高压模块（HDM）与超高压模块（UHDM）的超临界流体实验方法，重点分析无脉冲输送、双泵交替连续供给与共溶剂精密配比三项关键技术的匹配性。
关键词：超临界CO₂；超临界萃取；高压注射泵；连续输送；纳米颗粒合成
1. 实验方法
以超临界CO₂萃取与超临界纳米颗粒合成为例：
（1）系统搭建：CO₂钢瓶气源经冷阱液化后由高压泵增压，经预热盘管进入萃取釜/反应釜，釜后设背压阀控制系统压力，减压后进入分离器收集产物；改性剂（共溶剂）由独立注射泵单元在高压侧精确注入。
（2）工艺运行：将体系调至目标超临界状态（如 200bar/40℃），以设定流量连续输送 CO₂，系统考察压力、温度、流量与共溶剂比例对萃取率或产物粒径分布的影响。停留时间由流量直接决定，任何流量波动都会转化为产物性质的批次差异。
（3）产物表征：对萃取物收率、纳米颗粒粒径分布（DLS/SEM）取样分析，评估工艺窗口与重现性。
2. 匹配性分析
（1）压力能力：HDM 最高 370bar（配 3mL 钢注射器），覆盖典型超临界 CO₂工艺的80–350bar 主流窗口；向更高压力延伸的探索性实验（超临界甲醇、近临界水）可由 UHDM 承担，最高 1000bar 留有充足裕量。官网亦将超临界流体明确列为高压模块的适用场景。
（2）无脉冲与相态稳定：超临界流体密度随压力陡峭变化，泵输出脉动会直接引起釜内压力与相态周期波动，破坏溶解度平衡。Nemesys 全系以微步驱动 + 精密丝杠推进，脉动被降至无可测量影响的水平，从源头保障萃取率与粒径分布的批次一致性。
（3）双泵交替连续供给：单注射器容积有限，长周期工艺需中途停机换液。CETONI 模块化方案为每一通道配置两台交替工作的 Nemesys 泵，一泵排空前自动切换，切换过程流量几乎无扰动，实现超临界流体的长时间连续供给。
（4）精度与分辨率：HDM 最小流量 4.4 nL/min，共溶剂改性剂的比例控制可达千分级，满足对配比敏感的络合萃取与快速成核研究。
（5）模块化与项目切换：从超临界萃取切换至超临界染色或超临界反应，只需在平台上增减阀模块、更换釜体管路并调用新的软件流程；HDM 本体 4.5kg、结构紧凑，在实验台间转移重组极为便利。
3. 结语
超临界工艺的核心是“压力稳定 + 流量精密 + 连续供给”，Nemesys 高压泵系在这三个环节均与工艺需求直接对应，是超临界流体工艺开发从小试走向稳定放大的可靠基础。
第12年
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