CN1328421A

CN1328421A - 在烟叶和其它农产品的膨胀过程中,改进水合物生成和膨胀剂回收效率的装置和方法

Info

Publication number: CN1328421A
Application number: CN99813879A
Authority: CN
Inventors: 杜鲁门·W·埃利森; 唐纳德·A·贝尔; 杰克·B·奈特
Original assignee: TRUMAN W ELLISON
Current assignee: TRUMAN W ELLISON
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-12-26
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: ZA997050B; US6209546B1; JP2002531077A; WO2000032065A2; AU748071B2; HK1042834A1; AR021437A1; PL348891A1; MY130886A; US20010010226A1; CN1144536C; WO2000032065A3; TR200101990T2; EP1135034A2; ID29860A; RU2230470C2; CA2352662A1; AU2023600A; TW426507B; BR9915793A

Abstract

本发明公开了一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的装置和方法。一个实施方案是一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的方法,该过程具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序,该方法包括以下步骤:在多步减压工序过程中,于大约第二减压步骤结束时,基本上抽出浸渍容器中所有数量的膨胀剂的设备;和将至少一部分所述数量的膨胀剂送入低压气体贮罐的设备。在一个实施方案中,膨胀剂是二氧化碳。

Description

在烟叶和其它农产品的膨胀过程中，改进水合物生成和膨胀剂回收效率的装置和方法

本发明涉及一种通过在高压和膨胀剂的饱和温度的条件下，用一种膨胀剂浸渍产品，随后，使浸渍的产品处于促进膨化剂膨胀的条件下来膨化农产品，如烟叶、食品或其它类似物质的方法和***。具体地说，本发明涉及一种在这种方法或***中回收额外数量的二氧化碳或其它类似膨胀剂的方法和装置，该方法和装置能够改进水合物的生成和改进二氧化碳或其它类似膨胀剂的回收效率。

如美国专利No.5,143,096(Steinberg)中所讨论的，膨胀包括烟叶和其它农产品的多孔物质的许多方法已被公知。总的来说，这些方法涉及将一种膨胀剂，即一种能够承受如由液体到气体的相变的膨胀物质引入这些物质的微孔中，并使这种膨胀剂膨胀。

膨胀多孔物质也是公知的，其是通过在高压下，使用一种如液化二氧化碳的液化气体膨胀剂来浸渍多孔物质；从多孔物质中移除过量的膨化剂；降低多孔物质的压力从而使膨胀剂固化；和加热多孔物质，如通过暴露于热气流中，例如，蒸汽、空气等，以使固化的膨胀剂蒸发或升华。固化的膨胀剂以大于该膨胀剂在气态形式下能从这种多孔物质脱离的速率的速率来蒸发。这种处理的结果是该物质被强制膨胀。

在美国专利No.4,235,250(Utsch)；4,258,729(de la Burde等人)；和4,336,814(Sykes等人)中尤其对为膨化烟叶而作为膨胀剂的二氧化碳的用途进行了讨论。在这些专利公开的方法中，为了浸渍，使二氧化碳以气态或液态的形式与烟叶接触，随后使浸渍过的烟叶经受快速热处理以挥发二氧化碳，从而膨胀烟叶。

美国专利No.4,340,073(de la Burde等人)公开了一种通过在一定条件下用二氧化碳浸渍烟叶来膨化烟叶的方法和装置，诸如在液态形式下二氧化碳与烟叶接触，从烟叶中移除过量的液化二氧化碳，降低浸渍过的烟叶的压力以固化烟叶结构内部的二氧化碳，和在大气压力下快速加热该烟叶以蒸发二氧化碳和膨胀烟叶。

英国专利说明书1,484,536(Michals)公开了一种使用液态二氧化碳膨化有机物质的方法，如烟叶。该方法包括以下步骤，用二氧化碳对含要被膨胀的物质的容器加压到大约200-1,070 psi的压力范围，当该容器内部维持这种压力时，在液态二氧化碳中浸入这种物质，从而用二氧化碳浸渍该物质，从浸渍容器中移除过量的液态二氧化碳，将该容器的压力基本上降至大气压力，从而使该物质表面和内部的液化的二氧化碳固化，从该容器中移除这种浸渍过的物质，加热该物质，以使该物质的膨胀至少达10％。在该方法中，用于加压浸渍容器的二氧化碳取自于向浸渍室提供液态二氧化碳的工艺容器的蒸汽空间。在从浸渍室移除液态二氧化碳后，将浸渍室中的二氧化碳残余气体排至大气或二氧化碳回收***中(在该专利说明书中未表示)。

在现有技术中公开的烟叶膨胀方法中使用的二氧化碳和其它膨胀剂(如丙烷)的各种回收***，如下所述。

美国专利No.4,165,618(Tyree，Jr.)公开了一种使用如液化二氧化碳的液体致冷剂处理如烟叶的产品的方法。在该方法中，一个浸渍烟叶的容器被净化，并且通过将来自于液体致冷剂贮罐蒸汽空间的气体导入浸渍容器来将其加压。在加压后，将液体致冷剂从液体贮罐导入浸渍容器。在一预定的时间周期，使烟叶吸入液体致冷剂，之后，液体致冷剂被返回到液体贮罐中。然后，在液体致冷剂脱除后仍保留在浸渍容器中的气态致冷剂被送入一系列收集器中，在此处该气体被压缩，并且最终被返回到该液体致冷剂的主贮罐中。

美国专利No.5,365,950(Yoshimoto等人)公开了一种使用二氧化碳作膨胀剂膨化烟叶和使用变压吸附(PSA)装置再生二氧化碳的装置。PSA装置被用作回收/分离单元以从回收的二氧化碳中分离空气(一种掺杂气体)。然后，二氧化碳被压缩至较高的压力，并被导入浸渍容器。描述了利用一个或多个压缩机来增加回收的二氧化碳压力的几种可供选择的实施方案。

美国专利No.5,311,885(Yoshimoto等人)公开了另一种使用二氧化碳作膨胀剂膨化烟叶和为了二氧化碳的回收/分离而使用PSA装置再生二氧化碳的装置，它与美国专利No.5,365,950相类似。

美国专利No.5,711,319(Cumner)公开了一种使用二氧化碳的烟叶膨胀方法。在减压步骤中从浸渍容器排出的二氧化碳气体被收集在二氧化碳回收球罐内。回收球罐内的气体被用压缩机再压缩，并且在返回到一个工艺容器之前用热交换器被再液化。用直接从压缩机来的二氧化碳气体再补给二氧化碳贮罐。做为选择，在减压步骤中从浸渍容器排出的二氧化碳气体被收集到一个保持部分排出的气体压力的中间压力容器内，剩余物被排入回收球罐。优选地，提供一个压缩机来将气体从回收球罐送入中间压力容器，和使用第二压缩机来将气体送入热交换器。然后，从热交换器来的再液化的二氧化碳被返回到工艺贮罐。补给含二氧化碳的贮罐的气体是直接从第二压缩机得到的。

美国专利No.5,819,754(Conrad等人)公开了一种用如丙烷的膨胀剂膨胀烟叶的装置和方法。在一预定的浸渍周期后，一些膨胀剂从浸渍区释放到再生用的收集器中(返回收集器中的丙烷被再生，并被用于随后的烟叶处理循环)。提供一条膨胀剂回收管线以进一步移除残留在浸渍区和由于平衡收集器和腔室中的压力而没被再生的丙烷。它还提供从浸渍区周期性地移除高压膨胀剂，以使污染物(如，湿气等)不增大到膨胀剂中不希望的水平。为了从中回收膨胀剂或回收能量，该膨胀剂回收管线被连接到一个优选的气体回收或可处理区(在该专利中未表示)。

烟叶膨化装置一般可以划分为间歇型膨化装置和连续型膨化装置。在典型的间歇型膨化装置中，将一预定数量的烟叶物质贮存在一个浸渍容器中，高压二氧化碳被导入浸渍容器，以用二氧化碳浸渍烟叶物质，随后烟叶物质被移走，从而膨化烟叶物质。在连续型膨化装置中，烟叶材料和二氧化碳被连续地导入浸渍容器。

虽然间歇型装置具有简单的结构，但它的效率低，并且大量的二氧化碳被损失。近来设计的连续型膨化装置具有更高的效率，并且能够回收和重新使用二氧化碳，如上述讨论的授权给Yoshimoto等人的专利USNo.5,311,885和5,365,950中所显示的那样。

许多传统的方法，包括干冰膨胀烟叶(DIET)方法和其它二氧化碳膨胀方法，不回收和重新使用所有的可利用的膨胀剂(如二氧化碳)，一些被排放到大气中，除增加排到环境中的散发物之外，这还导致在效率和经济性方面低于该方法的理想性能。

希望有一种用于农产品，如烟叶、食品、或其它类似物质的膨胀的改进的方法和***，其能克服现有技术的缺点。

进一步希望有一种用于农产品，如烟叶、食品、或其它类似物质膨胀的更有效和更经济的方法和***。

还进一步希望有一种用于农产品，如烟叶、食品、或其它类似物质膨胀，并使用二氧化碳作膨胀剂的改进的方法和***。

还进一步希望有一种用于膨化农产品，如烟叶、食品、或其它类似物质，并在这种方法和***中具有用于回收额外数量的二氧化碳的改进的方法和***，或在该方法和***中的另一种类似膨胀剂。

还进一步希望有一种用于膨化农产品，如烟叶、食品、或其它类似物质，并具有使这种产品更好地膨胀和膨胀更均匀的改进的水合物生成装置的改进的方法和***。

本发明是一种在烟叶或其它农产品，如食品或其它多孔产品的膨胀工艺中用于回收额外的膨胀剂的方法和装置。本发明包括一种用于烟叶或其它农产品膨胀的方法，其中该方法包括一种回收额外膨胀剂的方法。本发明还包括一种按照该方法生产的膨胀的烟叶产品或其它产品。另外，本发明包括一种用于烟叶或其它农产品膨胀的***，其中，该***包括一种用于回收额外膨胀剂的装置。

本发明的第一实施方案是一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的方法，该过程具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括以下步骤：在多步减压工序期间，在大约第二减压步骤结束时，抽出浸渍容器中所有数量的膨胀剂；将至少一部分所述数量的膨胀剂送入低压气体贮罐。

本发明的第二实施方案是一种包括下列附加步骤的回收额外膨胀剂的方法：从低压气体贮罐中抽出至少一部分膨胀剂；将从低压气体贮罐中抽出的膨胀剂压缩；将压缩的膨胀剂送入高压气体贮罐；从高压气体贮罐中抽出至少一部分压缩的膨胀剂；进一步将从高压气体贮罐中抽出的压缩的膨胀剂压缩；冷凝进一步压缩的膨胀剂；和在贮罐中贮存冷凝的膨胀剂。

第三实施方案是一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的方法，该过程具有至少包括用于使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括以下步骤：在多步减压工序期间，在大约第二减压步骤结束时，基本上抽出浸渍容器中所有数量的膨胀剂；和将至少一部分所述数量的膨胀剂压缩至足够的压力，以冷凝该膨胀剂。

第四实施方案具有除第三实施方案中的步骤之外的两个步骤。附加的步骤是，冷凝压缩的膨胀剂，和在贮罐中贮存冷凝的膨胀剂。

第五实施方案具有除第四实施方案中的步骤之外的一个步骤。附加的步骤是，为了烟叶或其它农产品中的大量水的最大限度的水合作用，以足够的质量流率调节从浸渍容器中抽出的所述数量的膨胀剂的质量流量。

第六实施方案是一种如第三实施方案中的回收额外膨胀剂的方法，但是包括以下额外步骤：用于在从初始浸渍压力到膨胀剂停止生成水合物的压力的减压压力范围期间，确定最大量水合物生成的最合适的减压质量流率。在一种变化的实施方案中，该附加步骤包括以下次步骤：(a)以选择的质量流率来设定膨胀剂的质量流率；(b)在大约浸渍循环结束时，确定存在于浸渍过的产品中的膨化剂的数量；(c)通过一种增量来调节膨胀剂的质量流率；和(d)重复次步骤(b)、(c)和(d)，直至存在于浸渍过的产品中的膨化剂的最大量被确定。

本发明的第七实施方案是一种烟叶或其它农产品的膨胀方法，其中该方法包括一种如第一实施方案中的回收额外膨胀剂的方法。

第八实施方案是一种烟叶或其它农产品的膨胀方法，其中该方法包括一种如第三实施方案中的回收额外膨胀剂的方法。

第九实施方案是一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的装置，该过程具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括：在多步减压工序过程中，于大约第二减压步骤结束时，基本上抽出浸渍容器中所有数量的膨胀剂的设备；和将至少一部分所述数量的膨胀剂送入低压气体贮罐的设备。

本发明的第十实施方案是一种如第九实施方案中的回收额外膨胀剂的装置，但是其包括下列附加设备：从低压气体贮罐抽出至少一部分膨胀剂的设备；压缩从低压气体贮罐抽出的膨胀剂的设备；将压缩的膨胀剂送入高压气体贮罐的设备；从高压气体贮罐抽出至少一部分压缩过的膨胀剂的设备；进一步压缩从高压气体贮罐抽出压缩过的膨胀剂的设备；冷凝进一步压缩的膨胀剂的设备；和在贮罐中贮存冷凝的膨胀剂的设备。

第十一实施方案是一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的装置，该过程具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括：在多步减压工序过程中，在大约第二减压步骤结束时，基本上抽出浸渍容器中所有数量的膨胀剂的设备；和将至少一部分所述数量的膨胀剂压缩至足够的压力以冷凝该膨胀剂的设备。

第十二实施方案是一种如第十一实施方案中的回收额外膨胀剂的装置，但是其包括下列附加设备：冷凝压缩的膨胀剂的设备；和在贮罐中贮存冷凝的膨胀剂的设备。

本发明的第十三实施方案是一种如第十一实施方案中的回收额外膨胀剂的装置，但是其包括下列附加设备：为了烟叶或其它农产品中的大量水的最大限度的水合作用，以足够的质量流率调节从浸渍容器中抽出的所述数量的膨胀剂的质量流量的设备。

第十四实施方案是一种如第十一实施方案中的回收额外膨胀剂的装置，但是其包括下列附加设备：用于从初始浸渍压力到膨胀剂停止生成水合物的压力的减压压力范围期间，确定最大量水合物生成的最合适的减压质量流率的设备。

本发明的第十五实施方案是一种烟叶或其它农产品的膨胀***，其中，该***包括一种如第九实施方案中的回收额外膨胀剂的装置。

本发明的第十六实施方案是一种烟叶或其它农产品的膨胀***，其中，该***包括一种如第十一实施方案中的回收额外膨胀剂的装置。

本发明的第十七实施方案是一种如第十三实施方案中的装置，其中调节设备包括：一个与适宜将从浸渍容器中抽出的所述数量膨胀剂的质量流量输送到压缩设备的管道连接的流量调节阀；一个与流量调节阀和压缩设备连接的差动流量测量设备；和一个与流量调节阀和差动流量测量设备连接的定值调节器。

本发明的另一方面是一种按照第七实施方案的方法生产的膨胀的烟叶产品或其它产品。

本发明的再一方面是一种按照第八实施方案的方法生产的膨胀的烟叶产品或其它产品。

在上面所讨论的本发明的任一实施方案和方面中，膨胀剂可以是二氧化碳(CO₂)。然而，也可使用除二氧化碳以外的膨胀剂，包括但不限于在本发明的详细描述和所附的权利要求中列出的膨胀剂目录。

为了更好地理解本发明，可以参考附图。附图表示优选的本发明的几个实施方案。然而，应该明白，本发明并不限于附图所示的排列和方法。

图1表示在膨胀烟叶的生产中，使用的传统二氧化碳回收方法的工艺流程图简图；

图2表示在膨胀烟叶的生产中，使用的一个本发明实施方案的二氧化碳回收方法的工艺流程图简图；和

图3表示在膨胀烟叶的生产中，使用的另一个本发明实施方案的二氧化碳回收方法的工艺流程图简图。

此处相对于使用二氧化碳(CO₂)作膨胀剂膨胀烟叶的生产方法来讨论本发明的几个实施方案。然而，本发明不限于膨胀烟叶，也适合于其它膨胀的多孔状产品和/或农产品，包括但不限于食品生产的其它方法和***。同时，在本发明中，也可使用其它膨胀剂来代替二氧化碳，包括但不限于下列物质：乙烯(C₂H₂)、丙烯(C₃H₆)、环丙烷(C₃H₆)、丙烷(C₃H₈)、异丁烷(C₄H₁₀)、氯(Cl₂)、硫化氢(H₂S)、氮(N₂)、氧(O₂)、甲烷(CH₄)、乙炔(C₂H₂)、乙烷(C₂H₆)、碘化甲烷(CH₃I)、氩(A)、胂(AsH₃)、溴(Br₂)、氯化溴(BrCl)、二氧化氯(ClO₂)、硒化二氢(H₂Se)、氪(Kr)、甲基硫醇(CH₃HS)、氧化亚氮(N₂O)、磷化氢(PH₃)、二氧化硫(SO₂)、六氟化硫(SF₆)、磺酰氯(SO₂Cl₂)、锑化氢(SbH₃)、和氙(Xe)。

另外，在本发明中，致冷剂可以作为膨胀剂来使用，包括但不限于下列物质：F-11(CCl₃F)、F-12(CCl₂F₂)、F-12B1(CClF₂Br)、F-13B1(CBrF₃)、F-20(CHCl₃)、F-21(CHCl₂F)、F-22(CHClF₂)、F-30(CH₂Cl₂)、F-31(CH₂ClF)、F-32(CH₂F₂)、F-40(CH₃Cl)、F-40B1(CH₃Br)、F-142b(CH₃CClF₂)、F-152a(CH₃CHF₂)、F-12B2(CF₂Br₂)、F-22B1(CHBrF₂)、F-41(CH₃F)、F-150a(CH₃CHCl₂)、F-160(C₂H₅Cl)、F-160B1(C₂H₅Br)、F-161(C₂H₅F)和F-1140(CH₂＝CHCl)。

在这种二氧化碳膨胀方法中，膨胀烟叶的生产利用二氧化碳(CO₂)作膨胀剂或浸渍剂。在适当的温度和压力条件下，当将这种浸渍剂与烟叶接触放置时，在烟叶中生成一种膨化剂(例如CO₂水合物)(注意“CO₂水合物”被称作“膨化剂”(expanding agent)，而CO₂是“膨胀剂”(expansion agent)，有时被称作“浸渍剂”)。当浸渍过的烟叶经受快速加热时，膨化剂分解，释放出膨胀烟叶微孔的大量气体。

图1表示用于二氧化碳膨胀方法的传统二氧化碳回收方法和装置10。由于二氧化碳的物理性能，烟叶和液态二氧化碳的接触必须在高压条件下于浸渍容器12中进行。在经过足够的接触时间后，将浸渍容器中的液态二氧化碳排出，并将浸渍容器减压。

减压方法通常以三个步骤进行(虽然两步法是可接受的，但更多的是使用三步法)。参考图1，减压工序包括第一减压步骤，它是使二氧化碳气体膨胀并流入高压气体贮罐14，随后的第二减压步骤是流入低压气体贮罐16。在第三减压步骤中，浸渍容器12中的二氧化碳经阀18被排入大气中。作为第三减压步骤的结果，在第二减压步骤完成时，存在于浸渍容器中的所有可利用的剩余二氧化碳被损失。

为了回收第一、二减压步骤产生的、存在于高压气体贮罐14和低压气体贮罐16中的二氧化碳，将二氧化碳气体压缩至足够的压力，在该压力下被冷凝和贮存，以供随后在高压液体贮罐20(未表示)中重新使用，如图1所示。为了将二氧化碳气体压缩至冷凝压力，用低压气体压缩机22将低压气体经阀15和17从低压气体贮罐16泵送至高压气体贮罐14。用高压气体压缩机24将高压气体经阀19和21从高压气体贮罐14泵送至冷凝器(未表示)。在冷凝后，将回收的液体贮存在高压液体贮罐20中(未表示)。

通过改进现有技术的减压方法和设备，按照本发明的第一优选实施方案，如图2所示，在第三减压步骤过程中正常排入大气(在图1的传统方法中)的二氧化碳能够改为被回收，以供重新使用。这种额外二氧化碳的回收带来较低的生产成本并减少了散发到大气中的散发物。

图2所示的二氧化碳回收方法30利用低压气体压缩机22，通过将可利用的剩余二氧化碳直接从浸渍容器泵送至低压气体贮罐16，来使浸渍容器12的压力从第二减压步骤结束时的压力减压至大气压力。这是通过阀23和直接将浸渍容器12连接到低压气体压缩机22吸入侧的管线29的安装来实现的。低压气体压缩机22将二氧化碳从浸渍容器12经阀25和管线31泵送至低压气体贮罐16。当浸渍容器达到大气压力时，将该容器打开，产品卸出，并使膨胀烟叶的生产方法继续进行。这时存在于低压气体贮罐16中的额外回收的二氧化碳以上述正常的工序(对于图1所示的现有技术方法)被压缩和回收。这种如图2所示的改进的减压和二氧化碳回收方法能够在任何现有的膨胀烟叶的装置中进行。

在浸渍容器12中，在29和32bar表压之间，将烟叶浸没在液态二氧化碳中，使烟叶微孔饱和。然后，将过量的二氧化碳从浸渍容器中排出，仅剩下吸收在烟叶中的液态二氧化碳及其周围的平衡气体。为了在烟叶中生成膨化剂，即CO₂水合物，二氧化碳分子和水分子(在烟叶中的)被冷却以产生膨化剂是必要的。(如前面注意的，“CO₂水合物”被称作“膨化剂”(expanding agent)，而CO₂是“膨胀剂”(expansion agent)，有时被称作“浸渍剂”。)

CO₂水合物的化学式是CO₂·6H₂O，和用化学方程式←+热量CO₂＋6H₂O平衡CO₂·6H₂O-热量→表示水合物生成的可逆反应。在二氧化碳膨胀方法的现有技术中，生成水合物需要的冷却，是通过在两步方法中将浸渍容器12减压至高压气体贮罐14和低压气体贮罐16，终止于低于二氧化碳三相点(4.17bar表压)的压力区(pressure well)，而使吸收在烟叶中的部分液态二氧化碳蒸发，来实现的。如果烟叶中有可利用的足够的水(以湿重计，正常大约为20％)，和如果液态二氧化碳的蒸发速率足以从烟叶/水/CO₂基体中移除水合作用的热量，在从初始浸渍压力减压至二氧化碳三相点以下的全过程中，都能生成水合物。水合物在稍高(3-7℃)于相同盐度下的水的结冰点的温度下生成。水合物生成反应是放热反应，为实现该反应，水合物的热量(131.5cal/gm水水合)需要的冷却比水的结冰所需要的(80cal/gm水结冰)冷却多得多。如果由于液态二氧化碳蒸发，冷却速率降到水合作用的热量以下，部分水将结冰，并且将不再被水合作用所利用。

在二氧化碳膨胀方法的两步法减压中，当从浸渍容器12到高压气体贮罐14的阀26打开时(见图1)，液态二氧化碳的蒸发速率非常高，当浸渍容器12和高压气体贮罐14之间的压差非常高时，产生足够的冷却以引起良好的水合作用。当浸渍容器中的压力降低和高压气体贮罐中的压力增加时，由于朝着两个容器之间的平衡压力方向流动，压差达到一个二氧化碳的蒸发速率太低以致于不能生成水合物的点，但仍然远高于将水冻成冰的点。当两个容器之间达到压力平衡时，开始减压的第二步骤。同样地，当浸渍容器12被排入低压气体贮罐16时发生水合作用，蒸发减少，水一冰生成，并且剩余的二氧化碳在二氧化碳的三相点变成干冰。在浸渍容器中的气体能被回收或经阀18排至大气中。

在浸渍容器12中使用20％湿度的烟叶，如果所有可利用的水被水合，以烟叶的湿重为基础，理论上的最大水合物生成能高达8.7％的CO₂变作为水合物。在该方法的本实施方案中，典型的水合物生成量在2-3％的CO₂变作为水合物的范围内。如果变作为水合物的CO₂低于2.0％，烟叶膨胀非常差，而处理装置运行接近3％的水平表示总的产品质量较好。

本发明的第二优选实施方案如图3所示。这个实施方案适合于现有的处理装置，也适合于新的或将来的处理装置，并且对于浸渍容器12的减压来说，相信该方法提供了更有效的二氧化碳的回收。

参考图3，能够注意到，该实施方案40使用了直接与浸渍容器12连接的包括多级的或复合压缩机42的压缩***(本领域的技术人员将认识到，串联的单级压缩机的结合，象其它压缩设备的结合一样，能够代替多级压缩机使用)。该压缩***能将二氧化碳从一个大气压压缩至贮罐20(未表示)中的压力，其等于足够冷凝膨胀剂的压力(对于二氧化碳来说，大约为35.5bar表压)。该方案排除了对高压气体贮罐14和低压气体贮罐16的需要。直接将压缩机连接到浸渍容器并不排除在浸渍容器和该压缩机之间安装分离器容器(“knockout pot”)(未表示)。如果需要，该分离器容器将从气流中移除任何夹带的烟叶粉末。

如图3所示，使用多级或复合压缩机42来使浸渍容器12减压的另一个重要优点是，为了烟叶中水的最大限度的水合作用，能够以任何足够的速率来调节离开浸渍容器的气体的质量流量。这要求在排出浸渍容器的管线28上安装常用的流量调节阀44，并且在调节阀44和复合压缩机42的吸入管线之间安装常用的差动流量测量装置46。流量调节阀和差动流量测量装置一起与采用常用的定值调节器48的调节回路相连。本领域的技术人员将认识到，差动流量测量装置46能够安装在调节阀44的上游的替代方案是可行的。本领域的技术人员还将认识到，在从初始浸渍压力减至膨胀剂停止生成水合物的压力(当膨胀剂是二氧化碳时，该压力是二氧化碳的三相点)的整个减压压力范围期间，对于最大限度的水合物生成来说，确定最优减压质量流率是容易的。

通过将膨胀剂的质量流率设定为一选定的值，并且在浸渍过程结束时，通过实验室分析确定存在于浸渍产品的膨化剂的量，来使用迭代法确定最优减压质量流率。在进行确定后，增量地调节膨胀剂的质量流率，并重复该方法。随后，进行膨胀剂质量流率的调节直至发现存在于浸渍产品中的膨化剂的最大量。

在实施方案40中，高压和低压气体贮罐(14，16)的排除降低了整个***的硬件成本。当在大约1000秒的整个循环时间里，该压缩机将被使用的最长时间是大约300秒时，一个多级或复合压缩机能够被设计成控制三个浸渍容器。

虽然上面已讨论了本发明的各种实施方案，但应该意识到，对那些实施方案所做的各种变化和修正并没有脱离如所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围。

上述已充分地描述和图解了我们的发明，因而没有进一步的详细描述，在各种工作条件下，通过应用目前的和/或将来的知识，他人可以容易地采用本方法。

Claims

1.一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的方法，该方法具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括以下步骤：

在多步减压工序期间，在大约第二减压步骤结束时，基本上抽出浸渍容器中所有数量的膨胀剂；和

将至少一部分所述数量的膨胀剂送入低压气体贮罐。

2.一种如权利要求1的回收额外膨胀剂的方法，其进一步包括以下步骤：

从低压气体贮罐中抽出至少一部分膨胀剂；

将从低压气体贮罐中抽出的膨胀剂压缩；

将压缩的膨胀剂送入高压气体贮罐；

从高压气体贮罐中抽出至少一部分压缩的膨胀剂；

进一步将从高压气体贮罐中抽出的压缩的膨胀剂压缩；

冷凝进一步压缩的膨胀剂；和

在贮罐中贮存冷凝的膨胀剂。

3.一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的方法，该过程具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括以下步骤：

将至少一部分所述数量的膨胀剂压缩至足够的压力，以冷凝该膨胀剂。

4.一种如权利要求3的回收额外膨胀剂的方法，其进一步包括以下步骤：

冷凝压缩的膨胀剂；和

在贮罐中贮存冷凝的膨胀剂。

5.一种如权利要求3的回收额外膨胀剂的方法，其进一步包括以下步骤：

为了烟叶或其它农产品中的大量水的最大限度的水合作用，以足够的质量流率调节从浸渍容器中抽出的所述数量的膨胀剂的质量流量。

6.一种如权利要求3的回收额外膨胀剂的方法，其进一步包括以下步骤：

用于从初始浸渍压力到膨胀剂停止生成水合物的压力的减压压力范围期间，确定最大量水合物生成的最合适的减压质量流率。

7.一种烟叶或其它农产品的膨胀方法，其中该方法包括一种回收额外膨胀剂的方法，该方法具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括以下步骤：

将至少一部分所述数量的膨胀剂送入低压气体贮罐。

8.一种烟叶或其它农产品的膨胀方法，其中该方法包括一种回收额外膨胀剂的方法，该方法具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括以下步骤：

9.一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的装置，该过程具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括：

在多步减压工序过程中，在大约第二减压步骤结束时，基本上抽出浸渍容器中所有数量的膨胀剂的设备；和

将至少一部分所述数量的膨胀剂送入低压气体贮罐的设备。

10.一种如权利要求9的回收额外膨胀剂的装置，其进一步包括：

从低压气体贮罐抽出至少一部分膨胀剂的设备；

压缩从低压气体贮罐抽出的膨胀剂的设备；

将压缩的膨胀剂送入高压气体贮罐的设备；

从高压气体贮罐抽出至少一部分压缩过的膨胀剂的设备；

进一步压缩从高压气体贮罐抽出的压缩过的膨胀剂的设备；

冷凝进一步压缩的膨胀剂的设备；和

在贮罐中贮存冷凝的膨胀剂的设备。

11.一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的装置，该过程具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括：

将至少一部分所述数量的膨胀剂压缩至足够的压力以冷凝该膨胀剂的设备。

12.一种如权利要求11的回收额外膨胀剂的装置，其进一步包括：

冷凝压缩的膨胀剂的设备；和

在贮罐中贮存冷凝的膨胀剂的设备。

13.一种如权利要求11的回收额外膨胀剂的装置，其进一步包括：

为了烟叶或其它农产品中的大量水的最大限度的水合作用，以足够的质量流率调节从浸渍容器中抽出的所述数量膨胀剂的质量流量的设备。

14.一种如权利要求11的回收额外膨胀剂的装置，其进一步包括：

用于从初始浸渍压力到膨胀剂停止生成水合物的压力的减压压力范围期间，确定最大量水合物生成的最合适的减压质量流率的设备。

15.一种烟叶或其它农产品的膨胀***，其中，该***包括一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的装置，该过程具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括：

在多步减压工序过程中，在接近第二减压步骤结束时，基本上抽出浸渍容器中所有数量的膨胀剂的设备；和

将至少一部分所述数量的膨胀剂送入低压气体贮罐的设备。

16.一种烟叶或其它农产品的膨胀***，其中，该***包括一种在烟叶或其它农产品的膨胀过程中回收额外膨胀剂的装置，该过程具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括：

17.一种如权利要求13的装置，其中所述调节设备包括：

一个与适宜将从浸渍容器中抽出的所述数量膨胀剂的质量流量输送到压缩设备的管道连接的流量调节阀；

一个与流量调节阀和压缩设备连接的差动流量测量设备；和

一个与流量调节阀和差动流量测量设备连接的定值调节器。

18.一种按照烟叶或其它农产品的膨胀方法生产的膨胀的烟叶产品或其它产品，其中该方法包括一种回收额外膨胀剂的方法，该方法具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括以下步骤：

将至少一部分所述数量的膨胀剂送入低压气体贮罐。

19.一种按照烟叶或其它农产品的膨胀方法生产的膨胀的烟叶产品或其它产品，其中该方法包括一种回收额外膨胀剂的方法，该方法具有至少包括使浸渍容器减压的第一和第二减压步骤的多步减压工序，其包括以下步骤：

将至少一部分所述数量的膨胀剂压缩至足够的压力以冷凝该膨胀剂。

20.一种如权利要求1的方法，其中膨胀剂选自以下物质构成的小组中：二氧化碳(CO₂)、乙烯(C₂H₂)、丙烯(C₃H₆)、环丙烷(C₃H₆)、丙烷(C₃H₈)、异丁烷(C₄H₁₀)、氯(Cl₂)、硫化氢(H₂S)、氮(N₂)、氧(O₂)、甲烷(CH₄)、乙炔(C₂H₂)、乙烷(C₂H₆)、碘化甲烷(CH₃I)、氩(A)、胂(AsH₃)、溴(Br₂)、氯化溴(BrCl)、二氧化氯(ClO₂)、硒化二氢(H₂Se)、氪(Kr)、甲基硫醇(CH₃HS)、氧化亚氮(N₂O)、磷化氢(PH₃)、二氧化硫(SO₂)、六氟化硫(SF₆)、磺酰氯(SO₂Cl₂)、锑化氢(SbH₃)、和氙(Xe)、F-11(CCl₃F)、F-12(CCl₂F₂)、F-12B1(CClF₂Br)、F-13B1(CBrF₃)、F-20(CHCl₃)、F-21(CHCl₂F)、F-22(CHClF₂)、F-30(CH₂Cl₂)、F-31(CH₂ClF)、F-32(CH₂F₂)、F-40(CH₃Cl)、F-40B1(CH₃Br)、F-142b(CH₃CClF₂)、F-152a(CH₃CHF₂)、F-12B2(CF₂Br₂)、F-22B1(CHBrF₂)、F-41(CH₃F)、F-150a(CH₃CHCl₂)、F-160(C₂H₅Cl)、F-160B1(C₂H₅Br)、F-161(C₂H₅F)和F-1140(CH₂＝CHCl)。

21.一种如权利要求3的方法，其中膨胀剂选自以下物质构成的小组中：二氧化碳(CO₂)、乙烯(C₂H₂)、丙烯(C₃H₆)、环丙烷(C₃H₆)、丙烷(C₃H₈)、异丁烷(C₄H₁₀)、氯(Cl₂)、硫化氢(H₂S)、氮(N₂)、氧(O₂)、甲烷(CH₄)、乙炔(C₂H₂)、乙烷(C₂H₆)、碘化甲烷(CH₃I)、氩(A)、胂(AsH₃)、溴(Br₂)、氯化溴(BrCl)、二氧化氯(ClO₂)、硒化二氢(H₂Se)、氪(Kr)、甲基硫醇(CH₃HS)、氧化亚氮(N₂O)、磷化氢(PH₃)、二氧化硫(SO₂)、六氟化硫(SF₆)、磺酰氯(SO₂Cl₂)、锑化氢(SbH₃)、和氙(Xe)、F-11(CCl₃F)、F-12(CCl₂F₂)、F-12B1(CClF₂Br)、F-13B1(CBrF₃)、F-20(CHCl₃)、F-21(CHCl₂F)、F-22(CHClF₂)、F-30(CH₂Cl₂)、F-31(CH₂ClF)、F-32(CH₂F₂)、F-40(CH₃Cl)、F-40B1(CH₃Br)、F-142b(CH₃CClF₂)、F-152a(CH₃CHF₂)、F-12B2(CF₂Br₂)、F-22B1(CHBrF₂)、F-41(CH₃F)、F-150a(CH₃CHCl₂)、F-160(C₂H₅Cl)、F-160B1(C₂H₅Br)、F-161(C₂H₅F)和F-1140(CH₂＝CHCl)。

22.一种如权利要求9的装置，其中膨胀剂选自以下物质构成的小组中：二氧化碳(CO₂)、乙烯(C₂H₂)、丙烯(C₃H₆)、环丙烷(C₃H₆)、丙烷(C₃H₈)、异丁烷(C₄H₁₀)、氯(Cl₂)、硫化氢(H₂S)、氮(N₂)、氧(O₂)、甲烷(CH₄)、乙炔(C₂H₂)、乙烷(C₂H₆)、碘化甲烷(CH₃I)、氩(A)、胂(AsH₃)、溴(Br₂)、氯化溴(BrCl)、二氧化氯(ClO₂)、硒化二氢(H₂Se)、氪(Kr)、甲基硫醇(CH₃HS)、氧化亚氮(N₂O)、磷化氢(PH₃)、二氧化硫(SO₂)、六氟化硫(SF₆)、磺酰氯(SO₂Cl₂)、锑化氢(SbH₃)、和氙(Xe)、F-11(CCF)、F-12(CCl₂F₂)、F-12B1(CClF₂Br)、F-13B1(CBrF₃)、F-20(CHCl₃)、F-21(CHCl₂F)、F-22(CHClF₂)、F-30(CH₂Cl₂)、F-31(CH₂ClF)、F-32(CH₂F₂)、F-40(CH₃Cl)、F-40B1(CH₃Br)、F-142b(CH₃CClF₂)、F-152a(CH₃CHF₂)、F-12B2(CF₂Br₂)、F-22B1(CHBrF₂)、F-41(CH₃F)、F-150a(CH₃CHC)、F-160(C₂H₅Cl)、F-160B1(C₂H₅Br)、F-161(C₂H₅F)和F-1140(CH₂＝CHCl)。

23.一种如权利要求11的装置，其中膨胀剂选自以下物质构成的小组中：二氧化碳(CO₂)、乙烯(C₂H₂)、丙烯(C₃H₆)、环丙烷(C₃H₆)、丙烷(C₃H₈)、异丁烷(C₄H₁₀)、氯(Cl₂)、硫化氢(H₂S)、氮(N₂)、氧(O₂)、甲烷(CH₄)、乙炔(C₂H₂)、乙烷(C₂H₆)、碘化甲烷(CH₃I)、氩(A)、胂(AsH₃)、溴(Br₂)、氯化溴(BrCl)、二氧化氯(ClO₂)、硒化二氢(H₂Se)、氪(Kr)、甲基硫醇(CH₃HS)、氧化亚氮(N₂O)、磷化氢(PH₃)、二氧化硫(SO₂)、六氟化硫(SF₆)、磺酰氯(SO₂Cl₂)、锑化氢(SbH₃)、和氙(Xe)、F-11(CCl₃f)、F-12(CCl₂F₂)、F-12B1(CClF₂Br)、F-13B1(CBrF₃)、F-20(CHCl₃)、F-21(CHCl₂F)、F-22(CHClF₂)、F-30(CH₂Cl₂)、F-31(CH₂ClF)、F-32(CH₂F₂)、F-40(CH₃Cl)、F-40B1(CH₃Br)、F-142b(CH₃CClF₂)、F-152a(CH₃CHF₂)、F-12B2(CF₂Br₂)、F-22B1(CHBrF₂)、F-41(CH₃F)、F-150a(CH₃CHCl₂)、F-160(C₂H₆Cl)、F-160B1(C₂H₅Br)、F-161(C₂H₅F)和F-1140(CH₂＝CHCl)。

24.一种如权利要求6的方法，其中确定最优减压质量流率的步骤包括以下次步骤：

(a)以选择的质量流率来设定膨胀剂的质量流率；

(b)在大约浸渍循环结束时，确定存在于浸渍过的产品中的膨化剂的数量；

(c)通过一种增量来调节膨胀剂的质量流率；和

(d)重复次步骤(b)、(c)和(d)，直至存在于浸渍过的产品中的膨化剂的最大数量被确定。