分析超临界流体技术及石油化工和环境保护中的应用

关卫龙（山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司,山西 运城044000）

分析超临界流体技术及石油化工和环境保护中的应用

关卫龙
（山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司,山西 运城044000）

摘要：超临界流体（Supercritical Fluid简称SCF）作为一种新型物质分离和精制技术开始引起了科学家和环保工作者的关注，该流体粘度小、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化而改变：粘度和扩散系数接近气体，密度和溶解能力接近液体，是一种清洁、环保以及高效的新型分离技术，相对传统的环保技术具有低能耗、更环保以及经济实用性更强的优势。本文对超临界流体技术原理和特性进行了简单的剖析，并探讨了该流体技术在石油化工和环境保护中的应用。

关键词：超临界流体技术；工业领域；环保工作；剖析研究

1　引言

20世纪70年代初期，世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭，引起了全球对环境保护及自然资源合理开发利用等问题的高度重视。随着可持续发展战略思想在全球的推广，被埋没了近30年的超临界流(Supercritical Fluid简称SCF）技术作为一种拥有清洁、高效、低耗能、经济等有着诸多特点的新型物质分离、精致技术再次得到了国外科学家和环保学者的瞩目。

2　简述SCF定义原理和基本性质

（1）SCF的定义原理。物质的对比温度和对比压力同时大于1的状态称为该物质的超临界状态。压力和温度都处于其临界点以上的液体称为超临界流体（Supercritical Fluid简称SCF ）。（2）SCF的基本性质。由于液体和气体的分界消失，超临界流体兼具了液体和气体双重性质，位于在临界点的附近，它本身具有密度比气体大、粘度比液体小。但是速度比液体快。完全不受表面张力 的影响等特性，因此，科学家常选择用于作为化学研究中的新型溶剂用来替代原有的的有机溶剂。如超临界二氧化碳（CO2）萃取溶剂的研发。

3　超临界流体技术在石油化工中的应用

超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction简称SFE）技术是超临界流体技术中发展最广泛的应用型技术。萃取的过程主要是利用了超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度，具有良好的溶剂特性，可达到萃取效率高、分离工艺简单的特点。

超临界流体萃取技术的应用。超临界流体萃取技术是国际上物理萃取技术排名靠前的先进科技。目前，超临界流体萃取已被广泛应用于从渣油中回收油品，从渣油中提取含量极少的清油沥青，用与作为生产原料使用，如石油沥青的生产，目前修建沥青路面的主要材料就是石油沥青。

Kerr-Mcgee公司开发 ROSE(Residual Oil Supercritical Extraction)渣油脱沥青过程已经实现工业化多年,它主要是利用了超临界流体的物理特性进行油和溶剂的分离,以代替常规的蒸发回收。

根据Kerr-Mcgee公司提出的脱沥青体系和对整个操作条件变化的严密掌握下，据称大致有85%-93%的萃取的溶剂可以不经过蒸发，只需等待合适的温度和时间便能进入循环再使用。渣油脱沥青工艺在萃取过程中节约能源方面有显著的效果。

90年代初，中国开始了超临界萃取技术在石油化工业方面的研发和应用。实现了从理论研究中小水平像大规模的发展，溶剂脱沥青工艺由石油大学重质油研究所开发且已经通过了国家级的鉴定，使中国在该领域的研究、应用已同国际接轨，在某些方面达到了国际领先水平。

研究表明，该渣油脱沥青的工艺主要是可以分为2部分进行：

第一部分只要选择适合的超临界萃取在接近室温（35～40℃）及CO2气体笼罩下进行提取，可以保留有效成份，选择性地将渣油中的脱沥青油萃取出来；

第二部分通过改变温度和压力达到萃取的目的，通过使压力下降，将萃取物和液体两相立即分开，使溶剂不必浪费，下次可以循环使用，超临界萃取技术提取工艺简单，实际应用性强，且降低了分离难度，过程中耗能极少等诸多优点。

4　超临界流体（SCF）技术与自然环境

二次工业革命以后，工业技术逐渐成了发展经济的基础，但因此也引起了困扰至今无法有效解决的环境污染问题，为了响应可持续发展的新型社会理念，各个领域的研究人员和环境保护工作者，也致力于发现一种可以多方面满足现代社会对绿色环保和节能需求的新型科技技术。超临界流体作为一种拥有清洁、高效、经济等有着诸多特点的新型物质分离技术再次回归人们的视线，发达工业国家先后对其进行开发和研究，在环境保护工作中做出了显著的贡献。

（1）超临界流体萃取技术。超临界流体萃取是一种便捷、快速、成本低的新型分离技术，超临界流体萃取具有分离过程简单、无污染的特点，在废物回收过程主要应用于以下两类：

第一类是在超临界流体中添加夹带剂 ,它主要用于对化学物的纯化和固体污染物处理；

第二类是采用大粒度的憎水性吸附剂将污水中的有机氯、有机硫、有机磷等有害物富集,在适合的环境下,用SCF技术分离出有毒物质。

（2）SCWO的应用。通过氧化作用将有机废物进行深度清洁，即超临界水氧化( Supercritical Water Oxidation, 简称SCWO)技术，该技术是目前研究较多的一个方面，SCWO是指有机废物和空气、氧气等氧化剂在超临界水中进行氧化反应而将有机废物去除。

（3）超临界色谱技术的应用。超临界色谱（Supefcritical Fluid Chromatography，SFC)技术由于SFC兼有GC和LC的特长,可配备GC、LC法的各种检测器。既可分析气相色谱不适应的高沸点、低挥发性样品，又比高效液相色谱有更快的分析速度和条件。

5　结论

超临界流体技术的研究已经是目前研究中用处最广泛的科技产物,已经在石油化工和环境保护、食品卫生、医学工程等多个方面取得显著优异的成绩，但是随着对SCF的更深层次的研究发现，其具备的特性不仅仅止与眼前，另外一些特性还尚在研究开发中。待后期深入了解后，我们有理由相信超流体技术在未来将会有更多的特性应用到我们的科技研究领域，为人类的发展做出巨大贡献。

参考文献：

[1]亓玉台,李会鹏,赵胜利,秦树仁,王凤秀,王仙体,周定.超临界流体技术及在石油化工和环境保护中的应用[J].石油炼制与化工,2000(03):27-33.

[2]李会鹏,亓玉台,秦树仁,王昕,王仙体.超临界流体技术及其在石油化工中的应用[J].抚顺石油学院学报,1998(01):22-26.