分析超臨界流體技術(shù)及石油化工和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

關(guān)衛(wèi)龍（山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司,山西 運(yùn)城044000）

分析超臨界流體技術(shù)及石油化工和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

關(guān)衛(wèi)龍
（山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司,山西 運(yùn)城044000）

摘要：超臨界流體（Supercritical Fluid簡稱SCF）作為一種新型物質(zhì)分離和精制技術(shù)開始引起了科學(xué)家和環(huán)保工作者的關(guān)注，該流體粘度小、密度、擴(kuò)散系數(shù)、溶劑化能力等性質(zhì)隨溫度和壓力變化而改變：粘度和擴(kuò)散系數(shù)接近氣體，密度和溶解能力接近液體，是一種清潔、環(huán)保以及高效的新型分離技術(shù)，相對傳統(tǒng)的環(huán)保技術(shù)具有低能耗、更環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性更強(qiáng)的優(yōu)勢。本文對超臨界流體技術(shù)原理和特性進(jìn)行了簡單的剖析，并探討了該流體技術(shù)在石油化工和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：超臨界流體技術(shù)；工業(yè)領(lǐng)域；環(huán)保工作；剖析研究

1　引言

20世紀(jì)70年代初期，世界性能源危機(jī)，環(huán)境污染以及礦物資源的枯竭，引起了全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)及自然資源合理開發(fā)利用等問題的高度重視。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想在全球的推廣，被埋沒了近30年的超臨界流(Supercritical Fluid簡稱SCF）技術(shù)作為一種擁有清潔、高效、低耗能、經(jīng)濟(jì)等有著諸多特點(diǎn)的新型物質(zhì)分離、精致技術(shù)再次得到了國外科學(xué)家和環(huán)保學(xué)者的矚目。

2　簡述SCF定義原理和基本性質(zhì)

（1）SCF的定義原理。物質(zhì)的對比溫度和對比壓力同時(shí)大于1的狀態(tài)稱為該物質(zhì)的超臨界狀態(tài)。壓力和溫度都處于其臨界點(diǎn)以上的液體稱為超臨界流體（Supercritical Fluid簡稱SCF ）。（2）SCF的基本性質(zhì)。由于液體和氣體的分界消失，超臨界流體兼具了液體和氣體雙重性質(zhì)，位于在臨界點(diǎn)的附近，它本身具有密度比氣體大、粘度比液體小。但是速度比液體快。完全不受表面張力 的影響等特性，因此，科學(xué)家常選擇用于作為化學(xué)研究中的新型溶劑用來替代原有的的有機(jī)溶劑。如超臨界二氧化碳（CO2）萃取溶劑的研發(fā)。

3　超臨界流體技術(shù)在石油化工中的應(yīng)用

超臨界流體萃?。⊿upercritical Fluid Extraction簡稱SFE）技術(shù)是超臨界流體技術(shù)中發(fā)展最廣泛的應(yīng)用型技術(shù)。萃取的過程主要是利用了超臨界流體具有類似氣體的較強(qiáng)穿透力和類似于液體的較大密度和溶解度，具有良好的溶劑特性，可達(dá)到萃取效率高、分離工藝簡單的特點(diǎn)。

超臨界流體萃取技術(shù)的應(yīng)用。超臨界流體萃取技術(shù)是國際上物理萃取技術(shù)排名靠前的先進(jìn)科技。目前，超臨界流體萃取已被廣泛應(yīng)用于從渣油中回收油品，從渣油中提取含量極少的清油瀝青，用與作為生產(chǎn)原料使用，如石油瀝青的生產(chǎn)，目前修建瀝青路面的主要材料就是石油瀝青。

Kerr-Mcgee公司開發(fā) ROSE(Residual Oil Supercritical Extraction)渣油脫瀝青過程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化多年,它主要是利用了超臨界流體的物理特性進(jìn)行油和溶劑的分離,以代替常規(guī)的蒸發(fā)回收。

根據(jù)Kerr-Mcgee公司提出的脫瀝青體系和對整個(gè)操作條件變化的嚴(yán)密掌握下，據(jù)稱大致有85%-93%的萃取的溶劑可以不經(jīng)過蒸發(fā)，只需等待合適的溫度和時(shí)間便能進(jìn)入循環(huán)再使用。渣油脫瀝青工藝在萃取過程中節(jié)約能源方面有顯著的效果。

90年代初，中國開始了超臨界萃取技術(shù)在石油化工業(yè)方面的研發(fā)和應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)了從理論研究中小水平像大規(guī)模的發(fā)展，溶劑脫瀝青工藝由石油大學(xué)重質(zhì)油研究所開發(fā)且已經(jīng)通過了國家級的鑒定，使中國在該領(lǐng)域的研究、應(yīng)用已同國際接軌，在某些方面達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

研究表明，該渣油脫瀝青的工藝主要是可以分為2部分進(jìn)行：

第一部分只要選擇適合的超臨界萃取在接近室溫（35～40℃）及CO2氣體籠罩下進(jìn)行提取，可以保留有效成份，選擇性地將渣油中的脫瀝青油萃取出來；

第二部分通過改變溫度和壓力達(dá)到萃取的目的，通過使壓力下降，將萃取物和液體兩相立即分開，使溶劑不必浪費(fèi)，下次可以循環(huán)使用，超臨界萃取技術(shù)提取工藝簡單，實(shí)際應(yīng)用性強(qiáng)，且降低了分離難度，過程中耗能極少等諸多優(yōu)點(diǎn)。

4　超臨界流體（SCF）技術(shù)與自然環(huán)境

二次工業(yè)革命以后，工業(yè)技術(shù)逐漸成了發(fā)展經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，但因此也引起了困擾至今無法有效解決的環(huán)境污染問題，為了響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的新型社會(huì)理念，各個(gè)領(lǐng)域的研究人員和環(huán)境保護(hù)工作者，也致力于發(fā)現(xiàn)一種可以多方面滿足現(xiàn)代社會(huì)對綠色環(huán)保和節(jié)能需求的新型科技技術(shù)。超臨界流體作為一種擁有清潔、高效、經(jīng)濟(jì)等有著諸多特點(diǎn)的新型物質(zhì)分離技術(shù)再次回歸人們的視線，發(fā)達(dá)工業(yè)國家先后對其進(jìn)行開發(fā)和研究，在環(huán)境保護(hù)工作中做出了顯著的貢獻(xiàn)。

（1）超臨界流體萃取技術(shù)。超臨界流體萃取是一種便捷、快速、成本低的新型分離技術(shù)，超臨界流體萃取具有分離過程簡單、無污染的特點(diǎn)，在廢物回收過程主要應(yīng)用于以下兩類：

第一類是在超臨界流體中添加夾帶劑 ,它主要用于對化學(xué)物的純化和固體污染物處理；

第二類是采用大粒度的憎水性吸附劑將污水中的有機(jī)氯、有機(jī)硫、有機(jī)磷等有害物富集,在適合的環(huán)境下,用SCF技術(shù)分離出有毒物質(zhì)。

（2）SCWO的應(yīng)用。通過氧化作用將有機(jī)廢物進(jìn)行深度清潔，即超臨界水氧化( Supercritical Water Oxidation, 簡稱SCWO)技術(shù)，該技術(shù)是目前研究較多的一個(gè)方面，SCWO是指有機(jī)廢物和空氣、氧氣等氧化劑在超臨界水中進(jìn)行氧化反應(yīng)而將有機(jī)廢物去除。

（3）超臨界色譜技術(shù)的應(yīng)用。超臨界色譜（Supefcritical Fluid Chromatography，SFC)技術(shù)由于SFC兼有GC和LC的特長,可配備GC、LC法的各種檢測器。既可分析氣相色譜不適應(yīng)的高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性樣品，又比高效液相色譜有更快的分析速度和條件。

5　結(jié)論

超臨界流體技術(shù)的研究已經(jīng)是目前研究中用處最廣泛的科技產(chǎn)物,已經(jīng)在石油化工和環(huán)境保護(hù)、食品衛(wèi)生、醫(yī)學(xué)工程等多個(gè)方面取得顯著優(yōu)異的成績，但是隨著對SCF的更深層次的研究發(fā)現(xiàn)，其具備的特性不僅僅止與眼前，另外一些特性還尚在研究開發(fā)中。待后期深入了解后，我們有理由相信超流體技術(shù)在未來將會(huì)有更多的特性應(yīng)用到我們的科技研究領(lǐng)域，為人類的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]亓玉臺(tái),李會(huì)鵬,趙勝利,秦樹仁,王鳳秀,王仙體,周定.超臨界流體技術(shù)及在石油化工和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用[J].石油煉制與化工,2000(03):27-33.

[2]李會(huì)鵬,亓玉臺(tái),秦樹仁,王昕,王仙體.超臨界流體技術(shù)及其在石油化工中的應(yīng)用[J].撫順石油學(xué)院學(xué)報(bào),1998(01):22-26.