分析超臨界流體技術及石油化工和環境保護中的應用

關衛龍（山西陽煤豐喜肥業（集團）有限責任公司,山西 運城044000）

分析超臨界流體技術及石油化工和環境保護中的應用

關衛龍
（山西陽煤豐喜肥業（集團）有限責任公司,山西 運城044000）

摘要：超臨界流體（Supercritical Fluid簡稱SCF）作為一種新型物質分離和精制技術開始引起了科學家和環保工作者的關注，該流體粘度小、密度、擴散系數、溶劑化能力等性質隨溫度和壓力變化而改變：粘度和擴散系數接近氣體，密度和溶解能力接近液體，是一種清潔、環保以及高效的新型分離技術，相對傳統的環保技術具有低能耗、更環保以及經濟實用性更強的優勢。本文對超臨界流體技術原理和特性進行了簡單的剖析，并探討了該流體技術在石油化工和環境保護中的應用。

關鍵詞：超臨界流體技術；工業領域；環保工作；剖析研究

1　引言

20世紀70年代初期，世界性能源危機，環境污染以及礦物資源的枯竭，引起了全球對環境保護及自然資源合理開發利用等問題的高度重視。隨著可持續發展戰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）技術作為一種擁有清潔、高效、低耗能、經濟等有著諸多特點的新型物質分離、精致技術再次得到了國外科學家和環保學者的矚目。

2　簡述SCF定義原理和基本性質

（1）SCF的定義原理。物質的對比溫度和對比壓力同時大于1的狀態稱為該物質的超臨界狀態。壓力和溫度都處于其臨界點以上的液體稱為超臨界流體（Supercritical Fluid簡稱SCF ）。（2）SCF的基本性質。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，位于在臨界點的附近，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，科學家常選擇用于作為化學研究中的新型溶劑用來替代原有的的有機溶劑。如超臨界二氧化碳（CO2）萃取溶劑的研發。

3　超臨界流體技術在石油化工中的應用

超臨界流體萃取（Supercritical Fluid Extraction簡稱SFE）技術是超臨界流體技術中發展最廣泛的應用型技術。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，可達到萃取效率高、分離工藝簡單的特點。

超臨界流體萃取技術的應用。超臨界流體萃取技術是國際上物理萃取技術排名靠前的先進科技。目前，超臨界流體萃取已被廣泛應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，用與作為生產原料使用，如石油瀝青的生產，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 ROSE(Residual Oil Supercritical Extraction)渣油脫瀝青過程已經實現工業化多年,它主要是利用了超臨界流體的物理特性進行油和溶劑的分離,以代替常規的蒸發回收。

根據Kerr-Mcgee公司提出的脫瀝青體系和對整個操作條件變化的嚴密掌握下，據稱大致有85%-93%的萃取的溶劑可以不經過蒸發，只需等待合適的溫度和時間便能進入循環再使用。渣油脫瀝青工藝在萃取過程中節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在石油化工業方面的研發和應用。實現了從理論研究中小水平像大規模的發展，溶劑脫瀝青工藝由石油大學重質油研究所開發且已經通過了國家級的鑒定，使中國在該領域的研究、應用已同國際接軌，在某些方面達到了國際領先水平。

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，下次可以循環使用，超臨界萃取技術提取工藝簡單，實際應用性強，且降低了分離難度，過程中耗能極少等諸多優點。

4　超臨界流體（SCF）技術與自然環境

二次工業革命以后，工業技術逐漸成了發展經濟的基礎，但因此也引起了困擾至今無法有效解決的環境污染問題，為了響應可持續發展的新型社會理念，各個領域的研究人員和環境保護工作者，也致力于發現一種可以多方面滿足現代社會對綠色環保和節能需求的新型科技技術。超臨界流體作為一種擁有清潔、高效、經濟等有著諸多特點的新型物質分離技術再次回歸人們的視線，發達工業國家先后對其進行開發和研究，在環境保護工作中做出了顯著的貢獻。

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

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氯、有機硫、有機磷等有害物富集,在適合的環境下,用SCF技術分離出有毒物質。

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

（3）超臨界色譜技術的應用。超臨界色譜（Supefcritical Fluid Chromatography，SFC)技術由于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的高沸點、低揮發性樣品，又比高效液相色譜有更快的分析速度和條件。

5　結論

超臨界流體技術的研究已經是目前研究中用處最廣泛的科技產物,已經在石油化工和環境保護、食品衛生、醫學工程等多個方面取得顯著優異的成績，但是隨著對SCF的更深層次的研究發現，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中。待后期深入了解后，我們有理由相信超流體技術在未來將會有更多的特性應用到我們的科技研究領域，為人類的發展做出巨大貢獻。

參考文獻：

[1]亓玉臺,李會鵬,趙勝利,秦樹仁,王鳳秀,王仙體,周定.超臨界流體技術及在石油化工和環境保護中的應用[J].石油煉制與化工,2000(03):27-33.

[2]李會鵬,亓玉臺,秦樹仁,王昕,王仙體.超臨界流體技術及其在石油化工中的應用[J].撫順石油學院學報,1998(01):22-26.