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超临界流体技术在石油化工中的应用超临界流体技术具有物性灵活、溶解力强、黏度低等优势，已经在石油化工中得到了较为广泛的应用。
本文将对超临界流体技术在石油化工领域的具体应用进行研究，包括在聚合物制备、渣油脱沥青、生物柴油生产中的应用等，以期促进超临界流体技术的推广。
标签：超临界；流体技术；石油化工超临界流体（SCF）是指处于临界点以上的流体。
当物质的温度和压力升高到某个临界点后，其液体和气体界面消失，超过该临界点以后，即使继续提高压力，物质也不会出现液化，处于一种非凝聚状态。
因此，超临界流体具备气体和液体的双重物性，同时具备接近液体的密度以及接近气体的扩散度。
这一性质在某些石油化工生产领域具有极高的应用价值。
而且SCF也是一种绿色环保技术，将其应用到石油化工领域可以推动石油化工的绿色化发展。
1 超临界流体技术在石油化工聚合物制备中的应用首先从基本原理来看，在超临界流体介质中进行的聚合反应，拥有传统聚合物制备方法所不具备的优点。
由于超临界流体密度接近液体，比液体小2個数量级，黏度接近气体，扩散系数介于两者之间，因此可以保持对溶质的较大溶解度，同时具备明显高于液相的扩散和运动速度，能够加快聚合物的反应速度。
在反应过程中，还可以通过改变控制条件，对反应速度加以控制。
比如通过减压使超临界流体变成气体，实现与聚合物的分离，可以免去使用有机溶剂的后续处理过程，而且不会对环境造成污染。
利用超临界物体的溶胀作用，还可以在聚合物中包埋功能分子，并利用反溶剂法，制备纳米颗粒聚合物[1]。
比如，将超临界CO2作为溶胀剂和溶剂，将乙醚作为共溶剂，利用自由基聚合制备改性聚丙烯，在氮气保护和85℃反应条件下，进行固相接枝，接枝率可以达到2.99%，并缩短溶胀时间。
在工业应用领域，利用超临界流体技术制备烯烃聚合物取得了重要突破。
比如利用超临界流体技术制备双峰聚乙烯、制备聚丙烯等。
在纳米微粒聚合物制备方面，超临界快速膨胀法、反溶剂法也得到了广泛应用，可以直接制备纳米微粒和形貌特殊的聚合物。
超临界流体技术在化工工业中的应用研究超临界流体技术是一种独特的化学和化工工艺，它已经得到广泛的应用。
它是指高压、高温的流体，通常是混合气体和液体，具有特殊的物理、化学性质。
在这些物性条件下，流体会表现出超临界的特点，例如物理性质与液体和气体相结合，运输要求适合泵而不是液化和气化的需求。
超临界流体技术在化工工业中的应用非常广泛，如CO2超临界流体萃取、超临界反应、超临界催化、超临界重整、超临界干燥、超临界萃取等。
下面将分别介绍这些方面的应用。
首先是CO2超临界流体萃取。
CO2是一种特殊的流体，它可以在高压、高温条件下表现出超临界流体的特点。
CO2超临界流体萃取是一种化学分离方法，在一定的压力和温度下，通过独特的化学反应，可以将混合物中的物质分离出来。
这种技术已经得到广泛的应用，例如在食品加工、药品制造过程中，可以分离出需要的成分，具有很高的经济和环保效益。
其次是超临界反应。
超临界反应是一种特殊的反应体系，通过高压、高温条件下的反应，可以加速反应速率和增加反应效率。
超临界反应被广泛应用于化学制品的合成和转化，例如超临界催化可以提高反应的选择性和高效性，从而减少反应的反应时间和提高产率。
超临界重整可以改变燃料的分子结构和化学特性，进一步提高燃料的效率和减少排放。
第三种应用就是超临界催化。
它是指在超临界反应体系中，通过催化剂的作用，可以改变反应物的化学结构和反应速率。
超临界催化在化学合成和分离、重整、污染物消除和能源开发过程中得到了广泛的应用。
超临界催化可以提高反应的选择性和产率，减少催化剂的浪费和排放，具有很高的实际应用价值。
第四种应用是超临界重整，也称热化学转换技术。
超临界重整是一种新型的反应技术，利用高温和高压条件下的化学反应过程，改变燃物的分子结构和化学特性，进一步提高燃料的效率和降低排放浓度。
超临界重整为能源转化研究提供了新的方向和思路，具有重要的实际应用价值。
最后一种应用是超临界干燥。
超临界干燥是一种新型的干燥技术，通过超临界条件下的流体作用，可以将水分从物料中除去，完全不用干燥剂和加热的方法。
超临界流体技术在化工生产中的应用超临界流体技术，是一种在高压、高温条件下，將气体和液体的特氏点融合成一体的新型物质态态方式。
在化工生产中，超临界流体技术已经得到了广泛的应用。
本文将探讨超临界流体技术在化工生产中的应用的优点和发展趋势。
一、超临界流体技术的优点1.1 高效能: 在超临界条件下，液体和气体的分子之间的距离被压缩到了很小的程度，甚至比常温下互相团结。
因此，基于超临界流体的化学反应往往比常规反应更快、更有效。
1.2 節能：與傳統操作相比，超临界流体技术处理方式所需的能源要少得多，这主要是因为这种技术不需要使用其他溶剂或有害物质来溶解原料，从而避免了能源浪费和污染环境的问题。
1.3 高选择性：超临界条件下反应仅在狭窄的高温高压范围内进行，这种情况下反应中可能出现的必须进行修补或再過程可以在其他条件下转化的副产品是大大减少的，从而提高了产品的品质和可控性。
二、超临界流体技术的应用2.1 化工催化剂：超临界流体技术可用作催化剂的载体，用于吸附、分离、转化和传递分子等多个方面。
后续根据反应的需要对载体和催化剂组合提供的底物种类将不同，因此其他方面的催化发生更加复杂多样。
2.2 精细化工品制造: 超临界流体技术被广泛用于制造精细化学品，如药品，食品等。
由于超临界流体在温度、压力和pH值方面全面适应，可以促进和控制化学反应，从而产生高纯度的产品。
2.3 流体萃取：超临界流体技术还可用于流体萃取，例如，在制备芳香化合物时可以使用超临界二氧化碳作为萃取剂，实现高效而准确的提取目标物质。
三、超临界流体技术发展趋势随着科技的不断发展，超临界流体技术也在不断完善和发展。
未来超临界流体技术方面的应用将主要集中在两个方面：3.1 应用特定场：超临界流体技术已广泛应用于常规常温常压的工艺中，新的应用需要针对特定领域和场合，依赖于新的催化剂、固体材料、液体和气体条件等特性。
3.2 与其他技术的结合：超临界流体技术将不断与其他化学过程和新技术进行配合，如纳米技术和生物技术等。
超临界流体技术在化工领域的应用随着人类对环境保护和节能减排意识的不断提高，超临界流体技术作为一种新兴的加工和分离技术，因其独特的物理化学性质和绿色环保的特点，成为化学、食品、医药等领域的重要分离和提纯工艺之一。
本文就超临界流体技术在化工领域的应用进行详细介绍。
一、超临界流体技术简介超临界流体是指，在一定的温度和压力下，液体和气体之间的临界点附近，物质具有介于液态和气态之间的特殊状态。
在超临界条件下，物质密度比气态高，扩散系数比液态大，同时也具有足够大的溶解能力。
超临界流体技术，就是利用超临界流体的一系列特点，进行物质的分离、提纯、萃取、反应等工艺过程。
它既可以取代传统工艺中的有机溶剂，也可以提高复杂分子间的交互作用效果。
因此，超临界流体技术具有绿色环保、高效快捷、安全可靠、产物分离易于实现等优点，被广泛应用于化学、食品、医药等领域。
二、超临界流体技术在化工领域的应用1. 超临界流体萃取技术传统的有机溶剂萃取技术，存在对环境污染和产品空气质量的影响。
而超临界流体萃取技术则可以使用具有高溶解度和高反应速率的CO2作为萃取剂，避免了有机溶剂对环境的危害。
另外，通过调整超临界CO2中运动子的速率，可以实现对萃取的选择性，从而实现分离和提纯复杂有机物的目的。
例如，超临界CO2萃取技术可以用于提取天然橡胶、药用植物等有机物。
实验显示，超临界CO2萃取法提取大丽花果实中的芦丁，其萃取效率约为77%，而传统的醇提法仅为13%。
2. 超临界流体制备技术超临界流体制备技术可以实现高品质的化工产品制备，如光学材料、高分子材料、高纯的晶体材料等。
通过超临界流体反应器，制备的产品具有纯度高、颗粒度小、质量稳定等优势。
例如，超临界水解工艺可以通过水热反应破坏生物质的结构，实现纤维素分解，生产纤维素糖与糠醛。
另外，在聚合物材料的制备过程中，超临界流体还可以促进聚合活性，提高产物质量稳定性。
3. 超临界流体溶剂技术超临界流体溶剂技术可以替代传统有机溶剂，提高化工产品的安全性和稳定性。
超临界流体技术在化工中的应用近年来，随着化工产业的快速发展，越来越多的新兴技术不断涌现，其中，超临界流体技术成为了一个备受瞩目的研究方向。
超临界流体技术可以有效地解决传统的化工加工方法中遇到的一系列难题，同时还可以提高生产效率和产品质量。
在本文中，我们将探讨超临界流体技术在化工中的应用。
一、超临界流体技术的基本原理超临界流体在温度和压强条件下，介于气体和液体之间，具有独特的物理性质，如高扩散性、高溶解度、低表面张力、低黏度等等。
这些性质决定了超临界流体技术在化工领域的应用前景十分广阔。
在化学反应、催化剂合成、分离提取、材料制备等方面，超临界流体技术已经逐渐显示出了其巨大的应用潜力。
二、超临界流体技术在化工反应中的应用在传统的化学反应过程中，往往需要使用较高的温度和压力，来加速反应过程，但同时也会对环境和人类健康造成一定的安全隐患。
而超临界流体技术在此方面显得更加优越，它不仅能够有效地加速反应过程，同时还可以减少化学物品的使用量，减轻对环境的影响。
例如，超临界流体技术在聚合反应中的应用。
此技术能够较为方便地控制聚合反应的分子链长度和分子量分布，同时还可以有效地降低聚合反应所需的温度和压力，从而提高聚合反应的效率和质量。
三、超临界流体技术在催化剂合成中的应用在传统的催化剂合成中，往往需要使用大量的有机溶剂等化学物品，这些物品会对环境和人体健康产生一定的危害。
而超临界流体技术在催化剂合成中的应用，不仅可以大大减少有机溶剂的使用量，同时还可以提高催化剂的效率和稳定性。
例如，超临界流体技术在贵金属催化剂的制备中的应用。
此技术可以在较低温度和压力下合成出高质量的贵金属催化剂，同时还减少了对有毒有害的有机溶剂的使用。
四、超临界流体技术在分离提取中的应用在化工生产中，分离提取是非常重要的一个环节。
传统的分离提取方法需要使用大量的有机溶剂等化学物品，会对环境和人体健康造成较大的危害。
而超临界流体技术在分离提取中的应用，不仅可以减少有机溶剂的使用量，还可以提高分离提取的效率和纯度，从而大大降低了化工生产的成本。
超临界流体的应用与研究进展超临界流体是指处于超临界状态（介于液体和气体之间）下的物质。
这种物质相比于液体和气体，具有更高的渗透性和扩散速率，更强的溶解能力，并且在化学反应中的催化效果也更明显。
因此，超临界流体已经成为了化工、能源、环保、食品等领域中重要的研究热点，发挥着重要的应用价值。
超临界流体在化工领域的应用在工业领域中，超临界流体在化学反应、分离和提纯等方面有广泛的应用。
例如，将二氧化碳作为超临界溶剂，可以在反应中替代有毒的有机溶剂，实现无毒无害的化学反应；同时，由于超临界流体具有高渗透效果，可以使得化学反应具有更快的速率和更高的效率。
此外，超临界流体在碳排放领域也有重要的应用。
通过超临界二氧化碳技术，可以有效的去除燃煤电厂的CO2排放，成为了碳捕捉与储存的重要手段之一。
超临界流体在能源领域的应用超临界流体在能源领域也有着广泛的应用。
近年来，太阳能电池的效率越来越高，已经引起了人们的广泛关注。
然而，太阳能电池的制造成本和稳定性仍然是制约其普及的因素之一。
在这种情况下，超临界流体作为提纯和制备太阳能电池材料的新工艺，得到了越来越广泛的运用。
此外，超临界流体还可以在石油和天然气产业中进行应用，比如可以利用超临界水来促进石油的采收。
超临界流体除了在能源领域以外，还有许多应用于水泥、玻璃、金属的处理等方面，具有巨大的潜力。
超临界流体的研究进展超临界流体的研究也在不断地发展和深入。
科学家们正大力推动超临界流体的研究，以研发更加高效和环保的技术。
在其中，重点研究的领域包括超临界流体的物理化学特性、反应机制和工艺优化等方面。
当前，针对超临界流体物理化学特性的研究多集中于其解析性质、压力下的流动性质和热学性质等方面。
在反应机制中，科学家们也在研究超临界流体对于化学反应的催化效果、对于化学反应速率的影响等等，以更好地利用超临界流体来促进化学反应的效率。
在工艺优化方面，流体力学和束缚能学的研究也是目前的热点。
研究发现，超临界流体在强束缚能场之下会形成更小的气泡和更细小的气泡气道结构，这种结构可以有效提高反应速率和催化效率。
超临界流体技术在石油化工中的应用
随着石油化工行业的发展，超临界流体技术在石油化工行业中正受到越来越多的关注。
该技术被认为是有效利用石油资源和降低石油化工成本的重要手段。
超临界流体技术是指当温度和压力超过液体的界点时，液体会出现超临界状态。
这种状态的液体具有更高的能量密度，更强的冷却效果和更大的溶解能力，可以用于石油化工行业中的多种技术过程。
首先，超临界流体在石油及其衍生产品的加工方面具有重要作用。
超临界流体投入石油及其衍生产品的加工，可以实现温和的加工，使得石油及其衍生产品更容易处理，有利于石油资源的利用率提高。
此外，超临界流体也可用于芳烃分离、润滑油脂淤浆剂加工等石油化工的各个过程。
其次，超临界流体也可用于石油化工中的清洗、控制、分离及吸附等多种技术过程中。
以可溶性的超临界流体为媒介，可以实现温和但有效的混合、分离、反应等，使石油化工污染物的排放得到经济有效的控制，并为石油化工行业的绿色环保作出贡献。
最后，超临界流体还可用于提高石油化工过程中产品的质量。
例如，在柴油加氢催化裂解反应过程中，超临界流体可以帮助控制柴油的催化效果，从而提高柴油的高品质。
总之，超临界流体技术在石油化工行业具有重要的意义，它可以帮助石油化工行业更有效地利用石油资源，降低生产成本，改善产品质量，控制污染物的排放，从而有助于可持续发展。
因此，超临界流
体技术在石油化工行业中应用越来越广泛，可期待它能够在未来发挥更大的作用。
超临界流体技术的应用和发展超临界流体技术是一种利用高温高压的流体状态，从而获得特殊性质的技术，它具有很高的热扩散能力、低粘度、高可压缩性等特性，因此在化工、材料科学、环保等领域中有着广泛的应用。
一、超临界流体的基本概念和特性超临界流体是指高于其临界点温度和压力的流体，其物理性质与液态和气态存在明显的不同。
超临界流体具有热扩散能力强、粘度低和高可压缩性等特性，且溶解性能好，因此在多个领域中都有着广泛的应用。
二、超临界流体在化工领域中的应用1. 超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是采用超临界流体来代替传统的有机溶剂进行萃取，它具有萃取效率高，反应速度快，对环境友好等优点，被广泛应用于化工、生物制药等领域。
2. 超临界流体反应技术超临界流体反应技术是指在超临界条件下，以超临界流体为溶剂进行反应处理。
这种技术可以实现多相反应的均相化，提高反应速率，有利于产物的迁移和分离，被广泛应用于化学反应、生物工程等领域。
三、超临界流体在材料科学中的应用1. 超临界流体成型技术超临界流体成型技术是利用超临界流体的高温高压和溶解能力，通过材料的固态变成液态再到气态的三态变换，实现对材料的成型加工。
这种技术被广泛应用于陶瓷、金属、高分子等材料的制备和加工领域。
2. 超临界流体沉积技术超临界流体沉积技术是一种新型的薄膜制备技术，其基本原理是利用超临界流体对材料的溶解作用，将物质通过气相沉积在基底上。
这种技术提供了制备高质量、高纯度薄膜的新方法，被广泛应用于电子器件、生物传感器等领域。
四、超临界流体在环保中的应用1. 超临界流体催化氧化技术超临界流体催化氧化技术是一种环保型的水处理技术，相比于传统的水处理技术，它具有催化剂使用量小、反应速度快等优点，被广泛应用于饮用水处理、污水处理等领域。
2. 超临界沉积氧化技术超临界沉积氧化技术是一种新型的空气污染物治理技术，其基本原理是利用超临界流体溶解空气中的有害气体，然后再将其通过氧化反应转化为无害物质。
超临界流体在化学工业中的应用研究在现代化学工业中，超临界流体已经成为一种非常重要的溶剂。
它的特殊物理和化学性质，使得其在许多领域中应用非常广泛。
本文将从多个方面来探讨超临界流体在化学工业中的应用研究。
一、超临界流体的定义和特性所谓的超临界流体，指的是一个物质在超过其临界点时的状态。
在超临界状态下，这个物质既不是液体，也不是气体，而是介于两者之间的状态。
超临界状态下的物质具有非常特殊的物理和化学性质，包括超高的溶解能力、强的扩散能力等等。
因此，它在医药、化工等领域中的应用也越来越广泛。
二、超临界流体在化学合成中的应用由于其独特的物理和化学性质，超临界流体已经成为一种非常有前途的化学溶剂。
它可以大大加速化学反应的速度，同时还可以减少催化剂的使用量，从而降低化学合成的成本。
例如，过氧化氢和苯甲酸可以在超临界二氧化碳中被选择性合成，对于某些医药等领域的研究具有很重要的意义。
三、超临界流体在色谱分离中的应用除了在化学合成中的应用，超临界流体还可以应用于色谱分离中。
这是因为超临界流体具有非常高的扩散常数，因此可以加速色谱分离的速度。
另外，超临界流体还可以在分离过程中起到可控缓慢释放溶质的作用，从而避免传统萃取过程中需要进行多次重复操作的情况。
这使得超临界流体在化学分析等领域中应用更为广泛。
四、超临界流体在提取和分离中的应用除了在色谱分离等领域中的应用，超临界流体也可以应用于提取和分离等领域。
对于被视为化学工业废水的废料处理中，采用超临界流体作为溶剂可以大大降低废料处理的成本，并且对环境的无害化也提供了有力保证。
其中一种典型的应用便是超临界流体萃取技术，这种技术可以用于高效地提取天然产物，例如提取咖啡因、萃取金属盐等等。
五、超临界流体在材料制备中的应用此外，超临界流体还可以被用于制备材料。
超临界流体可以提供非常高的溶解能力，从而可以在其中溶解大部分材料并且使材料更好地溶解。
由于制备过程不含有毒性有机溶剂，超临界流体已经成为一种非常受欢迎的可持续材料制备方法。
超临界流体在化工制造中的应用超临界流体是指在高压和高温条件下，流体的密度和介电常数等物理性质接近于气体，而粘度和扩散系数等性质接近于液体的一种特殊状态。
由于其独特的性质，超临界流体在化工制造中有着广泛的应用。
首先，超临界流体在材料合成中具有重要作用。
以超临界二氧化碳为例，其在超临界条件下具有较高的溶解能力和扩散性，能够溶解和扩散到一些传统溶剂无法达到的材料中。
这使得超临界流体在纳米材料的制备和功能材料的合成中得到了广泛应用。
例如，通过超临界流体的溶解和扩散作用，可以制备出具有良好分散性和高比表面积的纳米颗粒，用于制备纳米材料和纳米复合材料。
此外，超临界流体还可以用于合成金属有机框架材料（MOFs）、聚合物材料等，为材料科学的发展提供了新的途径。
其次，超临界流体在化工分离过程中具有重要应用。
传统的化工分离过程通常采用溶剂萃取、蒸馏等方法，但这些方法存在着能耗高、环境污染等问题。
而超临界流体的特殊性质使其成为一种理想的分离介质。
例如，超临界二氧化碳在超临界条件下具有较高的溶解力和低的粘度，能够有效地溶解和分离一些有机物质。
利用超临界流体的溶解力差异，可以实现对混合物中组分的选择性提取和分离。
此外，超临界流体还可以用于萃取天然产物中的有用成分，例如从植物中提取天然色素、药物等。
相比传统的溶剂萃取方法，超临界流体的分离过程更加环保、高效。
此外，超临界流体还在催化反应中发挥着重要作用。
超临界流体具有较高的扩散性和低的粘度，能够提供较好的反应条件，促进催化反应的进行。
例如，超临界水在高温高压条件下，能够提供良好的反应环境，促进催化反应的进行。
此外，超临界流体还可以作为催化剂的载体，提供良好的反应界面和催化活性。
利用超临界流体的特殊性质，可以实现对催化反应的控制和优化，提高反应的选择性和产率。
总结起来，超临界流体在化工制造中具有广泛的应用前景。
其在材料合成、化工分离和催化反应等方面的应用，为化工制造提供了新的思路和方法。
超临界流体在油化工中的应用进展*孟祥河1,潘秋月21(浙江工业大学生物与环境工程学院,浙江杭州,310014) 2(浙江经贸职业技术学院应用工程系,浙江杭州,310018)摘 要 超临界CO 2技术在油脂加工中的应用重点已从单纯的萃取转向研究目标组分的分馏以及超临界介质中的化学反应。
文中综述了超临界CO 2在油脂精炼、氢化、结构脂质合成方面的应用进展和所面临的挑战,并对发展趋势进行了展望。
此外,文中还介绍了超临界萃取耦合膜分离工艺分离目标脂类组分的技术和方便活性脂质传递的超临界CO 2微粒化技术。
关键词 超临界CO 2,油化工,精炼,结构脂质,氢化,微粒化第一作者:博士,副教授。
*浙江省科技厅面上项目资助(2007C32024,2009C31140)收稿日期:2009-05-11,改回日期:2009-08-04自1986年研究人员首次报道脂肪酶可在超临界CO 2(SCCO 2)中催化反应后,有关超临界流体中开展脂类反应的研究受到了极大关注。
采用SCCO 2作介质的优势在于:(1)通过改变温度、压力可方便、连续地调整介质的密度;(2)SCCO 2对许多固体和液体的溶解性良好,与气体完全混溶;(3)反应速率高、产物容易回收;(4)黏度低、扩散系数高、表面张力低,传热、传质性能好;(5)可替代有机溶剂满足消费者对/天然0产品的需求。
许多油化工反应都可在SCCO 2中进行,关于超临界流体在脂类萃取、分级方面的研究已有详细的报道[1-2]。
本文就SCCO 2在脂类精炼、加氢、酯交换、结构脂质合成及脂类成分微粒化方面的应用作以介绍。
1 超临界CO 2在油脂精炼中的应用毛油中游离脂肪酸含量过高,容易氧化蛤败。
传统的碱炼脱酸工艺会造成较大的中性油损失,而且游离脂肪酸作为皂脚未能得到充分利用。
超临界脱酸有着明显的优势,操作温度低,几乎无污染,脱酸选择性高,中性油损失少,营养、感官质量好,因此日益受到研究人员的重视。
陈迎春等[3]采用超临界CO 2结合压榨工艺研究了碱篷籽油精炼脱酸工艺,结果发现在一定温度梯度下,逐步提高萃取压力,可以有效脱除植物油脂中的游离脂肪酸和过氧化产物,并且中性油的收率更高。
此外超临界流体萃取同时还显示出较高的脱色能力。
SCCO 2尤其适合游离脂肪酸含量低于10%的橄榄油脱酸,因为随毛油中游离脂肪酸含量降低SCCO 2的脂肪酸萃取选择性增加。
S i m Êes 等[4]研究填充床反应柱中逆流SCCO 2脱酸工艺发现萃取产量随CO 2密度增加而增加,而且提高CO 2/油流量比,萃取产量增加、产品的酸值越低。
V zquez 等研究了橄榄油中的游离脂肪酸的逆流萃取模型和动力学[5]。
萃取温度为40e ,CO 2/油的流量比为20,操作压力分别为18,2314和25M Pa ,原料橄榄油的游离脂肪酸含量从015%到410%不等,试验以拟两相系统(油酸+三油酸甘油酯)拟合建立了脱酸动力学模型。
橄榄油脱酸试验表明,开发的模型预测精度良好,脱酸后产物的游离脂肪酸含量低于017%。
Chen 等研究了中试规模的米糠油SCCO 2萃取工艺,并采用SCCO 2在70-90e 、20-30MPa 条件下对获得的米糠油脱酸[6]。
最佳脱酸条件:13g 米糠油,消耗CO 22700g ,萃取温度80e ,压力25M Pa ,米糠油中游离脂肪酸的脱除率为9718%。
压力、CO 2流量是影响产率和脱酸率的关键参数,该发现与S i m Êes 等的结论是一致的。
2 超临界CO 2中脂类的自催化反应脂类反应对包括水解、醇解、甘油解、酯化、酯交换、转酯化反应等油化工至关重要。
这些反应的产物,如脂肪酸、脂肪酸脂、单甘酯、甘油二酯、结构脂质等在食品、制药、化妆品、肥皂、洗涤剂、生物柴油、生物制品行业中有着广泛的应用。
上述反应传统上大多需要金属或碱作为催化剂参与,反应温度高(超过200e ),产物颜色深,燃烧气味及催化剂的分离也是传统反应存在的主要问题。
研究人员系统地研究了10-30M Pa 的SCCO 2介质中的甘油解、水解、酯化反应[7-8],并开发了动态的模型。
SCCO 2中低温条件下自催化反应转化率较低,与传统反应相似,温度必需保持在250e。
虽然没有使用催化剂,超临界介质中的转化率与传统反应相近,而且产品色泽亮,颜色浅,无异味。
因此SCCO2中脂类自催化反应最大优点是绿色、环保,产品天然、安全、质量好,有着良好的市场前景。
3超临界CO2中结构脂质的酶法合成结构脂质(SLs)是经脂类修饰技术获得的一类新的脂肪,其脂肪酸组成、种类及其在甘油碳骨架上的位置与起始原料都不同,在物理、化学性质及生理作用上有着显著变化。
脂肪酶酶促反应是生产SLs 最常用的方法,而且多数反应是在有机溶剂中进行。
作为有机溶剂的替代,惰性的SCCO2为酶促SLs反应提供了优良的环境。
CO2较低的临界点(31e, 713MPa)使得酶反应可在生理温度下实现,充分体现了生物催化的优势。
Yoon等研究了压力和温度对L ipozy m e I M催化三油酸甘油酯、山萮酸乙脂酯交换反应的影响[9]。
发现酶的水解、转酯化活力随温度升高(40-70e)而增加。
在SCCO2中提高温度可增加反应物的溶解度、降低密度。
而SCCO2较低的密度和黏度会改善固定化酶孔隙中底物、产物的传质。
数据表明50e、15M Pa时酯交换活力最大,而12及25MPa时水解活力分别达到最高。
低压时酯交换活力、水解活力下降是由于底物的溶解度低。
温度不变,底物的溶解度随压力增加而增大,反应速度因此提高。
同样,超临界流体的黏度低、扩散系数高、表面张力低,可大大提高限制反应速率的传质。
如SCCO2中脂肪酶的活性是正己烷体系中的8-9倍。
SCCO2中固定化M uco r m iehei脂肪酶催化合成月桂酸乙脂的平均效率为38%-68%,而正己烷体系中相同反应的效率仅为4%-9%[10]。
SCC O2中反应的高效率归结于月桂酸在SCCO2中的扩散系数为正己烷中的数百倍。
超临界流体中酶保持稳定性是重要的。
研究发现压力不是酶变性的关键,只有超高压(>600M Pa)条件下才会引起酶构象不可逆的改变。
低压下酶失活主要是由于水分活度低或反应温度过高引起的,与压力无关。
M arty等发现,温度40e、压力13-18 M Pa SCCO2中脂肪酶保存6d,其酶活仅降低10%[11]。
而L i p o zy m e R M I M在916MPa、70e条件下活力可保持26h不变。
虽有减压过程中酶活降低的报道,但这是在特殊的水合SCCO2环境下发生的。
根据过度态理论,如果活化能是负的,提高压力会加快反应速率。
为降低酶催化反应的成本,采用连续流的固定化酶填充床反应器是有利的。
以扩散性高、黏度低的SCCO2替代有机溶剂可允许反应物、产物快速地进入或离开酶的活性位点,具有明显的优势。
酶要在少量水存在的情形下才能发挥作用,因此优化SCC O2流体中的酶催化反应体系的含水量是必要的。
过量的水分会阻碍脂类成分进入或离开酶的活性位点,从而导致反应转化率降低。
另一方面水分会影响填充床反应器的稳定性及酶的使用寿命。
对于酯化反应,水是反应产物,SCCO2对水有一定的溶解力,因此可连续带走生成的水分,减少酶失活,促进反应向合成方向移动。
但对于酯交换反应,连续流动的SC-CO2会脱除脂肪酶的水分引起酶失活,这一点应该引起足够重视。
L i u等采用Lipozy m e I M-20在SCCO2中催化猪油与三硬脂酸甘油酯酯交换反应生产类可可脂[12]。
最优反应条件为猪油与三硬脂酸甘油酯摩尔比1B4,压力17M Pa,温度50e,pH9,反应时间3h,所得产物熔点3415e、产率63%,产物及酶在SCC O2中溶解度低,分离方便。
而且SCCO2体系中脂肪酶催化棕榈油、三硬脂酸甘油酯生产代可脂比正己烷体系效率更高、更经济。
Shekarc h izadeh[13]采用响应面法优化了SCCO2中酶催化骆驼峰脂合成类可可脂的工艺。
试验采用固定化Lipozy m e TL I M为催化剂,最优条件如下:骆驼峰脂/三硬脂酸甘油酯摩尔比1B1,温度40e,压力10M Pa,水含量10%,反应3h,类可可脂产量最高。
此外,还可改善脂肪酶的选择性,如Yas m i n[14]发现,SCCO2体系中不仅Novozy m435催化活力增加,而且产物乙烯基甘油单乙酸酯的选择性明显提高,乙烯基甘油二乙酸酯的生成受到抑制,脂肪酶底物选择性可由C O2压力调整。
4超临界CO2与膜系统的耦联将超临界流体技术与膜分离技术耦联是获得理想分离效果的一个新方法,目前在脂类系统中应用势头良好。
膜分离技术在食用油精炼操作单元中的应用部分已实现了商业化,然而渗透率和选择性低,仍需进一步改进。
正己烷稀释能改善流动性,但会影响膜的稳定性。
用SCC O2取代正己烷的优点是流动性好、分散性高,降低脂类物质的粘度。
从工艺方面来讲,错流超滤与SCCO2萃取相耦联的主要优点是回收萃取物时不需对SCCO2流体进行降压处理,大大节省了重新压缩C O2所消耗的能量。
在这种情况下,CO2能通过膜,而脂类组分被截留,可以实现单一使用CO2很难成功分离的物质。
因此,在萃取或分级单元操作之后连接一个膜分离装置就可以对那些在超临界CO2中溶解性相似的组分进行分级。
例如,角鲨烯(C30)的分子质量比油酸(C18)大得多,但角鲨烯是非极性的,因此它们在SCCO2中的溶解度相近。
SCC O2中(16MPa,40e)中油酸的扩散系数为1018@10-9m2/s要高于角鲨烯(616@10-9m2/ s)。
上述分子质量、扩算系数之间的差异可作为膜分离技术的驱动力。
理论上讲,分子质量较小、扩散系数高的油酸分子能透过膜,而大分子的角鲨烯被截留。
然而Ru i v o等[15]采用非多孔密度膜的分离结果与预期的正相反,截留液中主要是油酸,而角鲨烯富集在透过液中。
这说明角鲨烯与膜的活性层之间存在着特殊的相互作用,因此对于2个溶解于SCCO2中的特定脂类组分的分离,膜的要求更为严格。
对于非多孔密度膜,膜吸附对分离选择性起决定作用。
为提高橄榄油酸中角鲨烯的分离效率Ruivo等对比研究了6种膜的分离效果。
结果表明,带有10L m涂层的聚二甲基硅烷膜的透过液中角鲨烯显著富集,分离的选择性随气相载荷的增加而降低,50e,油/角鲨烯的质量比为110时,几乎可实现98%的角鲨烯萃取率。
SCCO2对膜分离行为几乎无不良影响。
该方法的缺点是总油的透过流量低,有待改进。
Ju liana 等研究了SCCO2中膜分离纯化结构脂质的可行性[16]。
结构脂质由脂肪酶催化中碳链甘油三酯、长链脂肪酸乙脂酯交换反应获得。
