В критической точке:
- 2 фазы, жидкая и газовая, становятся неразличимы;
- многие физические свойства СКФ (плотность, вязкость, скорость диффузии) являются промежуточными между свойствами жидкости и газа.
Для воды критическая точка равна tкр=374,2℃ и ркр=21,4 МПа, а для CO2 tкр= 31℃ и ркр=7,38 МПа.
Применение СКФ:
- для производства и обработки полимеров;
- в пищевой отрасли промышленности;
- в фармацевтике и медицине;
- для получения новых материалов;
- для производства биодизельного топлива;
- для переработки биоматериалов и регенерации сорбентов.
- сочетание свойств газов при высоком давлении (низкая вязкость, высокий коэффициент диффузии) и жидкостей (высокая растворяющая способность);
- быстрый массоперенос, осуществляемый благодаря низкой вязкости и высокому коэффициенту диффузии;
- сочетание пренебрежимо малого межфазного натяжения с низкой вязкостью и высоким коэффициентом диффузии, позволяющее СКФ проникать в пористые среды более легко по сравнению с жидкостями;
- высокая чувствительность растворяющей способности СКФ к изменению давления или температуры;
- простота разделения СКФ и растворенных в них веществ при сбросе давления.
Применение СКФ как растворителя для экстракции и разделения.
В сверхкритических средах возможно растворение молекул с различными размерами, молекулярной массой и полярностью.В сравнении с жидкой фазой, СКФ более сжимаемы, имеют больший мольный объем, что способствует образованию кластеров и нестойких комплексов и положительно влияет на повышение растворимости.
В качестве СКФ используются: СО2, N2О, NН3 , СН3F, СН2F2, СНF3, С6Н6, SF6.
Причем СО2 наиболее популярный растворитель в СКФ, с которым проводится более 80% всех исследований в области сверхкритических флюидных технологий (СКФТ):
- удобные критические параметры (t 31,2о С; p 72,8 атм.);
- нетоксичен, негорюч, относительно недорогой;
- при нормальных условиях является газом, что облегчает его разделение с целевыми продуктами после завершения процесса;
- его использование вместо органических растворителей повышает экологическую безопасность производств и степень чистоты получаемых продуктов.
Но производство альтернативного биодизеля позволит России активно участвовать в решение мировых проблем экологической безопасности.
Традиционный техпроцесс получения биодизеля заключается в обработке жиров и масел одноатомными спиртами (в основном метанолом).
В результате реакции переэтерификации образуются соответствующие эфиры 1 - атомных спиртов и жирных кислот (биодизель) и глицерин в качестве побочного продукта.
Именно в процесс получения альтернативного биодизеля в последнее время стали включать СКФ растворители.
Для активации фермента липазы в процессе переэтерификации в сверхкритическом состоянии применяются этан, гексан, фтороформ, диоксид углерода.
Если не использовать липазу в качестве катализаторов, можно попробовать обработку растительных масел спиртами в сверхкритическом состоянии.
Преимущество этой технологии:
- простота техпроцесса;
- сокращение времени процесса;
- более высокий выход продукта;
- отсутствие ПАВ;
- отсутствие катализатора;
- снижение стоимости топлива по сравнению с традиционным каталитическим метилированием рапсового масла.
Применение СКФ при разработке месторождений углеводородов
Изучение СКФ позволяет по - новому исследовать механику течения и динамику извлечения в пористых средах.Использование СКФ для добычи углеводородов из пористой среды и управление характером смачиваемости путем приближения системы к околокритическому состоянию позволяют повысить эффективность добычи трудноизвлекаемых запасов (ТрИЗ) углеводородов.
Преимущества СКФ растворителей:
- более высокий коэффициент диффузии;
- низкий коэффициент поверхностного натяжения и вязкости;
- широкий диапазон использования при изменении давления и температуры;
- простота регенерации из раствора вследствие высокой летучести.
Третичный метод добычи нефти предполагает закачку в нефтеносные пласты попутного нефтяного газа (ПНГ): метана, пропана, или смеси.
Однако можно использовать и CO2 в сверхкритическом состоянии.
