超临界流体在石油工业中的应用

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1、超临界流体的应用与研究中国石油大学（华东）石工1016超临界流体的应用与研究超临界流体的定义超临界流体的性质超临界流体在石油化工中的应用超临界流体在其他领域的应用一、超临界流体的定义当流体的温度和压力处于它的临界温度和临界压力以上时，称该流体处于超临界状态。AT：气固平衡的升华曲线CT：气液平衡的饱和流体的蒸气压曲线BT：液固平衡的熔融曲线C：临界点（气液界面消失，体系的性质变得均一。）二、超临界流体的性质（1）密度：超临界流体具有可压缩性，其密度随压力的增大而增大，适当压力下，相当于液体压力。（2）粘度：粘度极小，相当于气体粘度，具有良好的传递性和快速移动能力，能快速扩

2、散进入溶质内部。（3）扩散力：具有较大的自扩散能力，是液体自扩散能力的100倍以上，并具有良好的渗透力和平衡力。（4）溶解性：在压力和温度不同的条件下，对于不同的溶质有不同的溶解性。通常在接近液体密度状态下的超临界温度和压力条件下，溶解性最高。（5）选择性：具有选择提取不同物质的特性（在不同的压力、温度、夹带剂条件下，在两种或两种以上的组份中单独提取某种组分。）。（6）导热性：在临界点附近，导热率对温度和压力的变化十分明显。三、超临界流体在石油化工中的应用1超临界萃取技术在渣油脱沥青中的应用传统工艺：以丙烷作溶剂，在较低温度下进行，用蒸馏的方式进行溶剂回收,耗能高。超临界

3、流体萃取工艺：以C3-C5作为混合溶剂，采用在恒定温度梯度下线性分压的萃取分馏方法，将渣油分离成多个连续的窄馏分进行萃取分馏，脱去渣油中的沥青。优点：效率高、工艺流程简化、耗能低。三、超临界流体在石油化工中的应用2生物柴油的超临界生产工艺原理：生物柴油是动植物油脂与醇经酯交换反应制得的脂肪酸单烷基酯（如脂肪酸甲酯）。在超临界的高温高压下，甲醇与油脂实现互溶，反应活性高，可在没有催化剂的条件下发生反应。工业生产现状以蓖麻油为原料，在573K，20Mpa的超临界甲醇中进行酯交换反应，原料含水对反应不会产生影响。用超临界乙酸甲酯与葡萄籽油进行酯交换反应生成脂肪酸甲酯和乙酸甘油酯

4、，将产物直接作为生物柴油燃料对燃料性质没有负面影响。三、超临界流体在石油化工中的应用工业应用现状：超临界萃取技术在炼油工业中的应用主要集中在渣油脱沥青方面。中石化南阳石蜡精细化工厂在采用超临界萃取工艺及新的设备以后，比传统工艺装置综合耗能降低了60%，所得的脱沥青油在经过精制之后可生产80、85#、90#微晶蜡，可用作催化裂化原料，脱出的沥青也可制成AH70、AH90、AH110的重质交通道路沥青。三、超临界流体在石油化工中的应用中石化石油化工科学院与中石化石家庄炼化分公司联合开发的超临界酯交换生物柴油工艺，对原料预处理简单，适用于多种原料，简化了工艺，产生的污水极少，已

5、在生产中长期成功运转。中海油采用这一工艺在海南东方建设了一套生物柴油生产装置，已投入运营。三、超临界流体在石油化工中的应用3超临界流体CO2在油气勘探和开采中的应用（1）地表油气勘探主要是以近地表土壤和岩石为介质，用微量和超微量测试手段检测油气及其伴生物和它们在运移过程中的衍生物，作为指示深部是否存在油气藏的指标。超临界二氧化碳由于在临界压力和温度附近具有易于穿透样品介质的特殊性能，达到了快速提取样品中烃类物质的目的。三、超临界流体在石油化工中的应用（2）在钻进过程中容易出现缩径、卡钻等一系列问题。超临界CO2射流能够破碎页岩、大理石及花岗岩，超临界CO2射流破岩门限压力

6、远远低于水的破岩门限压力。水射流破岩：沟槽小，轮廓清晰，破碎体积小。CO2射流破岩：坑道面积大，轮廓不明显，岩石破碎体积大。三、超临界流体在石油化工中的应用（3）维持井底压力平衡：在钻具内，二氧化碳流体处于超临界状态，其类似于液体的高密度为动力钻具提供了足够的动力，超临界二氧化碳进入环空后，由于环空压力较低，超临界二氧化碳会相变为气态，从而维持井底的欠平衡状态，有利于枯竭油藏的开采。三、超临界流体在石油化工中的应用（4）提高采收率二氧化碳临界温度比较接近油藏温度，在油藏中注入的高压二氧化碳可部分地溶于石油中，引起石油膨胀，粘度降低；另一方面石油中较易挥发的组分蒸发出来，形

7、成富集气体，前进的气体反复与未被作用的油藏接触，从而甚至可与石油形成互溶状态。由于气相与残存的液体石油之间界面张力小，气体进入油藏孔隙可置换残存的石油。四、超临界流体在其他领域的应用1在化学反应中的应用（1）聚合反应氟碳聚合物特殊的结构高度的热稳定性和化学惰性除溶于氯氟烃外不溶于一般溶剂超临界CO2低粘度不会产生笼子效应含氟聚合物的有效溶剂四、超临界流体在其他领域的应用（2）脂肪酶催化的立体选择性反应在超临界流体CO2中，碱性磷酸酶有很好的活性，超临界CO2的溶剂特性对脂肪酶催化反应的影响，研究结果表明：最大初始反应速率的对数