行业发展状况

超临界流体技术的发展可追溯到十九世纪。

国外:

  • 1822年,Cagniard 首次报道物质的临界现象;
  • 1850年,英国女王学院的Thomas Andrews博士首先对二氧化碳的超临界现象进行了研究,并在1869年的英国皇家学术会议上发表了超临界实验装置和超临界现象观察的论文,当时报道的二氧化碳的临界温度和临界压力分别是30.92℃和73.0atm,和现在的公认值(31.04℃和72.85atm)非常接近;
  • 1879年,Hanny和Hogarth在研究超临界乙醇溶解碘化钾的实验时,发现超临界流体对另一种物质具有极强的溶解性,为超临界流体的应用提供了依据;
  • 但之后相当长的一段时间里,这方面的研究进展缓慢。一直到了1955年,Todd和Elgin首次指出了将超临界流体技术对类似于固体的不挥发性物质的溶解特性,用于分离过程的可行性;
  • 进入六十年代,以原联邦德国为中心的研究工作迅速展开;
  • 1970年,Zosel采用SC-CO2萃取技术从咖啡豆提取咖啡因,从此超临界流体的发展进入一个新阶段;
  • 不久,德国的HAG公司利用超临界流体技术建立了第一个从咖啡豆中脱出咖啡因的工厂,超临界流体技术实现了工业化;同时在美国和英国,就利用超临界流体萃取对煤和石油的处理进行了大量研究;
  • 70年代末,超临界流体技术在生物制药、保健品、食品工业中应用日益广泛,其中从啤酒花中提取酒花精已经形成了生产规模;
  • 80年代以来,作为一种“环境友好”工业技术,超临界流体技术开始迅速发展,在国内外受到广泛的重视;
  • 1992年,Desimone 首先报道了SC-CO2为溶剂的超临界聚合反应,得到分子量达27万的聚合物,开创了超临界CO2高分子合成的先河。

目前,国外的超临界流体技术工艺正迅速向萃取分离以外的领域拓展,已发展成为涵盖萃取分离,材料制备、化学反应、环境保护等多领域的综合技术,并对非萃取应用的研究越来越重视。

国际上有关超临界流体技术的研究以德国、瑞典和日本为中心。德国、瑞典的超临界技术无论在工艺、设备,还是应用方面的水平都居于世界首位。日本虽然暂时没有超临界装置设计能力和技术,但在生产工艺和技术应用方面居于世界第二位。

国内:
自1986年黄宓兰女士承担国家超临界萃取成套装置“八五”攻关项目并成功自行开发设计出中国第一套超临界流体成套装置以来,中国已经发展了28年,在超临界流体工艺技术水平和应用方面大致位于世界第三,领先于如美国、韩国等其他国家。

在研究阶段上:超临界基础理论研究成果多,而以工业化为目标的应用研究成果却较少。这是因为目前国内超临界流体小试科研平台大多分布在各大学和科研机构里,大部分工作是超临界流体的基理和定性研究,主要以发表学术论文和完成国家自然科学基金的课题为主,而如何能够实现工业化应用,如何以最合理的生产成本和达到最终产品质量标准,包括前、后处理等完整的工业化工艺路线摸索、参数确定和分析检测手段配置等研发工作则很少有人从事。

在工业化生产方面,中国是目前世界上拥有超临界设备最多的国家,而且新的设备还在陆续不断地建设当中。但由于国内很多企业在决定投资超临界工业化生产装置时往往比较盲目,有的甚至都没有完整的工艺路线小试科研技术做基础,也没有严格的成本分析和最佳投资规模测算就仓促上马,一味追求大规模和轰动效应,结果产品生产成本大大超出市场价格承受范围,无法满足市场和客户的要求,所以中国超临界流体工业化装置正常开工运行的不足20%,大部分闲置,造成严重的经济损失和浪费。

在工艺方面:长期以来一致仍以固体原料的间歇式提取为主,而超临界精馏、逆流连续萃取、超临界反应、超临界清洗、超临界干燥、超临界粉体制备等其他超临界工艺、技术和设备的研究、开发、科研和应用,在近几年开始得到迅猛发展:

1995年,国内首套超临界无水染色小试装置研制成功并成功染出小样;
1996 年,国内首套超临界脂质体制备小试装置研制成功并进行了榄香烯脂质体制备小试研究;
2008年,国内首套超临界丙烷、丁烷、戊烷萃取和精馏中试装置建成,开始为煤化工行业进行中试研发工作;
2010年,国内首套超临界无水染色中试装置建成,开始进行涤纶染色中试研究;
2012年,国内1000L超临界气凝胶干燥工业化装置建成并投入使用;
2013年,国内首套超临界纳米粉体抗癌药物制备中试装置建成并投入使用,工业化GMP生产装置开始进入设计阶段。