Лаборатория химии сверхкритических сред

Сверхкритическое состояние вещества – особое фазовое состояние, характеризуемое значениями температуры и давления выше критических значений для данного вещества. Часто сверхкритические среды носят название сверхкритических жидкостей (СКЖ) или сверхкритические флюидов (СКФ, fluid (англ.) - жидкость, жидкий, текучий).

Для СКФ отсутствует различие между газовой и жидкой фазой. СКФ способны сжиматься под давлением, способны растворять твердые вещества, их коэффициент диффузии существенно выше любой жидкости и приближается к значениям коэффициентов диффузии для газов, а сами они, подобно газам, стремятся занять весь предоставленный им объем. С точки зрения прикладных задач химической технологии, СКФ представляет особенный интерес и как реагент (высокая проникающая способность и реакционоспособность, объясняемая помимо прочего отсутствием прочных связей между молекулами СКФ), и как реакционная среда. Высокая растворяющая способность СКФ позволяет создавать в ней концентрации растворенных веществ в десятки, а иногда в тысячи раз выше, чем в традиционных средах. Следствием этого, становится возможным не только ускорить химическую реакцию, но и осуществить ряд химических превращений, невозможных в других реакционных средах. Например, вода в сверхкритическом состоянии способна растворять практически все органические соединения с последующим химическим взаимодействием с ними.

Впервые вещества в сверхкритическом состоянии стали известны в 1822 г. благодаря французскому физику Ш.Каньяр де ла Тур. Однако интерес к новому состоянию вещества возник лишь в 1869 г. после экспериментов ирландского физико-химика Т.Эндрюса, исследовавшего свойства СО2 при изменении температуры и давления. С конца 80-х годов ХХ в., когда общий уровень развития индустрии позволил создавать установки, работающие под высоким давлением, началось масштабное развитие и внедрение сверхкритических технологий. Основным направлением использования СКФ стала экстракция, и только позже, в начале двухтысячных, началось использование СКФ в качестве реакционных сред. Первыми промышленными синтезами (США), осуществленными в сверхкритических средах, стали процессы гидрирования и селективного окисления и реакций присоединения. В новых синтезах существенно снизилась температура процесса, резко возросла скорость реакции, проявилась отчетливая селективность - затрагивались только определенные двойные связи.

Лаборатория химии сверхкритических сред НИИХТ ведет исследования в области создания промышленных технологий для реализации процессов основного органического и нефтехимического синтеза. Важнейшим направлением исследований лаборатории являются исследования в области создания технологий получения жидких топлив, в т.ч. моторных, из различных твердых органических субстанций.