什么是临界温度和临界压力
临界温度和临界压力

临界温度和临界压力因为任何气体在一点温度和压力下都可以液化,温度越高,液化所需要的压力也越高,但是当温度超过某一数值时,即使在增加多大的压力也不能液化,这个温度叫临界温度,在这一温度下最低的压力就叫做临界压力,例如:水的临界温度为374.15℃,临界压力为225.65kgf/cm2;,氨的临界温度为132.4℃,临界压力为115.2kgf/cm2;。
通常我们所见到的物质常以三种形态存在,即固体、液体和气体。
形态是物质的一种属性,不同物质的形态有所不同,如铁是固体,水是液体,空气是气体等。
一种物质所具有的形态与其所存在的客观条件有关,并非永恒不变。
例如,在一般情况下二氧化碳是气体,但在一定的低温和一定压力下也可以是液体或固体(俗称干冰)。
其它物质的形态也同样随着外界条件的变化而改变。
气体变成液体的过程叫做气体的液化。
对气体能否变成液体的问题是有个认识过程的。
早在19世纪以前,曾认为气体本质上就是气体,不能使之改变。
只是在19世纪20年代,人们才成功地用加大压力的办法做氨气、氯气、二氧化碳及其它一些气体变成液体。
但是还有许多其它气体(如组成空气的主要成分——氮气和氧气),虽然作了很大努力,也不能使之液化。
因此,人们曾错误地认为当时还不能液化的这些气体是“永久气体”,这种形而上学的观点,阻碍了人们进一步研究如何使空气液化的工作。
随着科学的不断发展,人们逐渐认识到:组成物质的分子间都存在相互吸引和相互排斥的两种作用力,当分子间相互排斥力>分子间相互吸引力时,物质的气体;当分子间的相互吸引力>分子间的相互排斥力或至少等于排斥力的时候,气体才有可能转变为液体。
分子间的相互吸引作用,实际上可以认为不依赖于温度;相反,由分子的相互撞击而引起互相排斥作用则强烈地依赖于温度,所以只有当气体的温度降低到一定程度时,才有可能使分子间的吸引作用≥分子间的排斥作用。
即才有可能使气体变为液体。
这种使分子间的吸引作用等于分子间的排斥作用时,所许可存在的最高温度叫做该气体的临界温度。
什么是临界温度和临界压力

什么是临界温度和临界压力简单地说,临界温度就是某种气体能压缩成液体地最高温度,高于这个温度,无论多大压力都不能使它液化。
这个温度对应地压力就是临界压力。
1869年Andrews首先发现临界现象.任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。
三相呈平衡态共存的点叫三相点。
液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。
在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。
不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
超临界流体(SCF)是指在临界温度和临界压力以上的流体。
高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。
处于超临界状态时,气液两相性质非常接近,以至于无法分辨,故称之为SCF.自从1869年Andrews首先发现临界现象以来,各种研究工作陆续开展起来,其中包括1879年Hannay和Hogarth测量了固体在超临界流体中的溶解度,1937年Michels等人准确地测量了CO2近临界点的状态等等。
在纯物质相图上,一般流体的气-液平衡线有一个终点——临界点,此处对应的温度和压力即是临界温度(Tc)和临界压力(Pc)。
当流体的温度和压力处于Tc和Pc之上时,那么流体就处于超临界状态(supercritical状态,简称SC 状态)。
超临界流体的许多物理化学性质介于气体和液体之间,并具有两者的优点,如具有与液体相近的溶解能力和传热系数,具有与气体相近的黏度系数和扩散系数。
同时它也具有区别于气态和液态的明显特点:(1)可以得到处于气态和液态之间的任一密度;(2)在临界点附近,压力的微小变化可导致密度的巨大变化。
由于黏度、介电常数、扩散系数和溶解能力都与密度有关,因此可以方便地通过调节压力来控制超临界流体的物理化学性质。
与常用的有机溶剂相比,超临界流体特别是SC CO2、SC H2O 还是一种环境友好的溶剂。
正是这些优点,使得超临界流体具有广泛的应用潜力,超临界流体萃取分离技术已得到了广泛的医药方面应用。
气体知识常识

气体知识常识比容比容是单位重量物质所占有的容积,用符号V表示,气体比容单位用m³/kg,液态比容7/kg表示。
临界温度和临界压力临界温度和临界压力:因为任何气体在一点温度和压力下都可以液化,温度越高,液化所需要的压力也越高,但是当温度超过某一数值时,即使在增加多大的压力也不能液化,这个温度叫临界温度,在这一温度下最低的压力就叫做临界压力,例如:水的临界温度为374.15℃,临界压力为225.65kgf/cm²,氨的临界温度为132.4℃,临界压力为115.2kgf/cm²。
汽化和凝结汽化是指物质由液态变成气体的过程,其包括蒸发和沸腾。
凝结是汽化的逆过程,也即由气体变成液体的过程。
汽化器就是利用汽化原理而设计的,冷凝器是利用冷凝原理设计的。
压力包围在地球表面一层很厚的大气层对地球表面或表面物体所造成的压力称为“大气压”,符号为B;直接作用于容器或物体表面的压力,称为“绝对压力”,绝对压力值以绝对真空作为起点,符号为PABS。
用压力表、真空表、U型管等仪器测出的压力叫“表压力”(又叫相对压力),“表压力”以大气压力为起点,符号为Pg。
三者之间的关系是:PABS==B+Pg压力的法定单位是帕(Pa),大一些的单位是兆帕(Mpa)1Mpa=106,1标准大气压=0.1013Mpa在旧的单位制中,压力用kgf/cm²(公斤/平方厘米)作单位,1kgf/cm²=0.098Mpa。
温度温度是物质分子热运动的统计平均值。
绝对温度:以气体分子停止运动时的最低极限温度为起点的温度,记为T。
单位为“开(开尔文)”,符号为K。
摄氏温度:以冰的溶点为起点的温度,单位为“摄氏度”,符号为℃。
此外英国科学家还经常用“华氏温度”,符号为º F。
温度单位之间的换算关系是:T(K)=t(℃)+273.16 t(º F)=1.8t(℃)+32露点露点是指气体中的水份从未饱和水蒸气变成饱和水蒸气的温度,当未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时,有极细的露珠出现,出现露珠时的温度叫做“露点”,它表示气体中的含水量,露点越低,表示气体中的含水量约少,气体越干躁。
什么是临界温度和临界压力

什么是临界温度和临界压力The manuscript was revised on the evening of 2021什么是临界温度和临界压力简单地说,临界温度就是某种气体能压缩成液体地最高温度,高于这个温度,无论多大压力都不能使它液化。
这个温度对应地压力就是临界压力。
1869年Andrews首先发现临界现象.任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。
三相呈平衡态共存的点叫三相点。
液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。
在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。
不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
超临界流体(SCF)是指在临界温度和临界压力以上的流体。
高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。
处于超临界状态时,气液两相性质非常接近,以至于无法分辨,故称之为SCF.自从1869年Andrews首先发现临界现象以来,各种研究工作陆续开展起来,其中包括1879年Hannay和Hogarth 测量了固体在超临界流体中的溶解度,1937年Michels等人准确地测量了CO2近临界点的状态等等。
在纯物质相图上,一般流体的气-液平衡线有一个终点——临界点,此处对应的温度和压力即是临界温度(Tc)和临界压力(Pc)。
当流体的温度和压力处于Tc和Pc之上时,那么流体就处于超临界状态(supercritical状态,简称SC 状态)。
超临界流体的许多物理化学性质介于气体和液体之间,并具有两者的优点,如具有与液体相近的溶解能力和传热系数,具有与气体相近的黏度系数和扩散系数。
同时它也具有区别于气态和液态的明显特点:(1)可以得到处于气态和液态之间的任一密度;(2)在临界点附近,压力的微小变化可导致密度的巨大变化。
由于黏度、介电常数、扩散系数和溶解能力都与密度有关,因此可以方便地通过调节压力来控制超临界流体的物理化学性质。
与常用的有机溶剂相比,超临界流体特别是SC CO2、SC H2O还是一种环境友好的溶剂。
空 分 知 识 问 答

空分知识问答1.空分设备对冷却水水质有什么要求?答:空分设备一般用江河湖泊或地下水作为冷却水.这种水通常为硬水.一般水温在45℃以上就开始形成水垢,附着在冷却器的管壁、氮水预冷器的填料、喷头或筛孔等处, 易堵塞冷却器的通道、过滤网及阀门等,不仅影响换热,降低冷却效果,而且有碍冷却水或空气的流通,严重时会造成设备故障.因此,冷却水最好经过软化处理,冷却水循环使用有利于水质的软化.对压缩机冷却水,温度一般要求不高于28℃,排水温度小于40℃.2.什么叫临界温度、临界压力?答:对同一种物质,在一定温度下,提高压力可以提高液化温度.但对每一种物质,当温度超过某一数值时,无论压力提得多高,也不可能再使它液化,这个温度叫“临界温度”.临界温度是该物质可能被液化的最高温度.与临界温度对应的液化压力叫临界压力.3.进下塔的加工空气状态是如何确定的?答:当进出精馏塔的各股物料的量及状态完全符合整个精馏塔的物料平衡、组分平衡以及能量平衡时,精馏工况才能维持稳定运行.通常,从精馏塔引出的氧气、氮气产品处于干饱和蒸气状态,因而进精馏塔加工空气状态也应是在其压力下的干饱和蒸气状态.但由于精馏塔存在冷损,加之膨胀后的空气为过热气体,为了补偿冷量,导至加工空气进入下塔的状态不仅要达到饱和,而且必须含有少量的液体,即加工空气进下塔的状态应该是气液混合物.在全低压分子筛纯化流程中,入下塔加工空气中的少量液空,由主换热器冷端正流空气被冷却后,部分被液化而产生.4.为什么空分设备在运行时要向保冷箱内充惰性气体?答:在空分装置保冷箱内充填了保冷材料,而保冷材料颗粒之间的空隙中充满空气.空分设备运行后,塔内处于低温状态,保冷材料的温度也随之降低,内部的气体体积缩小,保冷箱内将会形成负压.若保冷箱密封很严,在内外压差作用下箱体容易被吸瘪.若密封不严,则外界湿空气很容易侵入,是保冷材料变潮,冷损失增加.因此充惰性气体,保持冷箱微正压,约为200~500Pa.5.为什么空分塔中最低温度比膨胀机出口温度还要低?答:空分装置在启动阶段出现液体前,最低温度是靠膨胀机产生的,精馏塔内的温度也不能低于膨胀后温度.但当下塔出现液体,饱和液体节过冷流到上塔时,压力降低,部分气化,温度也降到上塔压力对应的饱和温度.此外,上塔底部液氧温度为-180℃左右,在气化上升过程中,与塔板上的液体进行热、质交换,氮组分蒸发,气体温度降低,待气体经过数段塔板达到塔顶时气体已达到纯氮,温度也降到与该处的液体温度(-193℃)相等.因此,塔内最低温度的形成是液体节流膨胀和气液热、质交换的结果.6.空分设备内部产生泄漏如何判断?答:空分塔冷箱内产生泄漏时,维持正常生产的制冷量显得不足,因此,主要的标志是主冷液面持续下降.若是大量气体泄漏,可以观察到冷箱内压力升高.若冷箱不严,就会从缝隙中冒出大量冷气.而低温液体泄漏时,观察不到明显的压力升高和气体逸出,常常可以测出基础温度大幅度下降.为了在停机检修前能对泄漏部位和泄漏物有一步初步判断,以缩短停机时间:(1)是化验从冷箱逸出的气体纯度.当氮气或液氮泄漏时,氮的纯度达80%以上;氧气或液氧泄漏时,氧的纯度明显增高(2)观察冷箱壁上“出汗”或“结霜”部位.这时要注意低温液体泄漏时,“结霜”部位偏泄漏点下方;(3)观察逸出气体外冒时有无规律性.以上方法综合使用.7.液空调节阀的液体通过能力不够时,对精馏工况有何影响?答:原因(1)调节阀堵塞;(2)过冷器堵塞;(3)气源压力不足或执行机构故障;(4)调节阀选择不当.影响:为了维持下塔液面稳定,采取开大液氮调节阀减少下塔回流液的方法,但由于液氮取出量过大,液氮纯度下降,氧的提取率降低,氧产量减少.虽然液空纯度有所提高,但在上塔精馏段的液体中由于回流比增大二氧含量降低,使产品氧纯度降低.8.怎样控制液空、液氮纯度?答:下塔液空、液氮是提供给上塔作为精馏的原料液,因此,下塔精馏是上塔精馏的基础.控制好液空、液氮纯度的目的在于保证氧氮产品纯度和产量.液空纯度高时,氧气纯度才可能提高.下塔的操作要点在于控制液氮节流阀的开度,要在液氮的纯度合乎上塔精馏的要求下,尽量加大其导出量.为上塔提供更多的回流液,使出上塔的氮气纯度得到保证.同时下塔回流比减少,液空纯度得到提高.根据氧气、氮气、污氮气、液空纯度对液氮节流阀进行调节.9.如何判断空压机中间冷却器泄漏?答:如果中间冷却器泄漏,则气体通道与液体通道相通,空压机第一级后面的中间冷却器,冷却水压力通常高于气体压力,则冷却水会进入气体侧,气体中夹带有水,冷却器气侧排放阀排出水量明显增加;空压机第二级及以后各级冷却器中,冷却水压力通常低于气体压力,若发生泄漏,则气体进入冷却水中,冷却器水侧排气阀排出大量气体.10.什么叫离心式液氧泵的“气堵”和“气蚀”现象?有何危害?答:在全低压制氧机中,离心式液氧泵有时会发生排不出液氧,出口压力升不上去或发生很大的波动,泵内有液体冲击声,甚至泵体发生振动,使泵无法继续工作,这种现象称为“气堵”.它是由于泵内液氧大量气化而堵塞流道造成的. “气蚀”不同于“气堵”,它是一种对泵的损害过程.离心泵在运转时,叶轮内的压力是不同的,进口处压力较低,出口处压力较高.而液体的气化温度是与压力有关系的.如果液体进入泵里的温度高于进口压力所对应的气化温度,则部分液体会产生气化,形成气泡。
临界温度和临界压力

临界温度和临界压力因为任何气体在一点温度和压力下都可以液化,温度越高,液化所需要的压力也越高,但是当温度超过某一数值时,即使在增加多大的压力也不能液化,这个温度叫临界温度,在这一温度下最低的压力就叫做临界压力,例如:水的临界温度为374.15℃,临界压力为225.65kgf/cm2;,氨的临界温度为132.4℃,临界压力为115.2kgf/cm2;。
通常我们所见到的物质常以三种形态存在,即固体、液体和气体。
形态是物质的一种属性,不同物质的形态有所不同,如铁是固体,水是液体,空气是气体等。
一种物质所具有的形态与其所存在的客观条件有关,并非永恒不变。
例如,在一般情况下二氧化碳是气体,但在一定的低温和一定压力下也可以是液体或固体(俗称干冰)。
其它物质的形态也同样随着外界条件的变化而改变。
气体变成液体的过程叫做气体的液化。
对气体能否变成液体的问题是有个认识过程的。
早在19世纪以前,曾认为气体本质上就是气体,不能使之改变。
只是在19世纪20年代,人们才成功地用加大压力的办法做氨气、氯气、二氧化碳及其它一些气体变成液体。
但是还有许多其它气体(如组成空气的主要成分——氮气和氧气),虽然作了很大努力,也不能使之液化。
因此,人们曾错误地认为当时还不能液化的这些气体是“永久气体”,这种形而上学的观点,阻碍了人们进一步研究如何使空气液化的工作。
随着科学的不断发展,人们逐渐认识到:组成物质的分子间都存在相互吸引和相互排斥的两种作用力,当分子间相互排斥力>分子间相互吸引力时,物质的气体;当分子间的相互吸引力>分子间的相互排斥力或至少等于排斥力的时候,气体才有可能转变为液体。
分子间的相互吸引作用,实际上可以认为不依赖于温度;相反,由分子的相互撞击而引起互相排斥作用则强烈地依赖于温度,所以只有当气体的温度降低到一定程度时,才有可能使分子间的吸引作用≥分子间的排斥作用。
即才有可能使气体变为液体。
这种使分子间的吸引作用等于分子间的排斥作用时,所许可存在的最高温度叫做该气体的临界温度。
空分知识问答

空分知识问答空分知识问答1.空分设备对冷却水水质有什么要求?答:空分设备一般用江河湖泊或地下水作为冷却水.这种水通常为硬水.一般水温在45℃以上就开始形成水垢,附着在冷却器的管壁、氮水预冷器的填料、喷头或筛孔等处, 易堵塞冷却器的通道、过滤网及阀门等,不仅影响换热,降低冷却效果,而且有碍冷却水或空气的流通,严重时会造成设备故障.因此,冷却水最好经过软化处理,冷却水循环使用有利于水质的软化.对压缩机冷却水,温度一般要求不高于28℃,排水温度小于40℃.2.什么叫临界温度、临界压力?答:对同一种物质,在一定温度下,提高压力可以提高液化温度.但对每一种物质,当温度超过某一数值时,无论压力提得多高,也不可能再使它液化,这个温度叫“临界温度”.临界温度是该物质可能被液化的最高温度.与临界温度对应的液化压力叫临界压力.3.进下塔的加工空气状态是如何确定的?答:当进出精馏塔的各股物料的量及状态完全符合整个精馏塔的物料平衡、组分平衡以及能量平衡时,精馏工况才能维持稳定运行.通常,从精馏塔引出的氧气、氮气产品处于干饱和蒸气状态,因而进精馏塔加工空气状态也应是在其压力下的干饱和蒸气状态.但由于精馏塔存在冷损,加之膨胀后的空气为过热气体,为了补偿冷量,导至加工空气进入下塔的状态不仅要达到饱和,而且必须含有少量的液体,即加工空气进下塔的状态应该是气液混合物.在全低压分子筛纯化流程中,入下塔加工空气中的少量液空,由主换热器冷端正流空气被冷却后,部分被液化而产生.4.为什么空分设备在运行时要向保冷箱内充惰性气体?答:在空分装置保冷箱内充填了保冷材料,而保冷材料颗粒之间的空隙中充满空气.空分设备运行后,塔内处于低温状态,保冷材料的温度也随之降低,内部的气体体积缩小,保冷箱内将会形成负压.若保冷箱密封很严,在内外压差作用下箱体容易被吸瘪.若密封不严,则外界湿空气很容易侵入,是保冷材料变潮,冷损失增加.因此充惰性气体,保持冷箱微正压,约为200~500Pa.5.为什么空分塔中最低温度比膨胀机出口温度还要低?答:空分装置在启动阶段出现液体前,最低温度是靠膨胀机产生的,精馏塔内的温度也不能低于膨胀后温度.但当下塔出现液体,饱和液体节过冷流到上塔时,压力降低,部分气化,温度也降到上塔压力对应的饱和温度.此外,上塔底部液氧温度为-180℃左右,在气化上升过程中,与塔板上的液体进行热、质交换,氮组分蒸发,气体温度降低,待气体经过数段塔板达到塔顶时气体已达到纯氮,温度也降到与该处的液体温度(-193℃)相等.因此,塔内最低温度的形成是液体节流膨胀和气液热、质交换的结果.6.空分设备内部产生泄漏如何判断?答:空分塔冷箱内产生泄漏时,维持正常生产的制冷量显得不足,因此,主要的标志是主冷液面持续下降.若是大量气体泄漏,可以观察到冷箱内压力升高.若冷箱不严,就会从缝隙中冒出大量冷气.而低温液体泄漏时,观察不到明显的压力升高和气体逸出,常常可以测出基础温度大幅度下降.为了在停机检修前能对泄漏部位和泄漏物有一步初步判断,以缩短停机时间:(1)是化验从冷箱逸出的气体纯度.当氮气或液氮泄漏时,氮的纯度达80%以上;氧气或液氧泄漏时,氧的纯度明显增高(2)观察冷箱壁上“出汗”或“结霜”部位.这时要注意低温液体泄漏时,“结霜”部位偏泄漏点下方;(3)观察逸出气体外冒时有无规律性.以上方法综合使用.7.液空调节阀的液体通过能力不够时,对精馏工况有何影响?答:原因(1)调节阀堵塞;(2)过冷器堵塞;(3)气源压力不足或执行机构故障;(4)调节阀选择不当.影响:为了维持下塔液面稳定,采取开大液氮调节阀减少下塔回流液的方法,但由于液氮取出量过大,液氮纯度下降,氧的提取率降低,氧产量减少.虽然液空纯度有所提高,但在上塔精馏段的液体中由于回流比增大二氧含量降低,使产品氧纯度降低.8.怎样控制液空、液氮纯度?答:下塔液空、液氮是提供给上塔作为精馏的原料液,因此,下塔精馏是上塔精馏的基础.控制好液空、液氮纯度的目的在于保证氧氮产品纯度和产量.液空纯度高时,氧气纯度才可能提高.下塔的操作要点在于控制液氮节流阀的开度,要在液氮的纯度合乎上塔精馏的要求下,尽量加大其导出量.为上塔提供更多的回流液,使出上塔的氮气纯度得到保证.同时下塔回流比减少,液空纯度得到提高.根据氧气、氮气、污氮气、液空纯度对液氮节流阀进行调节.9.如何判断空压机中间冷却器泄漏?答:如果中间冷却器泄漏,则气体通道与液体通道相通,空压机第一级后面的中间冷却器,冷却水压力通常高于气体压力,则冷却水会进入气体侧,气体中夹带有水,冷却器气侧排放阀排出水量明显增加;空压机第二级及以后各级冷却器中,冷却水压力通常低于气体压力,若发生泄漏,则气体进入冷却水中,冷却器水侧排气阀排出大量气体.10.什么叫离心式液氧泵的“气堵”和“气蚀”现象?有何危害?答:在全低压制氧机中,离心式液氧泵有时会发生排不出液氧,出口压力升不上去或发生很大的波动,泵内有液体冲击声,甚至泵体发生振动,使泵无法继续工作,这种现象称为“气堵”.它是由于泵内液氧大量气化而堵塞流道造成的. “气蚀”不同于“气堵”,它是一种对泵的损害过程.离心泵在运转时,叶轮内的压力是不同的,进口处压力较低,出口处压力较高.而液体的气化温度是与压力有关系的.如果液体进入泵里的温度高于进口压力所对应的气化温度,则部分液体会产生气化,形成气泡。
什么是临界温度和临界压力

什么是临界温度和临界压力Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998什么是临界温度和临界压力简单地说,临界温度就是某种气体能压缩成液体地最高温度,高于这个温度,无论多大压力都不能使它液化。
这个温度对应地压力就是临界压力。
1869年Andrews首先发现临界现象.任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。
三相呈平衡态共存的点叫三相点。
液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。
在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。
不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
超临界流体(SCF)是指在临界温度和临界压力以上的流体。
高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。
处于超临界状态时,气液两相性质非常接近,以至于无法分辨,故称之为SCF.自从1869年Andrews首先发现临界现象以来,各种研究工作陆续开展起来,其中包括1879年Hannay和Hogarth 测量了固体在超临界流体中的溶解度,1937年Michels等人准确地测量了CO2近临界点的状态等等。
在纯物质相图上,一般流体的气-液平衡线有一个终点——临界点,此处对应的温度和压力即是临界温度(Tc)和临界压力(Pc)。
当流体的温度和压力处于Tc和Pc之上时,那么流体就处于超临界状态(supercritical状态,简称SC 状态)。
超临界流体的许多物理化学性质介于气体和液体之间,并具有两者的优点,如具有与液体相近的溶解能力和传热系数,具有与气体相近的黏度系数和扩散系数。
同时它也具有区别于气态和液态的明显特点:(1)可以得到处于气态和液态之间的任一密度;(2)在临界点附近,压力的微小变化可导致密度的巨大变化。
由于黏度、介电常数、扩散系数和溶解能力都与密度有关,因此可以方便地通过调节压力来控制超临界流体的物理化学性质。
与常用的有机溶剂相比,超临界流体特别是SC CO2、SC H2O还是一种环境友好的溶剂。
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什么是临界温度和临界压力
简单地说,临界温度就是某种气体能压缩成液体地最高温度,高于这个温度,无论多大压力都不能使它液化。
这个温度对应地压力就是临界压力。
1869年Andrews首先发现临界现象.任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。
三相呈平衡态共存的点叫三相点。
液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。
在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。
不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。
超临界流体(SCF)是指在临界温度和临界压力以上的流体。
高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。
处于超临界状态时,气液两相性质非常接近,以至于无法分辨,故称之为SCF.自从1869年Andrews首先发现临界现象以来,各种研究工作陆续开展起来,其中包括1879年Hannay和Hogarth测量了固体在超临界流体中的溶解度,1937年Michels等人准确地测量了CO2近临界点的状态等等。
在纯物质相图上,一般流体的气-液平衡线有一个终点——临界点,此处对应的温度和压力即是临界温度(Tc)和临界压力(Pc)。
当流体的温度和压力处于Tc和Pc之上时,那么流体就处于超临界状态(supercritical状态,简称SC 状态)。
超临界流体的许多物理化学性质介于气体和液体之间,并具有两者的优点,如具有与液体相近的溶解能力和传热系数,具有与气体相近的黏度系数和扩散系数。
同时它也具有区别于气态和液态的明显特点:
(1)可以得到处于气态和液态之间的任一密度;
(2)在临界点附近,压力的微小变化可导致密度的巨大变化。
由于黏度、介电常数、扩散系数和溶解能力都与密度有关,因此可以方便地通过调节压力来控制超临界流体的物理化学性质。
与常用的有机溶剂相比,超临界流体特别是SC CO2、SC H2O 还是一种环境友好的溶剂。
正是这些优点,使得超临界流体具有广泛的应用潜力,超临界流体萃取分离技术已得到了广泛的医药方面应用。
超临界流体萃取(Supercritical Fluid extrac-ion,SPE)是一项新型提取技术,超临界流体萃取技术就是利用超临界条件下的气体作萃取剂,从液体或固体中萃取出某些成分并进行分离的技术。
超临界条件下的气体,也称为超临界流体(SF),是处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上,以流体形式存在的物质。
通常有二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧化二氮(N2O)、乙烯(C2H4、三氟甲烷(CHF3)等。
超临界流体萃取的基本原理:当气体处于超临界状态时,成为性质介于液体和气体之间的单一相态,具有和液体相近的密度,粘度虽高于气体但明显低于液体,扩散系数为液体的10~100倍,因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力,能够将物料中某些成分提取出来。
并且超临界流体的密度和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加,极性增大,利用程序升压可将不同极性的成分进行分部提取。
提取完成后,改变体系温度或压力,使超临界流体变成普通气体逸散出去,物料中已提取的成分就可以完全或基本上完全析出,达到提取和分离的目的。
物质的四种状态(固态、液态、气态和超临界状态)随着它的温度和压力而改变。
以CO2为例,CO2在三相点(T)上,固、液、气三相共存的温度T(tr)为-56.4℃(217K),压力P(tr)为5.2×105Pa。
CO2的蒸气压线终止于临界点C(Tc=31.3℃,Pc=73.8×105Pa,ρc=0.47 g/cm3)。
超过临界点以上,液气两相的界面消失,成为超临界流体(SF)[2]。
SF的扩散系数(~10-4cm2/s)比一般液体的扩散系数(~10-5cm2/s)高一个数量级,而它的粘度(~10-4N s/m2)要低于一般液体(~10-3Ns/m2)一个数量级。
与液-液萃取系统相比,SF系统具有较快的质量传递和萃取速度。
因此能有效地穿入固体样品的空隙中进行萃取分离。
SF的密度随着温度和压力改变,导致它的溶解度参数(solubility parameter)的改变。
在较低的密度下,SF-CO2的溶解度参数接近己烷;在较高的密度下,它可接近氯仿。
因此控制SF的密度(温度和压力),可获得所需要的溶剂强度。
这种能力使得SF可任意改变溶剂强度而适合于不同的溶质。
一般而论,SF能有效地溶解非极性固体,它亦能按溶质的极性做选择性的萃取,这在分离和分析化学的领域用途很广。
CO2具有较低的临界温度和压力,且价格便宜,无毒,具有较低的活性,因此SF-CO2常被用来萃取非极性和略有极性的物质。
在超临界状态下,流体兼有气液两相的双重特点,既具有与气体相当的高扩散系数和低粘度,又具有与液体相近的密度和对物质良好的溶解能力。
其密度对温度和压力变化十分敏感,且与溶解能力在一定压力范围内出成比例,故可通过控制温度和压力改变物质的溶解度。
超临界流体已用于药物的提取合成分析及加工
中文名称:临界温度
英文名称:critical temperature
定义:临界点的温度。
水的临界温度为374.15℃。
定义或解释
①物质处于临界状态时的温度。
②物质以液态形式出现的最高温度。
③温度不超过某一数值,对气体进行加压,可以使气体液化,而在该温度以上,无论加多大压力都不能使气体液化,这个温度叫该气体的临界温度。
在临界温度下,使气体液化所必须的最小压力叫临界压力。
简单定义
使物质由气相变为液相的最高温度叫临界温度。
说明
①每种物质都有一个特定的温度,在这个温度以上,无论怎样增大压强,气态物质不会液化,这个温度就是临界温度。
降温加压,是使气体液化的条件。
但只加压,不一定能使气体液化,应视当时气体是否在临界温度以下。
因此要使物质液化;首先要设法达到它自身的临界温度。
水的临界温度为374℃,远比常温度要高,因此,平常水蒸汽极易冷却成水,有些物质如氨、二氧化碳等,它们的临界温度高于或接近室温,对这样的物质在常温下很容易压缩成液体。
有些物质如氧、氮、氢、氦等的临界温度很低,其中氦气的临界温度为一268℃。
要使这些气体液化,必须相应的要有一定的低温技术,以使能达到它们各自的临界温度,然后再用增大压强的方法使它液化。
②通常把在临界温度以上的气态物质叫做气体,把在临界温度以下的气态物质叫做汽体。
导体由普通状态向超导态转变时的温度称为为超导体的转变温度,或临界温度,用Tc 表示
答:对同一种物质来说,较高的饱和压力对应较高的饱和温度。
提高压力则可以提高液化温
度,使气体变得容易液化。
即在一定温度下,可以通过提高压力来使它液化。
但是,对每一种物
质来说,当温度超过某一数值时,无论压力提得多高,也不可能再使它液化。
这个温度叫“临界
在临界温度及临界压力下,气态与液态已无明显差别;超过临界压力时,温度降至临界温度
以下就全部变为液体,没有相变阶段和相变潜热。
反之的气化过程也相同。
对内压缩流程,液氧在装置内压缩到所需的压力后再在高压热交换器中复热气化。
如果液氧
的压缩压力低于临界压力(例如炼钢用氧压力3.0MPa),则在热交换器的气化过程中,有一段吸
收热量、温度不变的气化阶段,然后才是气体温度升高的过热阶段;如果液氧的压缩压力高于临
界压力(例如化学工业用氧压力6.0MPa或更高),则在热交换器的气化过程中,没有一个温度不
变的气化阶段。
这将影响高压热交换器的传热性能,在设计时需要充分考虑。