临界温度和临界压力的定义

1、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

2、为 SCF!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 一一临界点，此处对应的温度和压力即是临界温度 (T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

3、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)1 一项新型提

4、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(T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

5、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 C (217K),压力P(tr)为5.2 X 105Pa CO2的蒸气压线终止于临界点 C(Tc=31.3C, Pc=73.8 x 105Pap c=0.47 g/cm3)超过临界点

6、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

7、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

8、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 Co 定义或解释 物质处丁临界状态时的温度。 物质以液态形式出现的最高温度。 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 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

9、，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374C,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，它们的临界温度高丁或接近室温，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、家等的临界温度很 低，其中家气的临界温度为一 268C。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。 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

10、界温度，用T c表示 什么临界温度、临界压力 ？ 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 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。 不同的物质具有不同的临界温度和临界压力，如表 7 7 所示。 表 7 7 部分物质的临界温度和临界压力 物质名 称 空气 Q HO NH CO 4 临界温 度/c -140.65 -140.75 -118.40 -146.9 0 374.15 132.40 31.00 -239.6 0 临界压 力 /MPa 3.868 3.876 5.079 3.394 2 2.565 11.580 7.530 1.320 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