临界温度和临界压力的定义

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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，故称之为 SCF.自从 18

2、69 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

3、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

4、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

5、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5.2105Pa。CO2 的蒸气压线终止于临界点 C(Tc=31.3，Pc=73.8105Pa，c=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

6、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

7、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

8、为 374.15。定 义 或 解 释 物 质 处 于 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

9、。 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 ， 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

10、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 。 通 常 把 在 临 界 温 度 以

11、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 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

12、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 所示。表 7 部分物质的临界温度和临界压力物质名称 空 气 O2 N2 H2O NH3 CO2 H2临界温度/-140.65-140.75 -118.40-146.90 374.15132.40 31.00-239.60临界压力/MPa 3.8683.876 5.079 3.394 22.56511.580 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。