分离工程教学课件电子教案全套课件一.pptx

;目录;什么是超临界流体;超临界流体不是液体，也不是通常状态下的气体，是一种特定状态的流体; 超临界流体萃取（SFE，Supercritical Fluid Extraction）是利用流体在临界点附近所具有的特殊溶解性能而进行的一种化工分离过程。;超临界萃取的发展; ;1978年，德国建成了超临界流体萃取咖啡因的工业化装置； 1979年，美国的Kerr— McGee开发了超临界流体处理渣油的工业化装置。; ; 1822年，Cagniard de la tour 首次发现，在一定条件下，物质可实现从液体到气体的连续过渡，这就是最早观察到的临界现象（见图）。 1869年，英国皇家学院的Thomas Andrews 画出了CO2的Pr(P/Pc)—Tr(T/Tc)—ρr(ρ/ρc)状态图。;在临界点上：;;;Soave-Redlich-Kwong方程;Peng-Robinson方程;对于混合物，其混合规则为：;;物质在超临界流体中的溶解度计算; ; 对于反应式（1）的广义理解为：n=0时，意味着无缔合反应，仅有A的相平衡时，K不是无意义，而是K≡1。 若被萃取相中组分的摩尔浓度用x表示，超临界相中组分的摩尔浓度用y表示。;设溶剂为1；溶质为2；溶质与溶剂的反应物ABn为3，且认为y2很小，即溶质在超临界相中基本上以ABn的形式存在。则 （7） 令y3=y 则y1=(1-y) （8） 分逸度 可用下式表示： ;将式（9）、（10）代入（6），整理后得： (11） 将溶质在系统温度压力下的纯态定为标准态， 则 （12）;上式积分得: (14) 将式（12）、（14）代入式（11）得 (15) 上式中n可以是小数，因为在缔合时 n 个溶质分子可以共用一个溶剂分子结合。;当n=0时，即溶质与溶剂不缔合，k≡1。对于纯固体，则x2=1,γ2=1, 且 ，并假设组分2的摩尔体积不随压力变化，则式（15）变为：; 对于纯固体，其蒸汽压较低，所以φ2* ≈1，而在常压到100 atm范围内。Poynting修正数仍不大于2。因此φ2是导致增强因子增大的主要原因。例如萘-乙烯体系，在压???为 10 MPa时，萘在气相的逸度系数φ2＜＜1，使增强因子E高达25000。; 增强因子的计算归结为溶质组分在超临界流体中逸度系数的计算，而逸度系数的计算需通过合适的状态方程。如用SRK方程通过计算，得到的萘溶解度值与实验值相当一致。对三元体系也能很好地吻合，且发现，在低挥发性组分中加入挥发度相对较大的组分后，低挥发性组分的溶解度提高，在实际应用中就是加携带剂的作用。;部分物质的超临界参数;由上表中可见： 大部分碳氢化合物其临界压力在5MPa左右； 对低碳烃化物，如乙烯、乙烷等，其临界温度近常温，而环状的脂肪烃和芳香烃具有较高的临界温度； 水和氨具有较高的临界温度和压力，这是因为极性大和氢键的缘故； 二氧化碳具有温和的临界温度和相对较低的临界压力，为最常用的超临界流体； 对于临界温度在0～100℃范围的流体，适用于提取天然植物有效成分。 ; (1) 故压力微小变化可引起流体密度的巨大变化 (2) 扩散系数与气体相近，密度与液体相近。 (3) 密度随压力的变化而连续变化，压力升高，密度增加。 (4) 介电常数随压力的增大而增加。 这些性质使得超临界流体比气体有更大的溶解能力；比液体有更快的传递速率。;; 图中： E—S为恒温减压分离过程 D——P为恒压升温分离过程; 超临界萃取通常有四种工艺流程：;等温降压过程是应用最方便的一种流程。流体经升压后达到超临界状态，到达状态点1，流体经换热后进入萃取器与物料接触