文档介绍：超临界流体及其混合物的物理性质
2. 超(近)临界流体及其混合物的物理性质
化合物的热力学性质:
(1)P-V-T; L-L平衡和溶解度——热物性平衡性质
(2)导热系数、粘度、扩散系数——热物性传递性质
解决方法:
(1)试验——可靠。但化费高,耗时,高压实验困难更多。
(2)模型推算——合适而通用的模型有困难。
SCF推算的特点:
(1)在临界点附近,物性变化比较奇异,推算有困难,常常失效
(2)SCFE常用CO2, C2H4等非极性分子,而萃取物常常是有一定极性的分子,这种高度不对称会使得模型难以适应。
(3)被萃取物往往是多元组分,在凝聚相和流体间的分配难以预测。
对SCFE过程中用临界参数来计算EOS的参数,不尽适用,因为:
(1)因化合物分解,难以得到临界参数。
(2)试验困难,不能准确知道临界点。
(3)组分复杂,组分往往是很多化合物构成的混合物。
(4)边界的划分,常常把一组成分归为一类(虚拟组分)。
(5)组分、虚拟组分的化学性质常是未知。
鉴于上述原因,要求:
(1)应从纯组分的参数P-V-T数据、蒸汽压、液体摩尔体积和蒸发热数据获得。
(2)用来拟合纯组分参数的物理性质应该是容易测定的。
密度
PVT和密度计算:
混合物的PVT和密度计算,常由纯物质的状态方程式参数,结合混合规则得到混合物的参数后用状态方程计算
富含CO2混合物密度数据
第二组分
温度/ K
压力/ MPa
Xco2
密度误差/%
乙烷
245~400
3~35

乙烯
312~373
~26
0~

氮
250~330
2~33

水
323~498
~10
~

硫化氢
300~500
0~33

Joule-Thomson 系数
J-T效应:
理想气体:ηj,T=0 (膨胀对温度无影响)
实际气体: ηj,T >0 , p下降——T下降。
ηj,T <0 ,p下降——T上升。
J-T系数符号改变时的温度为转变温度,一般大于室温
SCF流体为高压流体,在减压过程中(节流,throttling),会出现温度下降的现象。因此,在超临界流体萃取过程中,减压阀常常会结霜,故需对节流阀进行加热,保障流道畅通。
粘度
单位面积的切变应力除以速度梯度
(1)粘度与温度有最小值,且P增加,最小值右移。
(2)温度小于最小值时,SCF类似于液体,温度增加,粘度下降。
(3)温度大于最小值时,SCF类似于气体,温度增加,粘度增加。
(4)在临界点处,变化的斜率大。
(5)压力对粘度的影响比较小,一般不超过1%。当p/pc>[(T/Tc)-1]时,应考虑压力对粘度的影响。
★在SCFE中,溶质的溶解度比较小,故主要取决于SCF的粘度,当溶质浓度增加时,则气相粘度和SCF粘度有差异。
★在低压区,粘度随压力下降明显。

1、气体导热系数——与能量的分子传递有关,因此与粘度、热容有关。在室温和常压下,~/()
导热系数与压力的关系
导热系数随压力的增加而增加
2、液体导热系数
(1)粘度大,导热系数大。
(2)压力对导热系数影响不大,压力达1000MPa时,导热系数才增加1~2倍。
与粘度相似:
(1)对比导热系数也有温度最小值,且p增加,最小值右移。
(2)最小值前,T增加,导热系数下降
(3)最小值后,T 增加,导热系数增加。
(4)在临界点附近,压力、温度对黏度的影响超出常规,变化大。
临界点附近导热系数的变化