CC BY
23
УДК 536.63
Ameer Abed Jaddoa, И. Р. Габитов, Р. Р. Накипов, З. И. Зарипов
ИЗОБАРНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ АНТРАЦЕНА В ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР ОТ 303К ДО 613К
ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ
Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, антрацен, бинарная смесь, теплоемкость.
Приведены результаты измерений изобарной теплоемкости антрацена в интервале температур 303-613 К.
Keywords: supercritical carbon dioxide, anthracene, binary mixture, heat capacity.
This article presents the results of isobaric heat capacity measurements ofanthracene in the range of temperatures 303613 K.
Введение
Современные химическая и нефтехимическая промышленности характеризуются широким использованием катализаторов, которые, наряду со своими достоинствами, имеют всем известные недостатки. Одним из таких недостатков катализаторов является их так называемое «старение» - процесс снижения активности катализатора в результате изменения структуры поверхности, а также за счет адсорбции на поверхности побочных продуктов реакции, блокирующих активные центры. Таким образом, активность катализатора может снизиться до неприемлемых значений. Для эффективного продолжения работы катализатора проводят его регенерацию. К традиционным методам регенерации относят:
1. окислительный метод (выжигание отложений). Недостатками такого метода являются: высокая температура, а также безвозвратная потеря активности в связи со спеканием частиц активного компонента.
2. обработка водяным паром [1]. Данный метод также связан с большими энергозатратами и способен привести к необратимой потере активности вследствие изменения кристаллической структуры носителя и/или активного компонента.
Особую популярность в настоящее время приобретает метод регенерации катализаторов с использованием сверхкритического флюидного экстракционного процесса. Уникальные свойства СКФ сред [2] обеспечивают снижение энергозатрат на регенерацию в 2 раза [3], а также увеличение количества возможных регенерационных циклов [4]. Одним из основных недостатков данного метода является отсутствие данных по теплофизических свойствам систем, участвующих в процессе, при СКФ параметрах: теплоемкость, теплота растворения и растворимость дезактивирующих катализатор отложений в СКФ растворителях.
Настоящая статья посвящена исследованию изобарной теплоемкости одного из дезактивирующих веществ - антрацена.
Теплофизические свойства полициклических ароматических углеводородов, в том числе и антрацена, одного из дезактивирующих катализатор вещества в процессах гидрирования диеновых углеводородов и гидроочистки керосина, исследованы подробно [5-13]. Теплоемкость чистого антрацена
измерена различными авторами. Исследования теплоемкости антрацена охватывают как область кристаллического состояния [5-10,13], так и высокотемпературную область жидкого состояния [11,13]. ИШеЪгаМ и др. [5] измерили теплоемкость антрацена в интервале температур Т = 293 ^593 К. В [6] получены данные в низкотемпературной области от 94 К до 297К. Р. воигеог [6], Яааотзка [9] и Бигирг [11] уточнили данные [5,6]. По данным [5,7,11] были предложены рекомендуемые значения теплоемкости в области жидкого состояния, вплоть до 803К [4]. В 2003 году была опубликована статья Л.Я^аБ [11], результаты которой плохо согласуются с данными [5-7,9-11]. Данных по теплоемкости антрацена при высоких давлениях нет, за исключением [8].
Материалы и методы исследования
Исходные вещества, использованные в исследовании, имеют следующие характеристики: ди-оксидуглерода, отвечающий ГОСТ 8050-85 (серти-фикаткачества №2052) с 99.995 % объемнымсодер-жанием СО2; антраценмаркиантраценСЛ8-код 12012-7 фирмы «АсгоБО^атсБ» чистотой 99%.
Определение концентрации СО2 в бинарной смеси проводилось весовым способом. Взвешивание осуществлялось на аналитических весах модели ВЛА-200 и электронных весах «МейегРМ 600».
Экспериментальная часть
Исследования изобарной теплоемкости в указанном диапазоне температур и давлений проводились на автоматизированной экспериментальной установке, построенной на базе динамического сканирующего калориметра ИТ-с-400. Подробное описание установки опубликовано ранее [14, 15].
Результаты контрольных измерений теплоемкости н- бутилового спирта (пс20=1.3995, р25=809.5 кг/м3) при давлениях до 30 МПа и сравнения с литературными данными (рис.1) показали отклонения от литературных данных в пределах суммарных ошибок измерения. Отклонения по СР для н-бутилового спирта 2-3% от [16,17]. Доверительные границы общей погрешности измерений (Р=0.95) теплоемкости не превышают + 2%.
Рис. 1 - Результаты контрольных измерений изобарной теплоемкости н-бутилового спирта и сравнения с литературными данными: 1 - автор, 2 - [17, 18]
Результаты и обсуждение
Как видно, из рис. 2, значения Ср кристаллической фазы, полученные в работе, ниже данных [7] в среднем на 7 %. В тоже время согласуются в пределах погрешности с литературными данными
[9,10].
С ростом температуры более 390К наблюдается некоторое понижение теплоемкости в узком диапазоне 390-490К, которое может быть вызвано испарением влаги, содержащейся в образце при нагревании [10].
Рис. 2 - Теплоемкость антрацена по данным различных авторов: ♦ - настоящая работа; А - [9]; 0- [11]; □- [12]; о- [13,14]
Теплоемкость жидкого антрацена в интервале температур Т =492-592 К, полученная в работе отличается от данных [11,12] не более, чем на 2% с,
за исключением области фазового перехода 1 рода кристалл - жидкость (Т=489-533К).
Заключение
В результате проведенного исследования получены новые данные по изобарной теплоемкости антрацена в диапазоне температур 303-613К при атмосферном давлении, которые были сравнены с имеющимися в литературе. Максимальное отклонение от литературных данных не превышает 2%, за исключением области фазового перехода.
Литература
1. Temkin, O. Soros Educational Journal, 1, 57-65 (1996);
2. Гумеров Ф.М., Сабирзянов А.Н., Гумерова Г.И. Суб- и сверхкритические флюиды в процессах переработки полимеров. «ФЭН», Казань, 2007. 306 с.
3. T. R. Bilalov, F. M. Gumerov, F. R. Gabitov, Kh. E. Kharlampidi, G. I. Fedorov, A. A. Sagdeev, R. S. Yarullin,
1. A. Yakushev.RussianJournalofPhysicalChemistryB,3, 7, 80-92 (2009);
4. ГумеровФ.М., СагдеевА.А., БилаловТ.Р. идр. Катализаторы: регенерациясиспользованием сверхкритического флюидного СО2-экстракционного процес-са.«Бриг»,Казань, 2015. 264 с.
5. J. H. Hildebrand, A. D. Duschak, A.H.Foster, C. W. BeebeJ. Am. Chem. Soc, 39, 2293-2297 (1917);
6. H.M.Huffman, G.S.Parks, M.Barmore.J. Am. Chem. Soc., 53, 3876-3888 (1931);
7. P. Goursot, H. L. Girdhar, and Edgar F. Westrum, Jr. The Journal of Physical Chemistry, 74, 12, (1970);
8. R.G. Ross, P. Andersson, G. Bäckström. MolecularPhysics,38, 2, 527-533 (1979);
9. M. RadomskaandR. Radomski. Thermochim. Acta, 40, 405-414 (1980);
10. Шелудяк Ю.Е., Кашпоров Л.Я. и др. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. НПО "Ин-формТЭИ",М., 1992.
11. Durupt, N.; Aoulmi, A.; Bouroukba, M.; Rogalski, M. Thermochim. Acta, 260, 87-94 (1995);
12. Liessmann G., Schmidt W.,Reiffarth S. Data compilation of the SaechsischeOlefinwerkeBoehlen, Germany, 46 (1995);
13. A.Rojas, E. Orozco. ThermochimicaActa, 405, 93-107(2003);
14. R.A. Usmanov, R.R. Gabitov, Sh.A. Biktashev, F.N. Shamsetdinov, F.M. Gumerov, F.R. Gabitov, Z.I. Zaripov, R.A. Gazizov, R.S. Yarullin, I.A. Yakushev. // Russian Journal of Physical Chemistry B, 5, 8, 1216-1227 (2011);
15. F.N. Shamsetdinov, Z.I. Zaripov and al. Monograph Liquid fuels: types, properties and production. Chapter 3: High Yield Biofuel Production from Vegetable Oils with Supercritical Alcohols.Nova Science Publishers, NY, 2012;
16. Я. М. Назиев, А. Н. Шахвердиев, М. М. Баширов, Н. С. Алиев.ТВТ,32, 6. 936c. (1994);
17. З.И. Зарипов, С. А. Бурцев, А. В. Гаврилов, С. А. Була-ев, Г. Х. Мухамедзянов.Вестник Казан. технол. ун-та,1,
2, 208-212 (2002);
© Альбуали Амир Абед Джаддоа - асп. каф. теоретических основ теплотехники КНИТУ, [email protected]; И. Р. Габитов - асп. той же кафедры, [email protected]; Р. Р. Накипов - асп. той же кафедры, [email protected];
З. И. Зарипов - д-р техн. наук, проф. той же кафедры, [email protected];
© Ameer Abed Jaddoa - Ph.D. student of Theoretical foundations of Thermal Engineering department, KNRTU;[email protected]; 1 R. Gabitov - Ph.D. student of Theoretical foundations of Thermal Engineering department, KNRTU; ,[email protected]; R. R. Nakipov - Ph.D. student of Theoretical foundations of Thermal Engineering department, KNRTU;[email protected]; Z. 1 Zaripov - prof .the same department, [email protected].
