CC BY
26
УДК 536.632
Альбуали Амир Абед Джаддоа, И. Р. Габитов, Д. Ю. Саламатов, З. И. Зарипов
КОЭФФИЦИЕНТЫ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДА
В ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР 283-363 К ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ
Ключевые слова: коэффициент теплопроводности, диметилсульфоксид, сверхкритический флюид, антрацен, регенерация
катализатора.
Получены новые данные по коэффициентам теплопроводности диметилсульфоксида в указанной области изменения параметров состояния.
Key words: thermal conductivity, dimethyl sulfoxide, supercritical fluid, anthracene, catalyst regeneration.
The new data on thermal conductivity of dimethyl sulfoxide have been obtained in the abovementioned range of state parameters.
Введение
Практически любое современное химическое, нефтехимическое или нефтеперерабатывающее производство не обходится без применения катализаторов. В зависимости от процесса катализаторы способны увеличивать скорость или обеспечивать полноту протекания реакции, снижать режимные параметры процессов и т.д. Однако использование катализаторов влечет за собой необходимость их регенерации в виду потери активности из-за осаждения на поверхности катализатора побочных продуктов реакции, блокирующих активные центры. Традиционными методами регенерации являются: окислительный метод (метод выжигания отложений) характеризуется высокими температурами и безвозвратной потерей активности из-за спекания частиц; метод обработки водяным паром [1] также характеризуется высокими энергозатратами и безвозвратной потерей активности в связи с изменением кристаллической структуры
носителя.
С получением достаточных знаний о сверхкритическом флюидном состоянии веществ, появился и получил широкое распространение метод регенерации катализаторов с использованием сверхкритического флюидного СКФ
экстракционного процесса. Популярность данного метода регенерации определило двукратное снижение энергозатрат на регенерацию и увеличение количества возможных
регенерационных циклов. Причиной указанных преимуществ являются уникальные свойства сверхкритических флюидов: низкое значение кинематической вязкости (на 1-2 порядка ниже значений для жидкостей) и высокая растворяющая способность [2]. Недостатком метода является отсутствие данных по теплофизическим свойствам систем, участвующих в процессе при СКФ параметрах.
На кафедре «Теоретических основ теплотехники» исследуется процесс регенерации никель-молибденовых катализаторов гидроочистки керосина с помощью СКФ экстракционного процесса [3]. В качестве растворителя был выбран
диоксид углерода. Однако неполярный СО2 имеет ограниченную по отношению к полярным веществам растворяющую способность и слабо растворяет полярные вещества. Данную проблему решают с помощью добавления полярного сорастворителя [4], увеличивающего растворяющую способность. В [3] представлены результаты сравнения различных полярных сорастворителей, где наилучший результат по извлечению коксовых отложений показал диметилсульфоксид. Данный сорастворитель имеет наибольшую полярность (13,5*10-30 Кл*м) по сравнению с другими (этанол, метанол, ацетон, хлороформ).
В связи с этим в качестве сорастворителя был выбран диметилсульфоксид, исследование коэффициентов теплопроводности которого является целью настоящей работы.
Материалы и методы исследования
Диметилсульфоксид, использованный в исследовании - химически чистый ТУ 6-09-3818-89 с изм. №1. Партия № 49. Произведен ООО «СПЕКТР-ХИМ».
Плотность и показатель преломления исследуемого вещества приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики исследуемых компонентов
Исследуемое вещество Показатель преломления nD25 Плотность р25, кг/м3
Диметилсульфоксид 1.4731 1,096
Экспериментальная часть
Эксперименты по определению коэффициентов теплопроводности были проведены на экспериментальной установке, реализующей метод нагретой нити. Схема установки, её основные элементы, а также методика измерения были описаны ранее [5, 6]. Работоспособность установки была неоднократно подтверждена контрольными измерениями коэффициентов теплопроводности эталонных жидкостей [7].
Результаты и обсуждение
Полученные в ходе проведения измерений результаты, приведены на рисунке 1 в виде зависимостей коэффициента теплопроводности от температуры.
0.21
0.2
гЧ 0.19
0 и
f,
H 0.17
W
0.16
0.15
270 290 310 330 350 370
Температура,К
Рис. 1 - Зависимость коэффициента теплопроводности диметилсульфоксида к (Вт (м-К)"1) от температуры
Резкое падение теплопроводности исследуемого вещества в диапазоне температур 280-305К обуславливается фазовым переходом
диметилсульфоксида, имеющего температуру плавления равную 292,15 К.
В оставшемся диапазоне температур зависимость имеет характерный для большинства жидкостей линейный вид: с увеличением температуры теплопроводность падает.
Заключение
Настоящая работа была посвящена исследованию коэффициентов теплопроводности диметилсульфоксида в диапазоне температур 283363 К при атмосферном давлении. Полученная в ходе исследования зависимость имеет характерный вид, аномалия в виде резкого снижения теплопроводности в диапазоне 280-305 К на рис.1 объясняется наличием фазового перехода в указанной области температур.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-1900749).
Литература
1. Temkin, O. Soros Educational Journal, 1, 57-65 (1996);
2. Ф.М. Гумеров, А.Н. Сабирзянов, Г.И. Гумерова. Суб- и сверхкритические флюиды в процессах переработки полимеров. «ФЭН», Казань, 2007. 306 с.
3. Ф.М. Гумеров, А.А. Сагдеев, Т.Р. Билалов и др., Катализаторы: регенерация с использованием сверхкритического флюидного СО2-экстракционного процесса. «Бриг», Казань, 2015. 264 с.
4. Ф.М. Гумеров, Р.Ф. Яруллин, The chemical journal , 10, 26-30 (2008);
5. F.N. Shamsetdinov, Z.I. Zaripov, F.M. Gumerov, F.R. Gabitov, I.M. Abdulagatov, M.I. Huber, A.F. Kazakov. International journal of refrigeration, 36, 4, 1347-1368 (2013);
6. Ф.Н. Шамсетдинов, З.И. Зарипов, А.Х. Садыков, Г.Х. Мухамедзянов, Вестник Казан. технол . ун-та, 14, 230234 (2011);
7. И.Р. Габитов, Р.Р. Накипов, З.И. Зарипов, Вестник Казан. технол . ун-та, 14, 230-234 (2011);
© Альбуали Амир Абед Джаддоа - аспирант каф. теоретических основ теплотехники КНИТУ, [email protected]; И. Р. Габитов - аспирант той же кафедры, [email protected]; Д. Ю. Саламатов - студент той же кафедры, [email protected]; З. И. Зарипов - д-р техн. наук, проф. той же кафедры, [email protected].
© Albuali Ameer Abed Jaddoa - post-graduate student of Heat engineering department, KNRTU, [email protected];
I R. Gabitov - post-graduate student of the same department, [email protected]; D. Yu. Salamatov - undergraduate student of the same department, [email protected]; Z. I Zaripov - doctor of technical sciences, professor of the same department, [email protected].
