Утилизация древесных железнодорожных шпал с использованием сверхкритического флюидного экстракционного процесса

Представлен альтернативный способ утилизации шпал, основанный на использовании сверхкритического флюидного экстракционного процесса. Обоснована его предпочтительность для систем "извлекаемое-экстрагент", проявляющих I–II типы фазового поведения. На примере сверхкритического флюидного экстракционного извлечения материала пропитки отработанных древесных железнодорожных шпал показана эффективность замены участвующего в качестве экстрагента диоксида углерода на пропан/бутановую смесь. Обеспечено желаемое изменение типа фазового поведения применительно к таким компонентам материала пропитки, как фенол, антрацен и нафталин. Исследованы фазовые равновесия термодинамических систем с участием диоксида углерода и пропан/бутановой смеси с одной стороны и таких компонентов каменноугольного масла, как фенол, антрацен и нафталин с другой. Предложенный способ обработки отработанных железнодорожных шпал позволяет выделить из них до 97 % по массе исходного материала пропитки.

1. Тунцев Д.В., Сафин Р.Г., Хайруллина М.Р., Китаев С.В., Хайруллина Э.Р. Утилизация отработанных деревянных шпал. Forestry Bulletin. 2017. Т. 21. № 2. С. 70—75.

2. Tuntsev D.V., Filippova F.M., Khismatov R.G., Timerbaev N.F. Pyrolyzates: products of plant biomass fast pyrolysis. Russian Journal of Applied Chemistry. 2014. Vol. 87. № 9. Р. 1367—1370.

3. Cosgrove D.J. Expansive growth of plant cell walls. Plant Physiology and Biochemistry. 2000. № 19. P. 109—124.

4. Gupta R.B., Shim J.J. Solubility in supercritical carbon dioxide. CRC Press. 2007. P. 909.

5. Margon V., Agarwal U.S., Peters C.J., de Wit G., van Kasteren J. M. N., Lemstra P.J. Phase equilibria of carbon dioxide with phenol and diphenyl carbonate. J. of Supercritical Fluids. 2003. Vol. 27. № 1. Р. 25—30.

6. Garcia-Gonzalez J., Molina M.J., Rodriguez F., Mirada F. Solubilities of phenol and pyrocatechol in supercritical carbon dioxide. J. Chem. Eng. Data. 2001. Vol. 46. P. 918—927.

7. Goodarznia I., Esmaeilzadeh F. Solubility of anthracene, phenanthrene and carbazole mixture in supercritical carbone dioxide. J. Chem. Eng. Data. 2002. Vol. 47. № 2. P. 333—338.

8. Хазипов М.Р. Термодинамические характеристики систем процесса сверхкритической флюидной регенерации ионообменного и никель-молибденового катализаторов. Дисс. … канд. техн. наук. Казань, 2019. 16 С.

9. Jaddoa A.A., Zakharov A.A., Bilalov T.R., Nakipov R.R., Gabitov I.R., Zaripov Z.I., Gumerov F.M. Some thermodynamic processes of anthracite-carbon dioxide mixture in supercritical fluid state. Russian J. of Physical Chemistry B. 2016. Vol. 10. № 8. Р. 1180—1190.

10. Антрацен. https://ru.m.wikipedia.org.

11. Yong Y., Xin S, Zongliang F, Dongliang W, Jiyan L. Numerical investigation of naphthalene deposition dynamics during CO2leakage. Journal of Greenhouse Gas Control. 2020. Vol. 92. P. 1—9.

12. Najour G.C., Kino Jr. A.D. High pressure vapor-liquid equilibrium measurements of carbon dioxide with naphthalene and benzoic acid. Fluid Phase Equilibria. 2007. Vol. 260. P. 60—64.

13. Нафталин. https://ru.m.wikipedia.org.

14. Gumerov F.M, Farakhov M.I., Khayrutdinov V.F., Gabitov, R.F., Zaripov Z.I. , Khabriyev I.S., Akhmetzyanov T.R. Improvement of functionality of carbonate macadam via supercritical fluid impregnation with bituminous compounds. Russian Journal of Physical Chemistry B. 2016. Vol. 10. № 7. P. 1053—1061.

15. Martıinez F., Martin A., Asencio I., Rincon J. Solubility of Anthracene in Sub- and Supercritical Propane. J. Chem. Eng. Data. 2010. Vol. 55. № 3. P. 1232—1236.

16. Khairutdinov V.F., Gumerov F.M.. Zaripov Z.I., Khabriev I. Sh., Yarullin L. Yu., Abdulagatov I.M. Solubility of naphthaline in supercritical binary solvent propane+n-butane mixture. J. of Supercritical Fluids. 2020. Vol. 156. P. 1—14.

17. Tobaly P., Marteau P. High-Pressure Phase Diagrams of Propane + Decahydro naphthalene and Propane + Naphthalene Mixtures. J. Chem. Eng. Data. 2004. Vol. 49. Р. 795—799.