Естерифікація ненасичених жирних кислот спиртами сивушної олії

Abstract

Мета дослідження полягала у встановленні закономірностей процесу естерифікації ненасичених жирних кислот спиртами сивушної олії, в тому числі індивідуальними 2-метилпропан-1-олом і 3-метилбутан-1-олом. Як каталізатори використовували катіонообмінну смолу КУ-2-8 і п-толуолсульфонову кислоту. Встановлено, що при естерифікації ненасичених жирних кислот 3-метилбутан-1-олом у присутності п-толуолсульфонової кислоти конверсія кислот за 40 хвилин реакції досягає 95,1%, тоді як у присутності катіонообмінної смоли вона становить 92,6% за 300 хвилин. За таких самих умовах конверсія ненасичених жирних кислот в реакції естерифікації 2-метилпропан-1-олом у присутності катіонообмінної смоли КУ-2-8 досягає лише 78,9% за 300 хв. Використання бензолу, який утворює потрійну азеотропну суміш бензол-спирт-вода, чинить різний вплив на рівноважну конверсію ненасичених жирних кислот при їх взаємодії з 2-метилпропан-1-олом і сивушною маслом. Максимальний ефект використання бензолу досягається при естерифікації ненасичених жирних кислот сивушною олією в присутності катіонообмінної смоли КУ-2-8: максимальна конверсія ненасичених жирних кислот становить 83,2%, а за відсутності бензолу вона досягає лише 22,6%. Виявлена екстремальна залежність конверсії ненасичених жирних кислот від співвідношення реагентів. Такі результати можуть бути пояснені тим, що в присутності надлишку сивушної олії збільшується частка спиртів, розчинних у воді, які погіршують відведення води з реактора і призводять до низької конверсії ненасичених жирних кислот. Низьке значення конверсії кислот при невеликому надлишку сивушної олії пов'язане зі зменшенням частки спиртів С2-С3, які також беруть участь в процесі естерифікації ненасичених жирних кислот і є більш реакційноздатними, ніж вищі спирти. Проведені дослідження показують доцільність використання як сировини для отримання естерів вищих жирних кислот таких речовин, як ненасичені жирні кислоти (відходи виробництва соняшникової олії) і сивушна олія (відходи виробництва етилового спирту) або індивідуальних C4-С5-спиртів.

The aim of the research was to determine the regularities for esterification process of an unsaturated fatty acids by the fusel oil alcohols, including by individual 2-methylpropan-1-ol and 3-methylbutan-1-ol. As catalysts for esterification process the cationexchange resin KU-2-8 and the p-toluenesulfonic acid were used. It was established that during the esterification process of an unsaturated fatty acids by 3-methylbutan-1-ol in the presence of p-toluenesulfonic acid the acids conversion in 40 minutes of the reaction reaches 95.1 %, while in the presence of cation exchange resin it reaches 92.6 % for 300 minutes. Under these same conditions an unsaturated fatty acids conversion for esterification reaction with 2-methylpropan-1-ol in the presence of cation exchange resin KU-2-8 reaches only 78.9 % in 300 min. The use of benzene which forms a triple benzene-alcohol-water azeotropic mixture has a different effect on the achieved equilibrium conversion of acids when they interact with 2-methylpropane-1-ol and fusel oil. The maximum effect of the use of benzene is achieved in the esterification process of an unsaturated fat ty acids by fusel oil in the presence of cation exchange resin KU-2-8: maximum conversion of unsaturated fatty acids is 83.2 %. In the absence of benzene it reaches only 22.6 %. Extreme dependence of an unsaturated fatty acids conversion on the reagents ratio was found. It is explained by the fact that in the presence of a high fusel oil excess the quotient of water-soluble alcohols increases. It worsens the drainage of water from the reactor and results in a low an unsaturated fatty acids conversion. The low value of the acids conversion by a small surplus of fusel oil is due to a decrease in the proportion of C2–C3 alcohols, which are also involved in the esterification process of an unsaturated fatty acids and are more reactive than higher alcohols. The accomplished studies show the expedience of using as a raw material for the production of esters of higher fatty acids of such substances as an unsaturated fatty acids (sunflover oil waste products) and fusel oil (waste of ethyl alcohol production) or of individual C4–C5 alcohols.