Трансестерифікація тригліцеридів пропан-2-олом у присутності сульфатної кислоти

Abstract

Досліджено закономірності трансестерифікації тригліцеридів соняшникової олії пропан-2-олом, каталізованої сульфатною кислотою. Визначено вплив вмісту гомогенного кислотного каталізатора та мольного співвідношення тригліцериди соняшникової олії : пропан-2-ол на конверсію реагентів, селективність утворення діізопропілового етеру, кислотне число та колір продуктів реакції за йодною шкалою. Встановлено, що збільшення вмісту сульфатної кислоти в реакційній суміші від 1 до 3 мас. % веде до незначного зростання конверсії тригліцеридів та істотного підвищення конверсії пропан-2-олу. Подальше збільшення вмісту кислотного каталізатора спричиняє зниження конверсії як тригліцеридів, так і спирту. Співставлення отриманих результатів із даними щодо складу продуктів реакції дало змогу зробити висновок, що істотне підвищення конверсії пропан-2-олу при збільшенні вмісту сульфатної кислоти до 3–4 мас. % зумовлене зростанням селективності утворення діізопропілового етеру з 5 % при вмісті кислотного каталізатора 1 мас. % до майже 65 % при вмісті сульфатної кислоти 4 мас. %. Показано, що збільшення вмісту сульфатної кислоти в реакційній суміші також веде до підвищення кольору продуктів реакції за йодною шкалою практично в 5 разів, що також свідчить про перебіг побічних реакцій конденсації та осмолення за участю подвійних зв’язків вищих жирних кислот, які входять до складу тригліцеридів. Встановлено, що зі збільшенням вмісту кислотного каталізатора в реакційній суміші закономірно зростає кислотне число продуктів реакції. Показано, що значення кислотного числа продуктів реакцій визначається саме кількістю застосовуваного кислотного каталізатора. Показано, що активність сульфатної кислоти в реакції трансестерифікації тригліцеридів соняшникової олії є дещо нижчою за активність катіоніту КУ-2-8, який за однакових умов забезпечує більш ніж на 15 % вищу конверсію тригліцеридів при нижчому значенні кольору продуктів реакції за йодною шкалою та відсутністю перебігу побічної реакції утворення діізопропілового етеру. Зроблено висновок про ефективність застосування сульфатної кислоти як каталізатора трансестерифікації тригліцеридів пропан-2-олом.Transesterification of sunflower oil triglycerides with propan-2-ol catalyzed by sulfuric acid has been studied. The effect of the homogeneous acid catalyst content and the triglycerides of sunflower oil : propan-2-ol molar ratio on the reagents conversion, selectivity of diisopropyl ether formation, the acid number and the color of reactions products on the iodine scale was determined. It was established that an increase in the sulfuric acid content from 1 wt. % up to 3 wt. % leads to a slight increase in the triglycerides conversion and a significant increase in the propan-2-ol conversion. A further increase in the acid catalyst content causes a decrease in the conversion of both triglycerides and alcohol. Comparison of the obtained results with the data on the reaction products composition allowed us to conclude that a significant increase in the propan-2-ol conversion with an increase in the sulfuric acid content to 3–4 wt. % due to the increase in the diisopropyl ether selectivity formation from 5% by an acid catalyst content of 1 wt. % to almost 65% by a sulfuric acid content of 4 wt. %. It is shown that an increase in the sulfuric acid content in the reaction mixture also leads to a significant increase in the reaction product's color according to the iodine scale - almost 5 times, which also indicates the course of side condensation reactions with the double bonds of higher fatty acids participation, which are part of triglycerides composition. It is established that the reaction product's acid number regularly increases with an increase in the acid catalyst content in the reaction mixture. It is shown that the reaction products acid number value is determined by the amount of acid catalyst used. It is established that the activity of the sulfuric acid in the sunflower oil triglycerides transesterification reaction is slightly lower than the activity of cation exchange resin KU-2-8. The cation exchange resin under the same conditions provides more than 15% higher triglycerides conversion with a lower reaction product's color on the iodine scale value and the absence of a diisopropyl ether formation side reaction. It is concluded that using sulfuric acid as a catalyst for triglyceride transesterification by propan-2-ol is entirely possible.