Рис. 3. Лабораторная установка гидрирования в присутствии
порошкообразного катализатора
На заводах Европы существуют фабрики по производству жирных
спиртов,
методом
прямого
гидрирования
жирных
кислот на
суспендированном катализаторе [3]. Изначально готовится суспензия
катализатора в жирных спиртах. Данный процесс осуществляют при
температуре 300
°
С и давлении 325 ат. Гидрогенизат отходит в отстойник.
Нижний слой с содержанием 30-40% катализатора, возвращается на р ецикл.
В таблице – 2 приведены показатели расхода сырья на 1 т спиртов.
Таблица – 2
Расчётные показатели сырья гидрогенизации жирных кислот до
высших жирных спиртов
Расходуемое сырьё
Количество
Жирные кислоты С
10
– С
20
, т
1,1
Водород, нм
3
285-310
Катализатор, кг
4-6
356
Электроэнергия, квт*ч
300-350
Пар, т
0,5-0,6
Вода, м
3
40-50
Тенденция к замене суспендированных катализаторов стационарными,
проявилась именно в производстве высших жирных спиртов методом
каталитической гидрогенизации. Применение катализаторов на стационарной
основе, позволяет исключить сложные первичные процессы приготовления
суспензии, удаление шлама катализатора. Здесь недостатком является
периодическая остановка процесса, для перегрузки катализатора. И для того
чтобы максимально продлить срок службы катализатора, необходимо
уделять особое внимание подготовке сырья. Сырьё одинакового качества
позволяет вдвое уменьшить расход катализатора [5].
Среди методов получения высших жирных спиртов следует выделить
ещё один – восстановление с помощью металлического натрия. Этот метод
нашёл широкое применение в странах западной Европпы в целях получения
ненасыщенных спиртов, а так же восстановление с помощью натрия
используют в Америке[3].
Обычно для такого процесса используют эфиры жирных кислот.
Триглицерид (или один из эфиров жирных кислот) обрабатывают
металлическим натрием в присутствии вторичного спирта.
Такая реакция ведётся при температуре около 40°С, имеется незначительный
избыток натрия. Алкоголяты спиртов которые образуются в ходе реакции,
подвергают гидролизу с образованием щелочного раствора натрия и спиртов.
Проведение такого процесса обеспечивает выход спиртов около 80-
95%. Преимуществами метода является простота обслуживания, а также
использование атмосферного давления. Вместе с рядом преимуществ
имеются и недостатки: ограниченность ресурсов и высокая стоимость
металлического натрия.
357
При изменении условий проведения процесса и состава самого сыр ья,
фракционный состав жирных кислот варьируется в достаточно широких
пределах. в свою очередь это позволит целенаправленно изменять ресурсы
получения высших жирных спиртов (С
7
-С
9
, С
10
-С
16
) идущих на производство
наиболее востребованных материалов промышленности, таких как
пластификаторы, поверхностно - активные вещества и т.д.
В настоящее время использование в кожевенной промышленности
жиров животного и растительного происхождения, почти полностью
заменено на использование синтетического жирующего материала для
жирования кожи, обладающими не только такими же свойствами, но
существенными преимуществами перед натуральными.
Качество продукции и вопросы, связанные с ним неразрывно связаны с
вопросами технологии. Применение для жирования кож хромового дубления
натуральных жиров и масел, а также эмульгаторов на их основе,
обеспечивает высокие упруго – пластические и эксплуатационные свойства
кожи. Однако дефицит натуральных жиров, высокая стоимость, а зачастую и
низкое качество ставят задачу замены их синтетическими жирующими
материалами, не уступающими по технологическим свойствам натур альным
[7].
Процесс переработки кожи и шкур включает в себя около 25
технологических и физических операций, требующих определённых затрат
сырья, в число которых входит большое количество химических веществ.
Поверхностно-активные вещества играют важную роль в ряде из них и
находят широкое применение в кожевенной промышленности. И анионные, и
неионные типы используются довольно широко, в то время как катионы
имеют более специализированное применение. Основными используемыми
анионными поверхностно-активными веществами являются сульфатные
масла, мыла, сульфатированные высшие спирты и алкилбензолсульфонаты.
Неионогенные соединения представляют собой в основном продукты
конденсации этиленоксида со вторичным спиртом, содержащим 11-15 атомов
углерода, или с октил- и нонилфенолом, с введением 7-10 оксиэтиленовых
единиц. Поверхностно-активные вещества используются на различных
этапах производства кожи. Их используют при замачивании,
обезволашивании, травке, дублении и окраске, где они служат в основном в
качестве вспомогательных средств обработки. Они находят более важное
применение при жировании, пропитке и отделке, где они становятся частью
отделочной композиции. Некоторые поверхностно-активные вещества, а
именно хромовые комплексы жирных кислот и перфтористых кислот и
алкенил- янтарная кислота, были использованы для придания
водоотталкивающих свойств коже. Исследования, проводимые в этой
области показывают многообещающие новые возможности использования
поверхностно-активных веществ в кожевенной промышленности [8].
Одна из наиболее остро стоящих задач двадцать первого века -
соответствовать растущему спросу на топливо для транспорта,
358
сельскохозяйственного использования, промышленных процессов и
домашнего использования, а также для обеспечения их устойчивого
производства из-за неизбежного истощения мировых ресурсов ископаемого
топлива, что подчеркивают высокие цены на нефть.
В настоящее время этанол является основным биотопливом во всем мире,
и его производят из сырья на основе сахара и крахмала, такого как сахарный
тростник, кукуруза, и сахарная свёкла. Однако у этанола есть существенные
недостатки, мешающие полноценно использовать его в роли добавок к
топливам. Например, его энергия плотность меньше, чем у бензина, и он
имеет тенденцию поглощать воду из окружающей среды, делает его более
коррозионным при хранении или транспортировке. По сравнению с этанолом
высшие спирты имеют ряд преимуществ, основными из которых являются
более высокая удельная энергия и меньшая гигроскопичность. Более того,
высшие спирты являются гибкими кислородсодержащими соединениями со
свойствами, которые допускают смешивание как с бензином, так и с
дизельным топливом [9, 10]. При использовании в виде смеси продукта,
высшие спирты могут снизить вредные выбросы, такие как CO
2
, NO
x
, SO
x
и
частицы, вызывающие смог, что делает их привлекательными
альтернативами. Кроме того, высшие жирные спирты с разветвленной цепью
(BЖCРЦ) имеют более высокие октановые числа, чем их аналоги с прямой
цепью, что приводит к меньшему шуму в двигателях [11]. Как превосходные
органические растворители и незаменимые химические материалы, BЖCРЦ
также широко используются в пластмассе, косметике, парфюмерии, в
производстве ароматизаторов, красок и смол, а также в органическом
синтезе. К примеру, изобутанол превращается в сложный эфир ацетата,
который широко используется в качестве растворитель лака, и изопр опанол
широко используется в синтезе гербицидов и в растворители для покрытий и
красок.
Высшие спирты, включая BЖCРЦ, в настоящее время производятся в
промышленных масштабах из олефинов в многоступенчатом процессе,
который включает реакцию оксо- (гидрокарбонилирования) и последующие
стадии гидрирования и разделения. Рынок ВЖС в настоящее время сильно
зависит от цен на нефть. Расширение рынка топливных присадок, вер оятно,
ускорился бы, если бы были продемонстрированы превосходные
характеристики и низкая стоимость продукции [12].
Исходя из вышесказанного, процесс гидрогенизации жир ных кислот в
присутствии катализатора и их производных, в ближайшее вр емя сохранит
своё приоритетное значение в области производства высших жирных
спиртов С
10
– С
20
.
Сделав вывод можно сказать, что в процессе определения оптимальных
параметров синтеза синтетических жирных спиртов методом гидрирования,
была определена эффективность катализаторов, используемых в данном
процессе. В результате был сделан анализ выхода и фр акционный состав, а
359
также физико-химические параметры жирных спиртов. Была рекомендована
лабораторная установка для синтеза жирных спиртов методом гидрирования.
Полученные высшие жирные спирты могут быть использованы в р азличных
областях химической промышленности.
Использованная литература
1. Нарзуллаева А.М., Фозилов С.Ф., Мавланов Б.А., Вохидов
Э.А.//Практическое значение синтеза высших жирных спиртов из вторичных
полиэтиленовых отходов. Инновационное развитие нефтегазовой отрасли,
современная энергетика и их актуальные проблемы. Материалы
международной конференции. Узбекистан. Ташкент – 2020.
2. Нарзуллаева А.М., Хужакулов К.Р., Фозилов С.Ф.// Анализ состава
различных нефтей и возможности использования твёрдого парафина в
получении синтетических жирных карбоновых кислот, Universum:
технические науки: научный журнал. – № 3(72). Часть 2. М., Изд. «МЦНО»,
2020. – 88 С.
3. Нарзуллаева А.М., Хўжақулов К.Р., Вохидов Э.А., Фозилов
С.Ф.//Физико-механические аспекты подготовительных к жированию
операций. Scientific achievements of modern society. Abstracts of VI
International Scientific and Practical Conference Liverpool, United Kingdom 5 -7
February 2020. с.1298-1305
4. Брунштейн Б.А., Клименко В.Л., Цыркин Е.Б. Производство спир тов
из нефтяного и газового сырья, Недра, Ленигрдад – 1964. 179-181 С.
5. Нарзуллаева А.М., Фозилов С.Ф., Мавланов Б.А., Вохидов Э.А.,
Практическое значение синтеза высших жирных спиртов из вторичных
полиэтиленовых отходов. Инновационное развитие нефтегазовой отрасли,
современная энергетика и их актуальные проблемы. Материалы
международной конференции. Узбекистан. Ташкент – 2020.
6. С.М. Локтев, В.Л. Клименко и др. высшие Жирные спирты., изд.
Химия., М., 1970. – 324С.
7. Камбаров К.И. Модификация синтетического жира применение его
для жирования кож//Диссертация на соискание ученой степениикандидата
технических
наук,
Киевский
технологический
институт
легкой
промышленности, Киев, 1984.
8. Филачионе, Е.М. Использование поверхностно-активных веществ
при дублении кожи. J. Am Oil Chem Soc. 48, 334–339 (1971).
9. Peralta-Yahya PP, Keasling JD (2010) Advanced biofuel production in
microbes. Biotechnol J 5:147–162
10. Connor MR, Liao JC (2009) Microbial production of advanced
transportation fuels in non-natural hosts. Curr Opin Biotechnol 20:307–315
11. Mainguet SE, Liao JC (2010) Bioengineering of microorganisms for C3 to
C5 alcohols production. Biotechnol J 5:1297–1308
360
12. Olson ES, Sharma RK, Aulich TR (2010) Higher-alcohols biorefinery:
improvement of catalyst for ethanol conversion. Appl Biochem Biotechnol 113–
116:913–932.
Do'stlaringiz bilan baham: |