Епоксидування олій надоцтовою кислотою - Автореферат

Нова епоксидуюча система повинна відповідати таким вимогам: забезпечувати отримання епоксидованих олій (ЕО) з високими технологічними характеристиками, не брати участі в процесі розкриття епоксидних кілець, бути дешевою та зручною у використанні. При цьому використання нової епоксидуючої системи неповинно приводити до суттєвих змін в технології діючого виробництва. Завданням досліджень є розробка нової ефективної каталітичної системи для процесу епоксидування; встановлення основних закономірностей перебігу реакції епоксидування (залежності швидкості і селективності процесу від температури, початкових концентрацій та співвідношення реагентів, концентрації каталізатора, часу реакції); встановлення оптимальних умов для економічно доцільного одержання епоксидованих олій, якість яких відповідає стандартам; внесення змін в технологію виробництва, пов‘язаних з використанням нової епоксидуючої системи і її дослідна перевірка. Зроблено порівняльний аналіз використання різних епоксидуючих систем для одержання епоксидованих олій і встановлено залежність між властивостями кислотного складника епоксидуючої системи і її ефективністю. Автор особисто виконав масив експериментальних досліджень, обробку і узагальнення даних, сформулював основні положеня дисертації і висновки, брав участь у дослідній перевірці результатів роботи на напівпромисловій установці.Для можливості порівняння експериментальних даних, одержаних при дослідженні епоксидуючих систем на основі надоцтової кислоти з результатами, отриманими при використанні епоксидуючої системи на основі мурашиної кислоти розроблено методику розрахунку селективностей процесу епоксидування за пероксидом водню і витратою подвійних зв‘язків на основі значень епоксидного (ЕЧ) і йодного (ЙЧ) чисел ЕО. Селективність утворення епоксидованої олії за подвійними зв‘язками вказує на ступінь участі подвійних зв‘язків олії в реакції і обчислюється як відношення епоксидного числа, одержаного в процесі епоксидування (ЕЧД), до теоретично можливого епоксидного числа, яке може бути одержане при епоксидування всіх реакційноздатніх подвійних зв‘язків (ЕЧТ). Селективність процесу епоксидування олій за пероксидом водню вказує на ефективність його використання і обчислюється як відношення кількості пероксиду водню витраченого на епоксидування, до загальної кількості витраченого в процесі пероксиду водню (ПВ). де: - об‘єм епоксидуючої системи, без каталізатора, см3;-початкова концентрація ПВ, моль/л;-кінцева концентрація ПВ, моль/л. При заміні ЕС в процесі епоксидування олій важливо, щоб фізико-хімічні показники якості ЕО відповідали ТУ 6-10-722-86 “Олії епоксидовані”, і при цьому забезпечувалась висока швидкість процесу епоксидування. Одержанні залежності ЕЧ і селективності реакції від концентрації пероксиду водню пояснюється двома причинами: 1) при концентрації ПВ до 9.2 моль/л швидкість реакції епоксидування є меншою за швидкість утворення надоцтової кислоти, тому утворена надкислота бере участь в розкладі епоксидних циклів; 2) при високих концентраціях ПВ він не встигає витрачатися на реакцію епоксидування, тому надлишок пероксиду водню розкладається.Аналізуючи сучасний стан справ пов‘язаних з синтезом епоксидованих олій, які існують на Бориславському ВАТ “Галлак” запропоновано використовувати в процесі епоксидування олій оцтову кислоту, або її ангідрид. Досліджено ефективність використання різних ЕС в процесі епоксидування олій. Запропоновано методику обчислення селективності процесу епоксидування за пероксидом водню і витратою подвійних зв‘язків. Встановлено оптимальні умови проведення процесу епоксидування олій епоксидуючою системою ОА:ПВ:КУ-2?8 (час, температура, СОА, СПВ, СКАТ). За оптимальних умов (Т=343К, Соа=2.10 моль/л, Спв=9.20 моль/л,Скат=10 г/100 мл, t=180 хв) отримуються епоксидовані олії з ЕЧ рівним 6.65 %.Розрахунок селективностей процесу епоксидування олій./ Пиріг О.Б., Піх З.Г., Добровольський І.В., Бугай Б.І. // Вісник Держ. ун-ту “Львів. політехн.” Хімія, технологія речовин та їх застосування.- Пиріг О.Б., Бугай Б.І., Копач Г.Є. Епоксидування соєвої олії надоцтовою кислотою.// Вісник Держ. ун-ту “Львів. політехн.” Хімія, технологія речовин та їх застосування.- Порівняння процесів епоксидування соєвої олії надмурашиною і надоцтовою кислотами, які утворюються in situ./ Пиріг О.Б., Бугай Б.І., Піх З.Г., Копач Г.Є.//Вісник Держ. ун-ту “Львів. політехн.”, до 125-річчя хіміко-технологічного факультету: Хімія, технологія речовин та їх застосування.

2. Основний зміст роботиОсновний зміст дисертації опублікований у роботах

1. Аналізуючи сучасний стан справ пов‘язаних з синтезом епоксидованих олій, які існують на Бориславському ВАТ “Галлак” запропоновано використовувати в процесі епоксидування олій оцтову кислоту, або її ангідрид.

2. Досліджено ефективність використання різних ЕС в процесі епоксидування олій. Як найбільш ефективну вибрано епоксидуючу систему ПВ:ОА. Доведено, що найкращим каталізатором для даної ЕС є іонообмінна смола КУ -2?8, яка дозволяє отримувати ЕО високої якості і при цьому не брати участі в процесах розкриття епоксидних циклів.

3. Запропоновано методику обчислення селективності процесу епоксидування за пероксидом водню і витратою подвійних зв‘язків. Критерій селективності використано при виборі оптимальних умов процесу епоксидування.

4. Встановлено оптимальні умови проведення процесу епоксидування олій епоксидуючою системою ОА:ПВ:КУ-2?8 (час, температура, СОА, СПВ, СКАТ). За оптимальних умов (Т=343К, Соа=2.10 моль/л, Спв=9.20 моль/л,Скат=10 г/100 мл, t=180 хв) отримуються епоксидовані олії з ЕЧ рівним 6.65 %.

5. Побудовано кінетичну модель реакції і обчислені її параметри: Еа=52 КДЖ/моль; k0=7.8?104 л/моль?хв. Адекватність моделі підтверджена розв‘язком прямої задачі хімічної кінетики, яка дозволяє обчислювати значення епоксидного і йодного числа епоксидованих олій за витратою пероксиду водню.

6. Виконано оптимізацію процесу епоксидування інших олій епоксидуючою системою ОА:ПВ:КУ-2?8. В результаті експериментів проведених за оптимальних умов для відповідних олій одержано наступні значення Е.Ч.: касторова-3.62 %, ріпакова - 4.75 %, льняна -8.49 %, соняшникова -6.39 %.

7. Нова епоксидуюча система випробувана на напівпромисловій установці ВАТ “Галлак”. Запропоновано технологічну схему процесу епоксидування олій досліджуваною ЕС в основу якої покладена схема діючого виробництва ЕО. Економічний ефект використання нової ЕС системи складає 569,47 грн/т. Досліджено можливість проведення процесу епоксидування олій безперервним методом.