Спосіб переробки олій та жирів на азотвмісні речовини “інко”

Спосіб переробки олій та жирів в азотовмісні речовини шляхом обробки попередньо отриманих з олій та жирів ефірів жирних кислот, амінами при підвищених температурах відрізняється тим, що обробку амінами проводять в одну стадію, використовуючи як ефіри триацилглщерини олій та жирів, які перемішують з амінами, підтримуючи мольне відношення триацилглщерини аміни рівним 1 1-3, температуру 50-160°С протягом 30-150 хв Винахід відноситься до технологи переробки олій рослинного та жирів тваринного походження, їх сумішей в азотовмісні речовини, які можуть бути використані в засобах технічного та побутового призначення як адсорбційні поверхнево-активні речовини Відома переробка олій та жирів в азотовмісні речовини шляхом попереднього отримання із них жирних кислот з наступною взаємодією з амінами, наприклад, етилендіаміном, 2-аміноетилетилендіаміном (Bloch М u a Neue Erkenntnisse uber Imidasoline und da von abgeleitete Amphotenside // Fette, Seifen, Anschtnchmittel - 1971 - В 73, # 3 s 175-177, Ельдерфильд Р Гетероциклические соединения - T 5 - M Иностранная литература, 1961 - С 602) при температурах, які досягають 280-300°С протягом 6-20 год у присутності розчинників та каталізаторів Ще один спосіб висвітлений в (Файнгольд С , Кууск Ф , Кийк X Химия анионннх и амфолитних поверхностно-активных веществ / Под ред С Файнгольда - Таллин Валгус 1984 - С 220) Згідно З ЦИМ способом, для отримання адсорбційних поверхнево активних азотовмісних речовин використовують метилові ефіри жирних кислот Процес проводять спочатку при температурах 100215°С, а потім - при температурі 225°С в присутності оксиду кальцію, як каталізатора, підтримуючи мольне відношення ефір амін рівним 1 З Промисловий спосіб переробки олій та жирів в азотовмісні речовини описано в (Бухштаб З І, Мельник А П , Ковалев В М Технология синтетических моющих средств - М Легбытпромиздат 1988 - С 138-139) Згідно з промисловим способом, адсорбційні поверхнево-активні азотовмісні речовини отримують в три стадії шляхом взаємодії жирних кислот з амінами, підтримуючи мольне відношення жирна кислота амін рівним 1 1,1-1,3, температуру на першій стадії 25-90°С, на другій - 90-160°С і на третій - 140-260°С протягом 6-8 год Найбільш близьким способом до запропонованого є спосіб, який висвітлено в а с СРСР №296800 МПК5 СЮМЗ/16, СЮМЗ/26 Згідно зі способом-прототипом для отримання адсорбційних поверхнево активних азотовмісних речовин використовують етилові ефіри аліфатичних жирних кислот з 1-20 атомами вуглецю в присутності 10-40% (до маси ефіру) катюнообмінної смоли КУ-2-8, підтримуючи мольне відношення ефір етилендіамін рівним 1 6-10, температуру реакції 115-120°С протягом 6 год При цьому ступінь перетворення ефірів в азотовмісні речовини становить 65-75% від теоретичного, а їх адсорбційна активність оцінена швидкістю корозії Недосконалість способу-прототипу полягає у тому, що - для отримання адсорбційних поверхнево активних азотовмісних речовин із олій та жирів попередньо із них отримують етилові чи метилові ефіри жирних кислот, що пов'язано з ускладненням технології за рахунок додаткової стадії, - при використанні етилових чи метилових ефірів жирних кислот після їх взаємодії, крім адсорбційних поверхнево активних азотовмісних похідних жирних кислот, виділяється ще й етанол чи метанол, які необхідно ВІДДІЛИТИ від продуктів реакції, що також ускладнює технологію, - в процесі утворюються пожеженебезпечні і отруйні речовини, зокрема метанол, - при переробці підтримують мольне відношення ефір-амін рівним 1 6-Ю, - при переробці ступінь перетворення ефірів в адсорбційні поверхнево-активні азотовмісні ПОХІДНІ жирних кислот становить всього 65-75% 1 CM о 00 со 38027 Задача способу полягає у спрощені технології, підвищенні ступеня перетворення та ефективності переробки олій і жирів в адсорбційні поверхневоактивні азотовмісні речовини. Поставлена задача досягається тим, що на відміну від відомого способу переробки олій та жирів в азотовмісні речовини шляхом обробки ефірів жирних кислот амінами при підвищених температурах, в запропонованому обробку амінами проводять в одну стадію, використовуючи як ефіри триацилгліцерини олій та жирів, підтримуючи мольне відношення триацил-гліцерини:аміни рівним від 1:1 до 1:3, температуру 50-160°С протягом 30-150 хв. Як аміни використовують етилендіамін, діетилентриамін, триетилентетрамін, р-(нітрилоетилен)діетилентриамін, тетраетиленпентамін, тетраетиленпєнтамін, поліетиленполіаміни. Характеристика використаних амінів наведена в табл. 1. Як триацилгліцерини використовують триацигліцерини олій та жирів, характеристика яких наведена в табл. 2. Суть способу полягає в тому, що олію чи жир поміщають в реактор, який обладнаний оболонкою, мішалкою, патрубками загрузки реагентів та вигрузки продуктів реакції, подачі та виходу теплоагента, засобами контролю температури, куди, при перемішуванні, прибавляють необхідну кількість аміну, підтримуючи температуру 50-160°С. Перемішування суміші проводять протягом 30120 хв. і отримують адсорбційні поверхнево-активні азотовмісні речовини. Закінчення процесу визначають за ступенем перетворення та захисним ефектом. При цьому, при мольних відношеннях реагентів 1:1 та 1:2 отримують суміш адсорбційних поверхнево активних азотовмісних речовин та моно-, діацилгліцеринів, а при мольному відношенні 1:3- азотовмісні речовини. Суттєва новизна даного способу переробки олій та жирів в адсорбційні поверхнево-активні азотовмісні речовини полягає в тому, що на відміну від відомого способу: - олії та жири переробляють в азотовмісні речовини в одну стадію замість трьох, порівняно з промисловим способом; - процес проводять при температурі 50-160°С; - тривалість процесу становить 30-150 хв.; - мольне відношення триацилгліцерини:амін підтримують від 1:1 до 1:3; - ступінь перетворення амінів в адсорбційні азотовмісні речовини досягає 90-98%; - при мольних відношеннях триацилгліцерин:амін 1:1 та 1:2 отримують суміш адсорбційних поверхнево активних азотовмісних речовин з діацилгліцеринами та моноацилгліцеринами, де останні також є поверхнево активними речовинами і можуть бути застосовані як емульгатори (Бухштаб 3. И., Мельник А.П., Ковалев В.М. Технология синтетических моющих средств. - М.: Легбытпромиздат, 1988. - С. 158). Винахідницький рівень даного способу переробки олій та жирів в адсорбційні поверхнево-активні азотовмісні речовини полягає в тому, що відразу в одну стадію шляхом перемішування олій та жирів з амінами без застосування розчинників, каталізаторів і шкідливого та пожеженебезпечного метанолу чи етанолу отримують адсорбційні позерхнево-активні азотовмісні речовини або їх суміш з моно-, діацилгліцеринами, які є емульгаторами, тобто також поверхнево-активними речовинами. Як азотовмісні речовини, так і моно-, діацилгліцерини використовують в складі миючих засобів (Бухштаб З.И., Мельник А.П., Ковалев В.М. Технология ...) та як адсорбційно активні речовини в складах засобів для захисту від корозії (прототип). При переробці олій та жирів запропонованим способом утворюються азотовмісні речовини, які забезпечують високий технічний ефект за рахунок високого ступеня перетворення вихідної сировини та високого захисного ефекту при захисті металів від корозії. Ступінь перетворення СП сировини оцінювався відношенням між різницею початкового вмісту Со сировини і її вмістом на даний момент С т до початкового вмісту: СП=(Со-Ст)ЮО/Со. Вміст сировини оцінювався в реакційній масі титруванням амінів 0,1 М розчином соляної кислоти в 2-пропанолі в присутності бромкрезолового синього як індикатору. Для аналізу використовували 0,3-0,5 г реакційної маси в 50 мл 2-пропанолу, які вносили в титрувальну колбу місткістю 100-200. Кінець титрування визначався за зміною синьофіолетового забарвлення розчину в жовтуватий. Характеристику жирової сировини оцінювали ефірним числом та числом нейтралізації виділених з них жирних кислот (Тютюнников Б.Н. Химия жиров. - М.: Пищепромиздат, 1974). Захисний ефект З, який характеризує адсорбційну здатність поверхнево-активних азотовмісних речовин від корозії, визначали методом поляризаційного опору (Антропов Л.И., Герасименко М.А., Герасименко Ю.С. Определение скорости коррозии и еффективности ингибиторов методом поляризационного сопротивления // Защита металлов. - 1966. - Т. 2. - № 2. С. 115-121) за формулою: 3=(Кс-Кп)100/Кс, де Кс- швидкість корозії стандартного середовища (3% NaCI в воді) за ГОСТ 4233-77, мм/рік; Кп - швидкість корозії при внесенні в стандартне середовище отриманого продукту в концентрації 200 мг/л, мм/рік. В табл. З наведені приклади, які характеризують переваги запропонованого способу переробки олій та жирів в азотовмісні речовини порівняно з прототипом. В цій таблиці наведено вплив мольного відношення реагентів, температури та тривалості на ступінь перетворення і захисний ефект адсорбційних поверхнево-активних азотовмісних речовин. Приклади 1-6 характеризують вплив тривалості на процес протікання переробки олій та жирів. З цих прикладів випливають допустимі межі запропонованого способу з цього параметру. Приклади 7-10 характеризують вплив температури на ступінь перетворення і захисний ефект і доказують допустимі межі за температурою.Приклади 11-14 вказують на вплив мольного відношення реагентів на ступінь перетворення сировини в адсорбційні поверхнево-активні азотовмісні речовини та захисний ефект, з яких випливають не тільки допустимі межі, але й переваги перед прототипом. Приклади 15-21 підтверджують досягнення високого технічного ефекту при застосуванні різних амінів та інших олій і жирів. 38027 Із співставлення запропонованого способу з прототипом видно, що в умовах, які пропонуються, при використанні безпосередньо олій та жирів, ступінь перетворення вихідної сировини вищий на 27% порівняно з прототипом, а отримані продукти проявляють високий захисний ефект, що також зумовлює його суттєві переваги. Таблиця 1 Характеристика амінів Вміст.% основної речовини 99,8 Назва Етилендіамін Позначення води 0,18 ЕДА Діетилентриамін 99,7 0,09 ДЕТА Триетилентетрамін 97,6 0,15 ТЕТА Тетраетиленпентамін 96,7 0,12 ТЕПА Поліетиленполіамін 96,2 0,19 ПЕПА Р(нітршюетилен) діетилентриамін 94,4 0,2 НЕДЕТА Таблиця 2 Характеристика використаних олій та жирів Назва олії, жиру Ріпакова олія Соняшникова олія Яловичий жир Число омилення, Число нейтралізації виділених жирних кислот, МгКОН/г 178 189 200 МгКОН/г 186 198 210 38027 Таблиця З Порівняння запропонованого способу переробки олій та жирів з прототипом №п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Назва сировини Ріпакова олія +ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія -І- ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія +ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія + ЕДА Ріпакова олія +ДЕТА Ріпакова олія +ТЕТА Ріпакова олія +ТЕПА Ріпакова олія +ПЕПА Соняшникова олія + ДЕТА Яловичий жир + ТЕТА Ріпакова олія + НЕДЕТА Прототип6* МВ1), ЕА 13 13 13 13 13 13 13 13 13 1 0,8 1 0,9 11 12 1 3,1 13 13 13 13 13 13 13 16 т 2) ,ХВ 25 ЗО 90 150 160 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 т3)с 150 150 150 150 150 90 100 160 170 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 115 СП 4) , % 67 75 87 97 97 50 80 98 98 75 88 99 95 98 86 87 86 88 89 85 80 65-75 35), % 68 75 88 99 99 72 87 99 99 70 79 85 94 99 95 94 93 95 96 94 92 72 Примітка 1) МВ-мольне відношення ефіру Е до аміну А, 2) тривалість, 3) температура, 4) ступінь перетворення, 5) захисний ефект, 6) КІЛЬКІСГЬ каталізатора становила 10% ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку 4 6'It/ 2001 р Формат 60x84 Обсяг tykp обл -вид арк Тираж 50 прим Зам J5_ УкріНТЕі, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22