ДОСЛіДЖЕННЯ ОДЕРЖАННЯ АЗОТОПОХіДНИХ ЖИРНИХ КИСЛОТ З ВіДНОВЛЮВАЛЬНОї СИРОВИНИ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

----------------------□ □-------------------------

Розглянуто реакцію одержання алкі-лімідазолинів через утворення аміноамідів за взаємодією в -гідроксіетилетилендіаміну і триацилгліцеринів соняшникової олії при мольному відношенні вихідних реагентів 1:1+1:3 в інтервалі температур 413 - 453 К впродовж 6 годин. Досліджено кінетику утворення аміноамідів за реакцією амідування

Ключові слова: соняшникова олія, триацил-гліцерин, мольне відношення, амідування, амідоаміди, імідазолін, в - гідроксіетилетилендіамін, реакція, концентрація

□---------------------------------------□

Рассмотрена реакция получения алкилимидазоли-нов через образование аминоамидов взаимодействием в - гидроксиэтилэтилендиамина и триацилглице-ринов подсолнечного масла при мольном отношении исходных реагентов 1:1 + 1:3 в интервале температур 413 - 453 К в течение 6 часов. Исследована кинетика образования аминоамидов реакцией амидиро-вания

Ключевые слова: подсолнечное масло, триацил-глицерин, мольное отношение, амидирование, амидо-амиды, имидазолин, в - гидроксиэтилэтилендиамин, реакция, концентрация ----------------------□ □-------------------------

УДК 664.3:547

ДОСЛІДЖЕННЯ ОДЕРЖАННЯ АЗОТОПОХІДНИХ ЖИРНИХ КИСЛОТ З ВІДНОВЛЮВАЛЬНОЇ СИРОВИНИ

В. Ю. Папченко

Кандидат технічних наук, заступник директора з наукової роботи Український науково-дослідний інститут олій та жирів Національна академія аграрних наук України пр. Дзюби, 2А, м. Харків, Україна, 61019 E-mail: [email protected]

1. Вступ

Серед циклічних азотопохідних жирних кислот сполуками, які найбільш часто використовують в різних галузях промисловості, є 2-алкілімідазоліни тому, що вони добре адсорбуються на межі розподілу фаз розчин-повітря чи метал-розчин [1]. Їх використовують як емульгатори, диспергатори, адсорбційно-активні речовини, у виробництві миючих засобів, косметичних препаратів, продуктів побутової хімії, піноутворювачів в кислих середовищах, інгібіторів корозії металів для різноманітних середовищ. Особливо широке застосування 2-алкілімідазоліни та сполуки на їх основі отримали як інгібітори корозії в нафтогазовій промисловості [2 - 5].

2. основна частина

Алкілімідазоліни жирних кислот у світі одержують за реакціями карбонових кислот, метилових естерів жирних кислот, а останнім часом і з триацилгліцеринів [6, 7] з поліамінами з наступною циклізацією [8 - 11] або шляхом проведення реакцій в розчинниках таких, як хлорбензол чи толуол [1] за складними в апаратному оформленні, енергоємними та багатостадійними технологіями.

В Україні, із-за відсутності сировини - вуглеводнів нафти, алкілімідазолини не виробляють. В той час, за виробництвом рослинних олій Україна займає одну з лідируючих позицій у світі, а тому вивчення отримування алкілімідазолінів жирних кислот з поновлюваних сировинних джерел, а саме з триацилгліцеринів соняшникової олії (ТАГ СО), є актуальним.

Мета роботи полягає у дослідженні кінетики утворення аміноамідів - азотовмісних сполук, які в подальшому здатні циклізуватися з утворенням циклічної азотокисеньвмісної сполуки алкілімідазоліна (АІ), за реакцією амідування триацилгліцеринів соняшникової олії р - гідроксіетилетилендіаміном.

У дослідженні використано соняшнико-

ву олію рафіновану відповідно до ДСТУ 4492:2006 і в - гідроксіетилетилендіамін (АЕЕА) виробництва Мегск (Німеччина) з масовою часткою основної речовини 99,0 %, вологи 0,5 %.

Реакцію прямого амідування ТАГ СО АЕЕА проведено при мольному відношенні (МВ) вихідних реагентів 1:1 ^ 1:3 в інтервалі температур 413 - 453 К впродовж 6 годин з використанням каталізатору згідно [6]. Попередніми роботами [7, 12, 13] встановлено, що реакцію взаємодії ТАГ СО з АЕЕА можна записати в наступному вигляді (1 - 10), де МАГ -моноацилгліцерини, ДАГ - діацилгліцерини, АА -аміноаміди, Гл - гліцерин; ДАД - діаміди, АІ -алкілімідазоліни:

TAr + AEEA = ДAГ + AA (1)

ДAГ + AEEA = MAr + AA (2)

MAr + AEEA = Гл + AA (3)

TAr + AA = ДAГ + ДAД (4)

ДAГ + AA = MAr + ДAД (5)

MAr + AA = Гл + ДAД (6)

TAr + AEEA = MAГ + ДAД (7)

ДАГ + АЕЕА = Гл + ДАД (8)

АА = АІ + Н2О (9)

АІ + Н2О = АА (10)

Впродовж всієї реакції здійснено аналіз реакційних мас і визначено концентрації ряду компонентів

реакційних мас [6]. Проведений аналіз підтверджує, що витрати АЕЕА спричиняють утворення азотовмісних сполук - аміноамідів зміни концентрацій яких в залежності від тривалості і температури реакції приведено на рис. 1 - 2.

Як видно з рис. 1 - 2 зміни концентрацій АА при взаємодії ТАГ СО з АЕЕА характеризуються залежностями з максимумом. Збільшення температури реакції від 413 К до 453 К і МВ від 1:1 до 1:3 призводить до зсуву максимуму концентрації АА з часу реакції 1200 с до часу реакції 3600 с. Кількість АА, що утворюється при МВ реагентів 1:3 більша за кількість АА, що утворюється при МВ реагентів 1:1 і 1:2, що характерно і для взаємодії РО з АЕЕА [14].

е м ме і 'І (13 и.: м. і

0 10000 20000 І.і

413 К-4,433К-Щ453 К-А а

0 10000 20000 (. і-

413 К- ♦, 433 К 453 К-А б

Рис. 1. Залежності зміни концентрації АА (С) з часом (^ при взаємодії ТАГ СО з АЕЕА при МВ реагентів 1:1 (а), 1:2 (б)

Так, при МВ реагентів 1:1 максимум концентрації припадає на час реакції 1200 - 2400 с і становить ~ 0,303 мол.ч., а при МВ реагентів 1:2 максимум концентрації припадає на час реакції 2400 - 3600 с і становить ~ 0,402 мол.ч., при МВ реагентів 1:3 максимум концентрації припадає на час реакції 3600 с і становить ~ 0,405 мол.ч. Після досягнення свого максимуму, концентрація АА починає поступо-

во зменшуватись. З рис. 1 - 2 встановлено, що збільшення температури реакції зумовлює зменшення концентрації АА наприкінці реакції, що можна пояснити прискоренням перебігу реакції за участю АА. Мінімальна концентрація АА наприкінці реакції спостерігається при 453 К і для МВ реагентів 1:1 становить ~ 0,035 мол.ч., для МВ реагентів 1:2 — 0,077 мол.ч. і для МВ реагентів 1:3 - ~ 0,098 мол.ч. До того ж, слід зазначити, що максимальна кількість АА (0,405 мол.ч.) утворюється при температурі 413 К і МВ реагентів 1:3, це пояснюється тим, що збільшення температури реакції зумовлює пришвидшення реакції утворення АІ, яке відповідно зумовлює витрати АА, тобто при більших температурах значна кількість АА перетворюються на алкілімідазоліни.

413 К - 433 К -Щ 453 К - Ж

а

0 10000 20000 І.С

1:1 1:2- Щ 1:3 - А

б

Рис. 2. Залежності зміни концентрації АА (С) з часом (^ при взаємодії ТАГ СО з АЕЕА при МВ реагентів 1:3 і температурах 413 К — 453 К (а) та температурі 453 К і МВ реагентів 1:1 — 1:3 (б)

3. висновки

Встановлено, що при амідуванні ТАГ СО АЕЕА при мольному відношенні 1:1 ^ 1:3 в інтервалі температур 413 - 453 К впродовж 6 годин, протікає ряд реакцій, які зумовлюють одержання АІ, через проміжне утворення АА. Дослідженнями зміни концентрацій АА з часом реакції знайдена температура і тривалість, при яких досягнуто утворення максимальної концентрації АА.

Література

1. Иванский, B.^ Химия гетероциклических соединений [Текст] / BB. Иванский - M.: Bbi^^ школа, 1978. - 560 с.

2. Tyagi, R. Imidazoline and its derivatives: an overview / R. Tyagi, V.K. Tyagi, S.K. Pandey // Journal of oleo science. - 2007. - No 56. - С. 211 - 222.

3. Bajpai, D. Fatty imidazolines: chemistry, synthesis, properties and their industrial application / D. Bajpai, V.K. Tyagi // Journal of oleo science. - 2006. - No 55. - С. 319 - 329.

4. Wu, Y. Thermal Reactions of fatty acids with diethylenetriamine / Y. Wu, P.R. Herrington // JAOCS. - 1997. - Vol. 74, No. 1. - С. 61 - 64.

5. Образцов, E.B. Лдсорбционные и ингибирующие свойства производных имидазолина [Текст] / E.B. Образцов // Blo^H Національного технічного університету “ХПІ” - 2005. - № 12. - С. 392 - 395.

З

6. Bишневський, P.M. Циклічні та ациклічні аміни, як потенційні інгібітори корозії металів [Текст] / P.M. Bишневський, Б.Л. Литвин, A.C Федорів // Фізика і хімія твердого тіла. - 2009. - № 2, Т. 10. - С. 332 - 346.

7. Combination of imadazolines and wetting agents as environmentally aceptable corrosion inhibitors : пат. 6338819 B1. USA / T.G. Braga, R.L. Martin. et al.; Baker Hughes Incorporated, Houston USA. - № 09/250,595; заявл. 16.02.99; опубл. 15.01.2002. - 7 c.

8. Biodegradable corrosion inhibitors of low toxicity : пат. 5393464 USA / R.L. Martin, Jo Ann McMahon, Bernardus A. oude Alink -№ 146,900 ; заявл. 2.10.93; опубл. 28.02.1995.

9. Water soluble corrosion inhibitors : пат. 5322640 USA / N.E. Byrne, J.D. Johnson; Nalco Chemical Company. - №70б598; заявл. 1.06.93; опубл. 21.06.1994.

10. Діхтенко, KM. Технологія отримання моноацилгліцеринів амідуванням ріпакової олії [Текст]: дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.18.06 / KM. Діхтенко. - Харків, 2008. - 184 с.

11. Ыельник, АП. Получение моно-, диацилглицеринов амидированием подсолнечного масла аминоэтилэтаноламином [Текст] / АП. Ыельник, ТЛ. Mатвєєва, С.О. Крамарев С.Г. Ыалик // Тезисы докладов XII Ыеждународной конференции [“Ыасложиро-вая индустрия - 2011”], 26 - 27 октября 2011 г. Санкт-Петербург. - Санкт-Пет.: ООО «Центр-продукт», 2011. - 166 с

12. Ыельник, A.^ До питання одержання моно-, діацилгліцеринів амідуванням соняшникової олії аміноетилетаноламіном [Текст] / A.^ Ыельник, ТЛ. Mатвєєва, С.О. Крамарев, A.C Кириченко // Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта здоров’я: XK міжнар. наук.-практ. конф., 01 - 03 червня 2011 р.: матеріали конф. - Харків: НТУ «ХПІ», 2011. - Ч. 2. - С. 295.

13. Ыельник, АП. Одержання моноацилгліцеринів амідуванням соняшникової олії аміноетиетаноламіном [Текст] / A.^ Ыельник, ТЛ. Mатвєєва, С.О. Крамарев, С.Г. Mалік, B^. Бахмач // “Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті”: 77-я наукова конференція молодих вчених, аспірантів і студентів, 11-12 квітня 2011 р.: матеріали конф. - К.: НУХТ, 2011.- Ч. 1. - С. 191.

14. Ыельник, A.R Дослідження утворення алкілімідазолінів з ріпакової олії [Текст] / АП. Ыельник, С.О. Крамарев, B.A. Руднєв // Bta^ Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ ”ХПІ”, 2010. - № 44. - С. 87 - 92.

Представлені дані окиснення органічної складової кислого гудрону в розплаві високотемпературного теплоносія. Описано методику експерименту. Показано, що в залежності від керуючих параметрів, властивих процесу окислення (концентрація сировини в розплаві і коефіцієнт надлишку повітря) можуть змінюватися склад і вихід продуктів окиснення Ключові слова: кислий гудрон, розплав, високотемпературний теплоносій, окиснення,

високомолекулярні вуглеводні, температура, коефіцієнт надлишку повітря, енергія активації

Представлены данные окисления органической составляющей кислого гудрона в расплаве высокотемпературного теплоносителя. Описана методика эксперимента. Показано, что в зависимости от управляющих параметров, присущих процессу окисления (концентрация сырья в расплаве и коэффициент избытка воздуха) могут изменяться состав и выход продуктов окисления

Ключевые слова: кислый гудрон, расплав, высокотемпературный теплоноситель, окисление, высокомолекулярные углеводороды, температура, коэффициент избытка воздуха, энергия активации

-□ □----------------

УДК 665.761/765

ОКИСЛЕНИЕ

высокомолекулярных

углеводородов

В РАСПЛАВЕ

высокотемпературного

теплоносителя

М. А. Гликин

Доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель

науки и техники Украины* E-mail: [email protected] Ю. А. Шовкопляс Соискатель* E-mail: [email protected] Е. И. Зубцов Кандидат технических наук Кафедра «Технологии неорганических веществ и экология»**

E-mail: [email protected] В. Ю. Тарасов Кандидат технических наук Кафедра «Общей и физической химии»** E-mail: [email protected] *Кафедра «Технология органических веществ,

топлива и полимеров» **Технологический институт Восточноукраинского национального университета им. В. Даля (г. Северодонецк) пр. Советский, 59а, г. Северодонецк, Луганская обл., Украина, 93400

© М. H. Гшшн, Ю. H. Шовкопляс, Е. И. Зубцов, В. Ю. Тарасов, 2013