CC BY
7
№ 12 (117)
A UNI
/ш. те;
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2023 г.
DOI -10.32743/UniTech.2023.117.12.16507
ГИДРИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ С ЭФФЕКТИВНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
РЕГЕНЕРИРОВАНННОГО КАТАЛИЗАТОРА
Аллоберганова Азиза Матякубовна
докторант,
Ургенчский государственный университет Республика Узбекистан, г. Ургенч
Юнусов Обиджон Кадирович
канд. техн. наук,
Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Ачилова Санобар Собировна
PhD,
Ургенчский государственный университет Республика Узбекистан, г. Ургенч
Рузибаев Акбарали Турсунбаевич
канд. техн. наук,
Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
HYDROGENATION OF VEGETABLE OILS USING EFFECTIVELY REGENERATED CATALYST
Aziza Alloberganova
PhD student, Urgench State University Republic of Uzbekistan, Urgench
Obidjon Yunusov
PhD, Tashkent Chemical-Technological Institute Republic of Uzbekistan, Tashkent
Sanobar Achilova
PhD, Urgench State University Republic of Uzbekistan, Urgench
Akbarali Ruzibayev
PhD, Tashkent Chemical-Technological Institute Republic of Uzbekistan, Urgench
АННОТАЦИЯ
В статье представлены результаты исследования активности никелевых катализаторов, полученных путем регенерации использованных катализаторов и гидрирования растительных масел с их участием. Определена активность катализатора (Р-1), регенерированного из традиционно обезжиренного отработанного катализатора, и катализатора (Р-2), регенерированного из отработанного катализатора, обезжиренного с помощью ультразвука, и с их помощью гидрировали подсолнечное и хлопковое масла. Установлено, что активность катализатора Р-2 более активна, чем активность катализатора Р-1. Отмечено, что использование детоксикантов при гидрировании низкокачественных масел в присутствии регенерированных катализаторов дает эффективный результат.
Библиографическое описание: ГИДРИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ С ЭФФЕКТИВНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕГЕНЕРИРОВАНННОГО КАТАЛИЗАТОРА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Аллоберганова А.М. [и др.]. 2023. 12(117). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/16507
SL UNIVERSUM:
№ 12 (117)_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_декабрь. 2023 г.
ABSTRACT
The article presents the results of a study of the activity of nickel catalysts obtained by regenerating spent catalysts and hydrogenating vegetable oils with their participation. The activity of the catalyst (P-1), regenerated from a traditionally defatted spent catalyst, and the catalyst (P-2), regenerated from a spent catalyst, defatted by ultrasound, was determined, and they were used to hydrogenate sunflower and cottonseed oils. It was found that the activity of catalyst R-2 is more active than that of catalyst R-1. It has been noted that the use of detoxicants in the hydrogenation of low-quality oils in the presence of regenerated catalysts gives an effective result.
Ключевые слова: отработанный катализатор, регенерация, качество, никель, ультразвук, детоксикант, активность, саломас, температура плавления, отравления.
Keywords: spent catalyst, regeneration, quality, nickel, ultrasound, detoxicant, activity, salomas, melting point, poisoning.
Качество и стоимость саломасы, полученной при гидрировании растительных масел, напрямую зависит от катализатора, а также от используемого сырья. Тип, природа, состав, физико-химические свойства и, конечно же, активность катализатора определяют качество и стоимость готового продукта, а также применяемую технологическую систему. Например, гидрирование масел в присутствии стационарных или дисперсных катализаторов осуществляется в разных технологических системах. Если для пищевых саломасов используют катализатор с пассивированной активностью, то при высокоактивных катализаторах получают техническую или высокотитровую саломасу [1-3].
Независимо от того, какой продукт получают при гидрировании масел, в какой технологической системе осуществляется процесс и какой катализатор используется, катализатор должен иметь минимальный уровень активности. По установленной методике уровень активности катализатора должен быть выше 35. В противном случае в присутствии катализатора с низкой активностью реакция присоединения водорода к ненасыщенным жирным кислотам не происходит. С учетом этого изучен уровень активности никелевых катализаторов, полученных путем регенерации отработанного катализатора, гидрогенизации жиров, и процессов гидрирования растительных масел с их участием [4-6].
Для регенерации катализаторов, применяемых при гидрировании масел, были исследованы никелевые катализаторы, применяемые на масложировых предприятиях нашей Республики. Использованные катализаторы обезжиривали путем подщелачивания
Оценка активности новых (N-820) и
щелочью, соли катализатора получали обработкой минеральными кислотами и раствором кальцинированной соды. Затем полученную массу обрабатывали водородом в реакторе для получения регенерированных катализаторов. В этом случае были идентифицированы катализатор Р-1, регенерированный из отработанного катализатора, обезжиренного традиционным способом, и катализатор Р-2, регенерированный из отработанного катализатора, обезжиренного ультразвуком.
Сначала определяли активность новых и регенерированных катализаторов. Для этого подсолнечное масло гидрировали в присутствии катализаторов N-820, Р-1 ва Р-2 при температуре 180°С и в лабораторных условиях в течение 60 минут. Количество катализатора принимали равным 0,15% в пересчете на никель по отношению к массе масла. Результаты эксперимента представлены в таблице 1.
Показатель преломления полученных саломасом определяли при температуре 60°С и активность катализатора рассчитывали по следующей формуле.
А = Пм~Пс -100 [4] ш-1.4470 [ ]
где А - активность катализатора, выраженная в зависимости от степени ненасыщенности подсолнечного масла, %; 1,4470 - показатель преломления гидро-генизированного подсолнечного масла при 60°С, йодное число = 0; Пм - значение показателя преломления масла при 60°С; Пс — показатель преломления саломаса при 60°С.
Таблица 1.
рированных (Р-1, Р-2) катализаторов
№ Тип катализатора Показатель преломления саломаса Активность катализатора
1 N-820 1.4561 60
2 Р-1 1.4579 52
3 Р-2 1.4573 55
В следующих экспериментах исследовалось гидрирование хлопкового масла в присутствии новых и регенерированных катализаторов. Для этого отбирали пробу хлопкового масла (кислотное число -0,22 мг КОН, влажность - 0,16% и цветность 9 к.е.) с наличием новых (К-820) и регенерированных
(Р-1 и Р-2) катализаторов, 180°С. Его гидрировали в течение 120 минут при температуре и лабораторных условиях, пробы отбирали и анализировали каждые 20 минут. Результаты эксперимента представлены в таблице 2.
№ 12 (117)
A UNI
/ш. те;
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2023 г.
Таблица 2.
Влияние продолжительности гидрирования на физико-химические показатели саломасы
Продолжительность гидрогенизации, мин Тип катализатора
Р-2 Р-1 N-820
Йодное число, % J2 ДЙ.ч. Тпл., 0С Йод-ное число, % J2 ДЙ.ч. Тпл., 0С Йодное число, % J2 ДЙ.ч. Тпл., 0С
20 96,2 13,8 <20 100,8 9,2 <20 93,3 16,7 <20
40 89,3 20,7 23,2 91,2 18,8 25,8 85,4 24,6 27,2
60 81,8 28,2 28,6 82,7 27,3 28,5 75,5 34,5 34,4
80 72,4 37,6 37,2 74,2 35,8 35,3 67,1 42,9 39,6
100 64,5 45,5 39,7 67,4 42,6 39,8 59,7 50,3 46,5
120 57,6 52,4 45,8 60,5 49,5 46,2 55,8 54,2 48,7
Из данных таблицы 2 видно, что при гидрировании хлопкового масла с йодное число 110,0% J2 в течение 120 минут с использованием новых (N-820) и регенерированных (Р-1 и Р-2) катализаторов в количестве 0,15 % по отношению к массе масла, снизилось йодное число с 55,8% J2, 60,5% 12 и 57,6% J2 соответственно. Если обратить внимание на изменение скорости гидрирования (Дй.ч.), то мы увидим, что она равна 54,2 в присутствии нового катализатора и 46,2 и 52,4 в присутствии регенерированных (Р-1 и Р-2) катализаторов. Это объясняется тем, что активность регенерированных катализаторов ниже, чем у нового катализатора.
По опыту производства гидрирование низкокачественных масел происходит дольше, чем высококачественных, а расход катализатора велик. Потому что сопутствующие вещества, содержащиеся в жирах
Качественная х
и маслах, в процессе гидрирования сорбируются на поверхности катализатора и отравляют его. В результате активные центры на поверхности катализатора «блокируются» и его активность начинает снижаться [7,8].
С целью изучения влияния качественных показателей масел на их гидрирующие свойства гидрогенизировали хлопковые масла с разными показателями качества. Качественные показатели хлопкового масла приведены в таблице 3. Гидрирование, в присутствии регенерированного (Р-1 и Р-2) катализатора в количестве 0,15% от массы масла, при 180°С, со скоростью барботирования водорода 3 л/мин. и проводили в течение 2 часов при атмосферном давлении. Результаты эксперимента представлены в таблице 4.
Таблица 3.
ристика сырья
№ образца Цветность, кр.ед Содержание влаги и летучих веществ, % Йодное число, % J2 Кислотное число, мг КОН
1 8 0,15 110,5 0,21
2 16 0,22 108,4 0,37
3 22 0,36 109,7 0,58
4 28 0,34 108,3 0,61
Таблица 4.
Влияние показателей качества масел на гидрирующие свойства регенерированных катализаторов (Р-1, Р-2)
№ образца Р-1 Р-2
Йодное число, % J2 ДЙ.ч. Тпл., 0С Йодное число, % J2 ДЙ.ч. Тпл., 0С
1 60,5 49,5 44,2 57,6 52,4 45,8
2 68,4 41,4 39,1 65,7 44.1 40,5
3 74,1 34,7 36,4 72,6 36,2 37,5
4 87,3 23,0 30,6 83,5 26,8 32,4
№ 12 (117)
Л
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2023 г.
Из данных таблицы 4 видно, что по мере снижения качества масла снижается и скорость ее гидрирования (Дй.ч.). Снижение качества масла вызвало снижение скорости гидрирования с 49,5 до 23,0 на катализаторе Р-1, с 52,4 до 26,8 на катализаторе Р-2, т.е. в 1,5 раза. По мере снижения качества масла замедление процесса гидрирования объясняется его токсичностью и снижением активности вследствие сорбции сопутствующих веществ на поверхности катализатора [6].
Рафинированные жиры и масла содержат следовые количества сопутствующих веществ жирных кислот. Эти вещества сорбируются на активной поверхности катализатора при гидрировании, вызывая снижение его активности, то есть отравляя его. К ним относятся фосфатиды, остатки мыла, красители, сульфидные соединения, свободные жирные кислоты и др. Степень отравления ими катализатора хорошо известна [6-8].
Установлен положительный эффект применения различных детоксикаторов (асбеста, отбеливающей земли, активированного угля, силикагеля) с целью устранения каталитических ядов в масле и жирах, снижения расхода катализатора и ускорения процесса гидрирования [4-8].
Целесообразным считается эффективное использование индивидуальных свойств и избирательных сорбционных свойств адсорбентов, а также комплексное использование адсорбентов с целью снижения их расхода. Для этого был приготовлен состав смеси детоксикантов (СД) оптимального состава (50 % отбеливающей земли и 50 % активированного угля).
Для определения оптимального количества детоксиканта, используя детоксицирующий агент СД в количестве 0,2-0,6%, хлопковое масло гидрировали в присутствии катализатора Р-1 в указанных выше условиях. Полученные результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5.
Зависимость изменения йодного числа саломаса по времени от ввода детоксиканта
Продолжительность гидрогенизации, час Йодное число саломаса, % J2
Без СД С добавлением СД в масс., %
0,2 0,4 0,6
1,0 82,7 74 68 66
1,5 71,4 69 64 63
2,0 60,5 59 52 50
2,5 56,2 50 43 42
3,0 52,8 42 36 35
Из данных таблицы 3.8 видно, что скорость насыщения хлопкового масла увеличивается с увеличением количества детоксиканта.
Из данных таблицы видно, что гидрирование низкокачественного хлопкового масла в присутствии
детоксиканта приводит к улучшению его гидрирующих свойств. Эффективное действие ДА объясняется сорбцией им каталитических токсичных веществ в масле.
Список литературы:
1. Kadirov Y., Ruzibayev A. Yog'larni qayta ishlash texnologiyasi //T.:"Fan va Texnologiya. - 2014. - Т. 320.
2. Рабинович Л.М. Перспективные методы каталитической модификации жиров. // Развитие масложирового комплекса России в условиях рыночной экономики: Материалы Всероссийской конф. - М., 28-31 марта, 2000. - С. 51-52.
3. Ruzibayev A.T., Kadirov Y.K., Rahimov D.P. Intensification of the hydrogenation process of vegetable oils with effective methods of detoxication of catalyst. // European Applied Sciences, 2015, № 5, p. 58-61.
4. Рузибоев А.Т., Кадиров Ю.К., Юнусов О.К. Интенсификация процесса гидрогенизации хлопкового масла // Масложировая пром-сть. - М., 2011. -№ 6. -С. 34-35.
5. Berben P. Hydrogenation of fats and oils: trends in catalyst development // Lipid Technology Newsletter. 2002. -№ 8. -P.133-137.
6. Рузибаев А.Т., Кадиров Ю.К. Интенсификация процесса гидрогенизации растительных масел // Химия и химическая технология. - 2015. - №.4. - С. 74-78.
7. Мажидов К.Х., Сатаров К.Х., Меламуд Н.Л. Усовершенствованная технология гидрогенизации хлопкового масла // Пищевая пром-сть. -М., 1992. -№ 5. -С. 10.
8. Drozdowski D., Zajak M. Kinetics of nickel catalyst poisoning // J. Amer. Oil Chem. Soc. 1980. -Vol. 57. -P. 149-153.
