Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Химия
Размещена 02.08.2019. Последняя правка: 19.09.2019.
Просмотров - 482

ПОЛУЧЕНИЕ ЖИРНЫХ АМИНОВ

Kurbonov Zufar Chutbayevich

Старший преподаватель

Ташкентский химико технологический институт

Информатика, автоматизация и управления

Аннотация:
Растворенные жирные кислоты были превращены в первичный алифатический амин путем 98% гидрирования водородным водородом под их давлением синтеза нитрила.


Abstract:
Dissolved fatty acids have been converted to primary aliphatic amine by 98% hydrogenation with hydrogen hydrogen under their nitrile synthesis pressure.


Ключевые слова:
Амин; Амид; Жирные кислоты; Нитрил; Аммиак

Keywords:
Amine; Amide; Fatty Acids; Nitrile; Ammonia


УДК 547. -3.54.05

Введение: Амины применяются в качестве селективных растворителей для извлечения урана из сернокислых растворов, для флотации щелочных металлов - хлористого калия из сильвинита, в качестве органических оснований и для реакции аминирования. Кроме этого ароматические амины применяются в больших количествах в производстве красителей, ускорителей вулканизации, антиоксидантов, для синтеза лекарственных препаратов, в производстве искусственных смол и др.

 Актуальность: Многие из перечисленных продуктов, в основном импортируются для нужд нашей республики из других стран за валюту, хотя имеется достаточная возможность в отношении сырья для налаживания их производства в стране. Например, в отраслях масло-жировой промышленности имеются стеариновая кислота, стеарит кальция и магния, эфиры стеариновой кислоты,  олеиновая и линолевая кислоты, моно- и диглицериды, а также жирные спирты [1]. Кроме этого крупнотоннажно выпускаются карбамид, аммиак (на заводах АО Узкимёсаноат).

 Цель данной статьи: Синтез жирных аминов на основе местного сырья.

 Основная часть

Имеются различные способы получения аминов. Синтез из спиртов в присутствии катализаторов ThO2, AI2O3; действием аммиака на галогенпроизводные; из амидов кислот расщеплением гипобромидом или гипохлоридом; восстановлением водородом из нитросоединения в присутствии катализаторов Pt, Pd и Ni.

Амиды кислот получают из карбоновых кислот. В настоящее время основным источником получения карбоновых кислот остаётся углеводородное сырьё – нефть, природный газ, газоконденсат, уголь и др. Надо отметить, что в перечисленных источниках, содержание высших углеводородов мало. Для получения из них кислот применяются различные окислители. Однако, в недрах наблюдается снижение запаса нефти и др. Это требует у химиков изыскания других видов сырья для получения карбоновых кислот.

В этом отношении в нашей республике перспективу имеют дистиллированные жирные кислоты (ДЖК), получаемые из соопстока – отхода масло-жировой промышленности. Выделение их на отдельные компоненты является актуальной задачей.

Образцы жирных кислот анализировали хроматографически на современном приборе. Для этого сначала смеси жирных кислот обрабатывали диазометаном, и превратили их на метиловые эфиры. Синтезированные метиловые эфиры жирных кислот очистили тонкослойной хроматографией на силикогеле в системе растворителей гексан:диэтиловый эфир 4:1. Образующийся слой силикогеля с метиловым эфиром жирных кислот проявили парами йода. Происходит десорбция хлороформа из силикогеля, содержащего метиловый эфир. После освобождения метиловых эфиров от хлороформа образцы поместили в трубке и через адсорбент пропустили растворитель гексан.

После этого провели анализ на приборе Agilent Technologies 6890 N, снабженный пламенно-ионизационным детектором при температуре от 50оС до 270 оС в капилляре длиной 30 м, заполненного неполярной фазой НР-5. Газоносителем служил гелий. Скорость газоносителя – 30 мл/мин.

Определили состав жирных кислот, % (таблица 1).

Из таблицы видно, что в образцах, исследованных жирных кислот, в основном содержатся пальмитиновая (С15Н31СООН-30,3%), олеиновая (С17Н33СООН- 22,7%) и линолевая (С17Н31СООН- 42,3%) кислоты. В ходе исследования на образцах Каттакурганского масло-жирового комбината Самаркандской области определили содержание десять различных жирных кислот. А именно, семь насыщенных жирных кислот (в сумме жирных кислот – 34,4%) С9Н19СООН, С13Н27СООН, С15Н31СООН, С16Н33СООН, С17Н35СООН, С19Н39СООН и три ненасыщенных жирных кислот (в сумме жирных кислот – 65,7%) С16Н31СООН, С17Н33СООН и С17Н31СООН.

Для того, чтобы выделить на отдельные компоненты жирные кислоты, анализировали их литературные данные по температуре перегонки. Справочные данные показали, что температура перегонки при вакууме 15 мм рт.ст. пальмитиновой кислоты – 230,7 оС, олеиновой –  232 оС и линолевой кислоты –  230-233 оС.

Таблица 1.Состав жирных кислот, %

Жирные кислоты

Масс.  %

Капроновая кислота 10:0

0.1

Миристиновая кислота 14:0

1.0

Пальмитиновая кислота 16:0

30.3

Пальмитолеиновая кислота 16:1

0.7

Маргариновая кислота 17:0

0.1

Стеариновая кислота 18:0

2.5

Олеиновая кислота 18:1

22.7

Линолевая кислота 18:2

42.3

Арахиновая кислота 20:0

0.2

Бегеновая кислота 22:0

0.1

 

Из этих данных видно, что температуры перегонки в вакууме всех трех жирных кислот имеют практически близкие значения. Поэтому, разделение на отдельные компоненты по способу перегонки жирных кислот из смеси ДЖК в лаборатории, посчитали нецелесообразным. Температура плавления пальмитиновой кислоты – 62,5-64,0 оС, олеиновой – 13,4-16,8 оС и линолевой кислот 5-5,2 оС. Как видно, температура плавления жирных кислот сильно отличается друг от друга. Это дало нам возможность выделить в техническом виде жирные кислоты в виде компонентов с малым количеством примесей других жирных кислот [2].

Исходя из вышеизложенного, мы свои исследования направили на получение нитрилов жирных кислот с содержанием в цепочке углерода 16-18.

Жирные нитрилы получены в жидкой фазе, путем взаимодействия жирных кислот с газообразным аммиаком с соответствующим аммиачным мылом и последующей термической дегидратацией мыла до жирных амидов, и наконец, до жирных нитрилов.

Реакционная схема может быть записана следующими уравнениями:

RCOOH + NH3 → RCOONH4

RCOONH4 → RCONH2 + H2O

RCONH2 → RCN + H2O

Для третьей стадии образование жирного нитрила, катализатор дегидратации Al2O3, и температура реакции 270-295°C.

Для завершения реакции необходимо контролировать равновесие на последней стадии. На эту реакцию влияет принудительная циркуляция аммиака через многоступенчатую систему конденсации, в которой удаляется вода. Обсуждается влияние скорости циркуляции аммиака, температуры конденсации, реакционного давления и температуры реакции на скорость реакции, выход, качество продукции, потребность в энергии и проблемы с отходами [3].

Реакция получения кислот амидов и нитрилов является эндотермической реакцией и имеет высокий спрос на энергию. Изменяя условия процесса, можно найти компромисс между стоимостью и качеством конечного продукта. В таблице 2 приведены выводы влияния изменения технологических параметров на выход, качества и себестоимость конечного продукта.

 Таблица 2. Технологические параметры на выход

Технологический параметр

Эффективность

Недостатки

Высокая температура

Увеличение скорости процесса

Расход энергии, ухудшение качества, увеличение побочных продуктов, потеря выхода

Увеличение давления

Увеличение скорости процесса, сокращение потребности в аммиаке

Замедление удаления воды

Высокая концентрация катализатора

Увеличивает скорость реакции

Увеличивает расход энергии при удалении катализатора, сокращает выход продукта

Высокая скорость циркуляции аммиака

Увеличивает скорость удаления воды

Увеличивает расход энергии, сокращает выход продукта и скорости реакции

В качестве катализатора процесса использовали никель на носителе окиси алюминия [4]. Технологические параметры процесса приведены в таблице 3.

 Таблица 3. Технологические параметры

Технологические параметры

Единица измерения

Результат

1.

Общее давление процесса

Атм.

54 – 56

2.

Давление аммиака

Атм.

14 – 16

3.

Концентрация катализатора

%

0,6 – 0,8

4.

Температура процесса

0С

170 – 180

5.

Время процесса

Час

2 – 2,5

6.

Выход первичного амина

%

98 – 99

 Добавление аммиака в процесс гидрирования приводит к увеличению выхода первичного амина. В процессе гидрирования, образовавшийся первичный амин реагирует с нитрилом и образуется вторичный амин с выделением аммиака. При добавлении аммиака в процесс, мы ингибируем образование аммиака, этим же останавливая образование вторичных и третичных аминов,  и увеличиваем, соответственно, выход первичных аминов [5].

 Заключение. Таким образом, на опытно-промышленной установке получено аминов алифатических жирных кислот с чистотой 98% гидрированием нитрилов в присутствии катализатора никеля. Процесс проходил в следующих условиях: температура 170 оС-180 оС, давление аммиака – 16 атм., давление водорода – 40 атм. общее давление – 56 атм., время процесса – 2-2,5 часа, чистота продукта – 98%, катализатор никеля на носителе – окись алюминия.

Библиографический список:

1. Proceedings “World conference on oleochemicals Into the 21st Century”. Edited by Thomas H. Applewhite. American Oil Chemists’ Society Champaign, Illinois. 1991 y., 325 p.
2. http://agro2b.ru/ru/offers/27755-Rynok-produktov-oleohimii-Rossii-2017.html
3. Жирные амины и их производные., журнал компании “CORSICANA TECHNOLOGIES INC” Санк Петербург; 2009. С.12
4. О.Кодиров, Л.Еттибаева, А.Икрамов. Метод разделения жирных кислот на отдельные компоненты из ДЖК // Мат. VΙΙΙ Межд.НТК г.Навои, 2015 19-21 ноября. С.444.
5. R.F.Duveen., Nitrilation and amination: Control of Equilibria., Buss AG Basel, 4133 Pratteln, Switzerland., 172-180 pages.




Рецензии:

30.09.2019, 20:19 Исмаилов Сохраб Ахмедович
Рецензия:  Хотя получение алифатических аминов не является новым процессом, как указывает автор, очень важно получать их на основе местного сырья. Ход экспериментов и анализ полученных продуктов не вызывают сомнений. Тем не менее, статья заслуживает внимания с некоторыми недостатками: 1. Фраза «жирные амины» не существует в химии. Я думаю, что это должно быть написано так: «Получение аминов жирных кислот» 2. Аннотация должна быть пересмотрена. Должна быть серьезная коррекция. 3. Цель работы также неясна. 4. Говоря о многотоннажном продукте, насколько целесообразно использовать диазометан? 5. Как правило, в этой реакции ожидается также получение вторичных и третичных аминов. 6. В конце могу рекомендовать автору, что можно перейти к аминам через перегруппировки Гоффмана без стадии получения нитрилов. Статья может быть опубликована с учетом вышеуказанных замечаний. Исмаилов С.А.



Комментарии пользователей:

17.09.2019, 13:47 Хасанов Шодлик Бекпулатович
Отзыв: Зуфар Чутбаевич, статья очень актуальная, но немедленно отдайте статью на редактирование, слишком много грамматических и орфографических ошибок. После исправления этих ошибок (они есть даже в названии статьи) я сам дам рецензию для опубликования данной статьи.


Оставить комментарий


 
 

Вверх