Одержання бутилових естерів вищих жирних кислот
Автор: Моравецька Наталія Андріївна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Хімічні технології органічних речовин
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Моравецька Н. А., Мельник С. Р. (керівник). Одержання бутилових естерів вищих жирних кислот. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів 2023. Магістерська робота присвячена дослідженням закономірностей одержання бутилових естерів вищих жирних кислот соапстоку соняшникової олії та встановленню оптимальних умов процесу. У вступі висвітлено актуальність досліджень, спрямованих на розробку технології перетворення відходів олієжирової промисловості в естери вищих жирних кислот як основи для біопалива. Сформульовано мету та основні задачі дослідження, висвітлено наукову новизну роботи та її практичну значимість. У першому розділі проведено аналіз існуючих технологій отримання естерів вищих жирних кислот. Надані відомості про основну сировину, яка використовується для виробництва біодизельного палива. Проаналізовано основні типи каталізаторів, які використовуються в виробництві біодизелю, і приділено увагу сучасним альтернативним видам сировини. Зазначено основні недоліки існуючих технологій, що спонукають дослідників до пошуків інших шляхів отримання таких продуктів. Розглянуто основні властивості біопалив та зазначено переваги та недоліки їх використання у порівнянні з традиційними нафтовими паливами. Аналіз існуючих технологій та підходів до отримання біодизельних палив став основою для формулювання основних завдань дослідження. Описано методику експериментів та аналізів в лабораторії. Для вирішення поставлених задач проведено ряд експериментальних досліджень з одержання бутилових естерів вищих жирних кислот у присутності ряду каталізаторів. Процес естерифікації вищих жирних кислот одержаних із соапстоку було розглянуто в присутності каталізаторів катіоніту КУ-2-8 і п-толуенсульфонової кислоти. Дослідження проводились в скляному лабораторному реакторі, що обігрівається. Процес проводиться при різних робочих умовах, таких як температура реакції, кількість каталізатора, молярне співвідношення спирт/олія. Внаслідок проведених експериментів встановлено, що п-толуен¬сульфонова кислота виявилася ефективним каталізатором для взаємодії вищих жирних кислот і бутанолу. Наведено результат експериментальних досліджень та їх обговорення щодо встановлення найбільш ефективних умов проведення процесу естерифікації. За умов реакції – температура 393 К, співвідношення кислота/спирт - 1/3, час реакції 60 хв, з використанням п-толуенсульфонової кислоти 0,005 моль/л досягнуто виходу естерів вищих жирних кислот 91,4 %. У технологічній частині за результатами експериментів розроблено принципову технологічну схему виробництва бутилових естерів вищих жирних кислот із соапстоку зі стадіями фільтрації соапстоку для видалення осаду фосфатидів та стадією нейтралізації непрореагованих ВЖК та каталізатора за допомогою оксиду кальцію. Наведено її опис. Для запропонованої технологічної схеми виконано матеріальні та теплові розрахунки для продуктивності бутилових естерів ВЖК 3000 т/рік. За результатами розрахунків визначено витратні коефіцієнти. Виконано розрахунки витрат, пов’язаних із проведенням лабораторних досліджень. Це включає вартість реагентів та інших речовин, які використовувалися під час досліджень. Також проведений розрахунок необхідної чисельності працівників, фонду заробітної плати, енергозатрат та відрахувань на амортизацію обладнання. Важливою частиною розрахунків є також вартість оренди приміщення та загальних витрат, пов’язаних із здійсненням досліджень. Отримані результати розрахунків свідчать про те, що проведення лабораторних досліджень, включаючи використання п-толуенсульфокислоти як каталізатора для взаємодії вищих жирних кислот і бутанолу, є економічно доцільним та перспективним. Цей процес дозволяє отримати цільові продукти з високими показниками якості і водночас використовувати відносно дешеву сировину. Зокрема, вартість реагентів, фонд заробітної плати, енергозатрат і відрахувань на амортизацію обладнання, а також вартість оренди приміщення та інші загальні витрати виявилися на задовільному рівні, роблячи процес економічно виправданим. Ці результати підтверджують перспективи використання вказаного процесу для отримання біодизельних палив з використанням ефективних каталізаторів та доступної сировини. Ключові слова: естери вищих жирних кислот, соапсток, естерифікація, бутиловий спирт.