Химические и физические свойства жирных кислот

C ИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Введение

 

Синтетические жирные кислоты (далее по тексту – СЖК) находят широкое применение как заменители пищевых жиров в производстве мыла и моющих средств, пластификаторов, мягчителей, стабилизаторов, эмульгаторов, пластичных смазок, лакокрасочных материалов и многих других полезных продуктов.

Целью данной контрольной работы являлось произвести обзор способов промышленного производства СЖК.

Химические и физические свойства жирных кислот

 

По степени воздействия на организм человека СЖК относятся к 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007 (вещества умеренно опасные) с предельно допустимой концентрацией паров кислот в воздухе рабочей зоны для суммы кислот 5 мг/м³ (в пересчете на уксусную кислоту).

Кислоты всех фракций обладают раздражающим действием на неповреждённую кожу и слизистые оболочки.

При работе с СЖК применяют индивидуальные средства защиты согласно нормам, утверждённым в установленном порядке. В случае розлива кислот применяют индивидуальные средства защиты органов дыхания по ГОСТ 12.4.034: противогазы марок ФУ-2, ФУ-3, изолирующие.

 

Таблица 1 – Физические свойства наиболее распространённых природных ВЖК

Кислота	Мол.масса	Т.плавл., ºС	Т.заст., ºС	Т.кип., ºС/мм.рт.ст.	d4(ºС)	n D (ºС)
Капроновая (гексановая) С5Н11СООН	128,20	-3,4	-3,3	205-207	0,9290(20)	1,4170(20)
Каприловая (октановая) С7Н15СООН	144,21	16-16,7	16,3-16,5	237-239,7	0,9088-0,9105(20)	1,4280(20)
Каприновая (декановая) С9Н19СООН	172,17	31-31,6	31,2	266,4-270	0,8858(40)	1,4288(40)
Ундециловая (ундекановая) С10Н21СООН	186,30	28-30,5	28,1	284; 179/28	0,8505(80)	1,4319(40)
Лауриновая* (додекановая) С11Н23СООН	200,32	43,6-44,5	43,9	298,9; 176/15	0,8690(50)	1,4304(50)
Тридециловая (тридекановая) С12Н25СООН	214,35	41,5	41,8	312,4; 199-200/24	0,8458(80)	1,4215(80)
Миристиновая* (тетрадекановая) С13Н27СООН	228,38	53,5-54,4	54,1	196,5/15	0,8589(60)	1,4310(60)
Пентадециловая (пентадекановая) С14Н29СООН	242,40	52-54	52,5	339,1; 157,8/1	0,8423(80)	1,4254(80)
Пальмитиновая (гексадекановая) С15Н31СООН	256,43	62,5-64,0	62,8	215/15	0,8414(80)	1,4269(80)
Маргариновая (гептадекановая) С16Н33СООН	270,46	60,0	61,0	277/100	0,8630(80)	1,4342(60)
Стеариновая (октадекановая) С17Н35СООН	284,48	69,2-69,9	69,3	232/15	0,8390(80)	1,4296(80)
Нонадекановая (нонадециловая) С18Н37СООН	298,51	68,6	69,5	297-298/100	0,8770(69)	1,4512(70)
Арахиновая (эйкозановая) С19Н39СООН	312,54	75,3	74,9	328 (с разл.); 203-205/1	0,8240(100)	1,4250(100)
Бегеновая (докозановая) С21Н43СООН	340,59	79,9-84	79,7	306/60; 262-265/15-16	0,8221(100)	1,4270(100)
Олеиновая (октадеценовая) С17Н33СООН	282,47	13,4 и 16,3 (полиморфизм)	-	232/15	0,8950(18)	1,4582(20)
Эруковая (докозеновая) С21Н41СООН	338,58	33,0-34,7	-	281/30	0,8532(70)	1,4440(70)
Линолевая (октадекадиеновая) С17Н29СООН	280,45	от -5 до -5,2	-	230-233/15	0,9030(20)	1,4699(20)
Линоленовая (октадекатриеновая) С17Н27СООН	278,44	от -11 до -12,8	-	230-232/17	0,903-0,914(20)	1,4800(20)
Арахидоновая (эйкозантетраеновая) С19Н31СООН	304,47	-49,5	-	-	-	1,4824(20)
Клупанодоновая (докозантетраеновая) С21Н33(ОН)СООН	330,51	от -100,0 до -11,3	-	230-232/17	0,9218(15)	-
Рицинолевая (гидроксиоктадеценовая) С17Н32(ОН)СООН	298,47	4-5; 7,7-16 (полиморфизм)	-	250/15	0,9496(15)	1,7714(20)

 

По физико-химическим показателям кислоты должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл.2 [5]

СЖК реагируют также как и другие карбоновые кислоты, что подразумевает этерификацию и кислотное реакции. Восстановление СЖК приводит к жирным спиртам. Ненасыщенные жирные кислоты также могут вступать в реакции присоединения, наиболее характерно гидрирование.

При загорании небольших количеств кислот применяют пенные и углекислотные огнетушители; при загорании продукта, разлитого на значительной площади – водяной пар, воздушно-механическую пену средней кратности с пенообразователем ПО-ЗАИ, порошок ПСБ. Для тушения кислот в резервуарах применяют водяной пар.

Способы производства жирных кислот

 

Синтетические жирные кислоты (далее по тексту – СЖК), получаемые в промышленности из нефтехимического сырья, представляют собой, как правило, смеси насыщенных, преимущественно монокарбоновых кислот нормального и изостроения с четным и нечетным числом атомов углерода в молекуле, содержащие примеси дикарбоновых, гидрокси- и кетокарбоновых кислот и других соединений.

 

Окисление альдегидов кислородом воздуха

 

В исследовании [8] изучалась возможность получения насыщенных кислот С₄-С₈ окислением соответствующих альдегидов кислородом воздуха в присутствии незначительных количеств изопропанола. Окисление проводили при 55-70ºС в течение 11-14 часов при скорости подачи воздуха 15 л/час. Выход карбоновых кислот составлял 92-94%. Синтез кислот осуществлялся в одну стадию без применения дорогостоящих катализаторов

Применение

 

СЖК (см. табл. 2) применяют в производстве: пластичных смазок (фракции С₅-С₆, С₇-С₉, С₂₀ и выше); синтетических спиртов (С₇-С₉, С₉-С₁₀, С₁₀-С₁₆); лакокрасочных материалов – для улучшения смачиваемости и диспергирования пигментов, предотвращения их оседания, изменения вязкости красок (С₈-С₁₈); латексов и каучуков - как эмульгаторы при полимеризации бутадиенсодержащих мономеров (С₁₀-С₁₃, С₁₂-C₁₆); неионогенных ПАВ – моно- и диэтаноламидов (С₁₀-С₁₆ и С₁₀-С₁₃ соответственно); текстильно-вспомогательных веществ (С₁₄-С₁₆, С₁₄-С₁₈); свечном производстве (С₁₄-С₂₀); алифатических аминов и амидов; мягчителей и диспергаторов ингредиентов для резинотехнических изделий; добавок к ракетному топливу, увеличивающих противоизносные свойства (С₁₇-С₂₀); искусственные кожи; депрессорных присадок к дизельным топливам (С₂₁-С₂₅).

 

Таблица 2 – Характеристика фракций СЖК

Показатель	С5-С6	С7-С9	С9-С10	С10-С13	С10-С16	С12-С16	С17-С20
1) Внешний вид и цвет при 20±5ºС	Прозрачные маслянистые жидкости, бесцветные или слегка желтоватые				Мазеобразные продукты от белого до светло-жёлтого цвета		Твёрдый продукт от белого до светло-жёлтого цвета
2) Цветность по йодной шкале, мг I2/100 см2, не более	4,0-6,0	6,0-9,0	5,5-7,0	7,0-10,0	6,0-8,0	7,0-8,0		7,0-11,5
3) Кислотное число, мг КОН/г, не более	430-500	370-410	330-370	275-300	240-260	235-265	195-210
4) Эфирное число, мг КОН/г, не более	-	-	-	5,0	4,5	5,0	6,5
5) Карбонильное число, мг КОН/г, не более	-	-	-	12	12	12	14,5
6) Содержание неомыляемых веществ, 7) % по массе, не более	-	1,0	1,2	1,5	2,1	2,0	4,5
8) Температура плавления, ºС	-	-	-	-	25-35	25-35	45-53
9) Температура вспышки, ºС	82-97	204	104	125	137	140	173
10) Температура воспламенения, ºС	93-109	118	118	168	176	185	197
11) Температура самовоспламенения, ºС	315-400	260	260	240	330	345	343
Примечание: Температуры застывания: 25-35ºС (фракция С10-С16), 45-51°С (С17-С20).

 

Мощности по производству СЖК оценивались в 0,25 млн. т/год (1984) при загрузке мощностей 50-80%. Возросший интерес к кислотам до С₁₂ и выше С₂₀ стимулирует развитие производства СЖК из нефтехимического сырья.

Перечень литературы

1. Брунштейн Б.А., Клименко В.Л., Цыркин Е.Б., Производство синтетических кислот из нефтяного и газового сырья. Л.: 1970.

2. Болотин И.М., Милосердое П.Н., Суржа Е.И.. Синтетические жирные кислоты и продукты на их основе, М.: 1970.

3. Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 4, N. Y.-[a. о.], 1978, p. 814-71.

4. Hofmann P., Muller W., «Hydrocarbon Processing», 1981, v. 60, № 10, Sect. 1, p. 151-57.

5. ГОСТ 23239-89 «Кислоты жирные синтетические фракций С₅-С₆, С₇-С₉, С₅-С₉, С₁₀-С₁₃, С₁₀-С₁₆, С₁₇-С₂₀. Технические условия». ИПК Издательство стандартов, М.: переиздание 1998 г. с изменением №1 (ИУС 5-95).

6. «Исследование окисления высших альфа-олефинов с целью получения синтетических жирных кислот», Лакеев С.Н., Карчевский С.Г., Майданова И.О., Алексашев В.И., Материал межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные процессы в области образования, науки и производства», апрель 2004 г. Россия, Республика Татарстан, г. Нижнекамск.

7. Н.К. Маньковская, Синтетические жирные кислоты. Получение, свойства, применение. М.: Химия. 1965. 168 с.

8. «Синтез индивидуальных высших карбоновых кислот», Аминева Г.Г., Саяпова Е.В., Лисицкий В.В., Зимин Ю.С. По материалам конференции «Ломоносов-2009»

C ИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Введение

 

Синтетические жирные кислоты (далее по тексту – СЖК) находят широкое применение как заменители пищевых жиров в производстве мыла и моющих средств, пластификаторов, мягчителей, стабилизаторов, эмульгаторов, пластичных смазок, лакокрасочных материалов и многих других полезных продуктов.

Целью данной контрольной работы являлось произвести обзор способов промышленного производства СЖК.

Химические и физические свойства жирных кислот

 

По степени воздействия на организм человека СЖК относятся к 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007 (вещества умеренно опасные) с предельно допустимой концентрацией паров кислот в воздухе рабочей зоны для суммы кислот 5 мг/м³ (в пересчете на уксусную кислоту).

Кислоты всех фракций обладают раздражающим действием на неповреждённую кожу и слизистые оболочки.

При работе с СЖК применяют индивидуальные средства защиты согласно нормам, утверждённым в установленном порядке. В случае розлива кислот применяют индивидуальные средства защиты органов дыхания по ГОСТ 12.4.034: противогазы марок ФУ-2, ФУ-3, изолирующие.

 

Таблица 1 – Физические свойства наиболее распространённых природных ВЖК

Кислота	Мол.масса	Т.плавл., ºС	Т.заст., ºС	Т.кип., ºС/мм.рт.ст.	d4(ºС)	n D (ºС)
Капроновая (гексановая) С5Н11СООН	128,20	-3,4	-3,3	205-207	0,9290(20)	1,4170(20)
Каприловая (октановая) С7Н15СООН	144,21	16-16,7	16,3-16,5	237-239,7	0,9088-0,9105(20)	1,4280(20)
Каприновая (декановая) С9Н19СООН	172,17	31-31,6	31,2	266,4-270	0,8858(40)	1,4288(40)
Ундециловая (ундекановая) С10Н21СООН	186,30	28-30,5	28,1	284; 179/28	0,8505(80)	1,4319(40)
Лауриновая* (додекановая) С11Н23СООН	200,32	43,6-44,5	43,9	298,9; 176/15	0,8690(50)	1,4304(50)
Тридециловая (тридекановая) С12Н25СООН	214,35	41,5	41,8	312,4; 199-200/24	0,8458(80)	1,4215(80)
Миристиновая* (тетрадекановая) С13Н27СООН	228,38	53,5-54,4	54,1	196,5/15	0,8589(60)	1,4310(60)
Пентадециловая (пентадекановая) С14Н29СООН	242,40	52-54	52,5	339,1; 157,8/1	0,8423(80)	1,4254(80)
Пальмитиновая (гексадекановая) С15Н31СООН	256,43	62,5-64,0	62,8	215/15	0,8414(80)	1,4269(80)
Маргариновая (гептадекановая) С16Н33СООН	270,46	60,0	61,0	277/100	0,8630(80)	1,4342(60)
Стеариновая (октадекановая) С17Н35СООН	284,48	69,2-69,9	69,3	232/15	0,8390(80)	1,4296(80)
Нонадекановая (нонадециловая) С18Н37СООН	298,51	68,6	69,5	297-298/100	0,8770(69)	1,4512(70)
Арахиновая (эйкозановая) С19Н39СООН	312,54	75,3	74,9	328 (с разл.); 203-205/1	0,8240(100)	1,4250(100)
Бегеновая (докозановая) С21Н43СООН	340,59	79,9-84	79,7	306/60; 262-265/15-16	0,8221(100)	1,4270(100)
Олеиновая (октадеценовая) С17Н33СООН	282,47	13,4 и 16,3 (полиморфизм)	-	232/15	0,8950(18)	1,4582(20)
Эруковая (докозеновая) С21Н41СООН	338,58	33,0-34,7	-	281/30	0,8532(70)	1,4440(70)
Линолевая (октадекадиеновая) С17Н29СООН	280,45	от -5 до -5,2	-	230-233/15	0,9030(20)	1,4699(20)
Линоленовая (октадекатриеновая) С17Н27СООН	278,44	от -11 до -12,8	-	230-232/17	0,903-0,914(20)	1,4800(20)
Арахидоновая (эйкозантетраеновая) С19Н31СООН	304,47	-49,5	-	-	-	1,4824(20)
Клупанодоновая (докозантетраеновая) С21Н33(ОН)СООН	330,51	от -100,0 до -11,3	-	230-232/17	0,9218(15)	-
Рицинолевая (гидроксиоктадеценовая) С17Н32(ОН)СООН	298,47	4-5; 7,7-16 (полиморфизм)	-	250/15	0,9496(15)	1,7714(20)

 

По физико-химическим показателям кислоты должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл.2 [5]

СЖК реагируют также как и другие карбоновые кислоты, что подразумевает этерификацию и кислотное реакции. Восстановление СЖК приводит к жирным спиртам. Ненасыщенные жирные кислоты также могут вступать в реакции присоединения, наиболее характерно гидрирование.

При загорании небольших количеств кислот применяют пенные и углекислотные огнетушители; при загорании продукта, разлитого на значительной площади – водяной пар, воздушно-механическую пену средней кратности с пенообразователем ПО-ЗАИ, порошок ПСБ. Для тушения кислот в резервуарах применяют водяной пар.