Способ получения щелочных солей жирных кислот

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик

)

1 и

) () ) ) 979325 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву

1 (51)М. Кл. (22) Заявлено 05. 08.80 (21) 2974669!23 04

С 07 С 51!41 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23)Приоритет

СССР

Опубликовано 07.12.82 ° Бюллетень № 45

Дата опубликования описания 09 ..1 2. 82 (») УД К 547. 295 ° .07(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Н.Н. Асланов

Научно-исследовательский и проектны цветной металлургии (71) Заявитель (54) CflOCO5 l1OJlYAEHHR 13EJlOAHtlX COJ1EH

ИИРНЫХ КИСЛОТ

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения щелочных солей жирных кислот, который может быть использован в не(1)техимических производствах при выделении жир" ных кислот из оксидата, а также в мы5 ловарении.

Известен способ получения щелочных солей жирных кислот омылением последних едкими щелочами или действием соды на свободные высшие жирные кислоты $1 J .

Недостатком такого способа является и спол ьэо ванне дефицитных (МаОН, К0Н, йа СО, К СО ) и дорогостоящих (На ОН, КОН 3 продуктов.

Известен также электрохимический способ получения солей жирных кислот (способ Асланова), в частности маг- 2о ниевых, медных, железных, кобальтовых, заключающийся в том, что кислоты омыляют в бездиафрагменном электролиэере, содержащем анод из поливалентного металла, путем электролитического растворения анода в электролите - неорганической соли щелочного или щелочноземельного металла 12).

Однако таким способом щелочные соли жирных кислот не были получены.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения щелочных солей жирных кислот омылением последних сначала 253-ным раствором

NagCO, а затем концентрированным

25-403-ным раствором щелочи при $0 С и перемешивании (3 1 ° йедостатком этого способа является сложность процесса из-за использования агрессивных, дорогостоящих и дефицитных омылителей, ведения процесса при высокой температуре, а также иэ-эа необходимости ведения процесса в условиях перемешивания °

Целью изобретения является упрощение процесса.

Йоставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа получе"

979325 ния щелочных солей жирных кислот путем омыления жирных кислот щелочным агентом процесс ведут в катодной зоне электролизера с катионитной мембраной и нерастворимым анодом при сверхтитровой температуре в среде электролита - неорганическо" соли щелочно о металла.

Отличительной особенностью предлагаeìîãî способа является то, что про- 1В цесс ведут в катодной зоне электролизера с катионитной мембраной и нерастворимым анодом при сверхтитровой температуре в среде электролита — неорганической соли щелочного металла. !5 желательно в качестве неорганической сопи щелочного металла использовать хлорид или сульфат, или нитрат натрия или калия и процесс вести при

20-4Г )С, о

Процесс осуществляют следующим образом. Омыляемую жирную кислоту, смесь свободных жирных кислот или оксидат, имеющие температуру, превышающую титровую (температуру застыва- 25 ния), которая зависит от исходного сырья, вводят в катодную зону электролизера с катионитной мембраной, содержащую Hàñûùåíный водный раствор неорганической соли щелочного зв металла (хлорида. сульфата или нитрата натрия или калия)

Католит (электролит в катодной зоне электролизера > подвергают принудительной непрерывной рециркуляции в катодной зоне с прохождением через органи->еский слой. Ьлагодаря разнице в плотностях, а также правильно выбранному, умеренному режиму рециркуляции католита органический слой не увлекается в циркуляционный поток, а неизменно располагается над насыщенным католитом. !

В качестве исходного анолита используют тоже насыщенный водный раствор неорганической щелочной соли, который при электрообработке непрерывно доукрепляют до первоначальной плотности путем контактирования его c кристаллической щелочной солью, в связи с чем концентрацию щелочной соли в анолите в процессе омыления постоянно поддерживают на уровне исходной, т.е. насыщенной, а интенсив" ность омыления на протяжении всего процесса — неизменной и равной перво-( начальной. Анолит подвергают принудительной рецкркуляции в анодной зоне.

Исходные электролиты обеих зон имеют примерно ту же температуру, что и омыляемая органическая фаза, По окончании омыления полученную щелочную соль жирной кислоты или омыленный оксидат отделяют отстаиванием от католита. Последний повторно используют в процессе для омыления новых объемов жирных кислот. целочную соль жирной кислоты или омыленный оксидат применяют по назначению.

Условия проведения предлагаемого способа выбирают следующим образом.

Сверхтитровую температуру используют для придания жирной кислоте состояния жидкотекучести, т„е. транспортабельности. Катионитную мембрану применяют для того, чтобы обеспечить приток в катодную зону из анодной щелочных катионов, но в то же время исключить переход в анодную зону образующихся у катода гидроксил-ионов (,ОН групп) и резко повысить эффективность омыления {анионитная и инертная мембраны для этих целей не пригодны).

Анод выбирают нерастворимым {графитовым, угольным}. Материал катода не имеет значения, однако предпочтительно использование катода из такого металла, на котором перенапряжение водорода минимальное, например из нике" ля.

Продолжительность процесса определяется переводом при данной силе тока в органическую фазу стехиометрического количества ионов щелочного металла, необходимых для полного омыления. В процессе омыления органическая фаза подвергается тончайшему диспергированию выделяющимися на катоде газами,что резко увеличивает реакционную поверхность омыляемого продукта и обеспечивает идеальное перемешивание.

Предлагаемый способ позволяет упростить процесс за счет исключения из процесса агрессивной, дорогостоящей и дефицитной щелочи, понижения температуры процесса, за счет исключения из процесса специальной операции - тщательного перемешивания омыляемых кислот с растворами щелочей, Применение такого способа дает возможность также с успехом омылять трудноомыляемые продукты - оксидат.

Пример 1. Омыление промышленных синтетических жирных кислот (СЖК) фракции С7 Сg

5 97932

В катодную камеру диафрагменного электролизера (мембрана катионитная, MK-4О), содержащую 500 мл насыщенного водного раствора хлорида натрия (католит), вводят при 20 С (для фракции С -С о эта температура является сверхтитровой) 100 г промышленных

СЖК фракции С7-С о (Небакинского химкомбината Белгородской области} с молекулярным весом 143 и плотностью

917,8 гlдм3 (при 20 С). Анолит600 мл насыщенного раствора того же хлорида натрия (плотность 1205 r/äì ) .

Катод изготовлен из нержавеющей стали, анод - из графита.

Католит подвергают принудительной рециркуляции в катодной зоне с прохождением через органический слой (посредством лабораторного центробежного насоса и набора стеклянных и рези- 2в новых трубок .

Через систему пропускают постоянный электрический ток. Газообразные продукты на электродах: водород - на катоде, хлор - на аноде.

В процессе омыления насыщенную концентрацию хлорида натрия в анодной зоне поддерживают постоянной путем непрерывного вывода анолита из анодной зоны, доукрепления его в чане - перемешивателе кристаллическим хлоридом натрия и введения доукрепленного раствора снова s анодную зону.

Сила тока при электрообработке 5 А (катодная и анодная плотность тока Э5

200 A/ì ). Напряжение 3,5-4,0 В. Продолжительность омыления 4 ч, 50,1

Электрообработку продолжают 1 ч при силе тока 4,6 A (катодная и анодПо окончании электрообработки фазы разделяют отстаиванием.

Степень омыления жирных кислот, т.е. количество натрия, перешедшее в органическую фазу, определяют тремя методами: взвешиванием аликвоты, т.е. части . объема омыленных жирных кислот, после чего делают пересчет на весь объем, при этом определенный таким образом вес всего объема омыленных жирных кислот равен 114,3 r (некоторые потеSO ри органической фазы неизбежны); по изменению плотности органической фазы до и после электрообработки путем непосредственного замера плот" ностей с помощью набора денсиметров (,ареометров};

5$ химическим анализом (на натрий) водного раствора, полученного ббра" боткой аликвоты насыщенной органичес5 6 кой фазы слабым раствором серной кислоты с переводом натрия из органической фазы в водный раствор s виде сульфата натрия.

Определенная таким образом емкость по натрию в расчете на 100 г

СЖК фракции С -С составляет 15,"16,0 г.

Теоретически для омыления 100 г

СЖК с молекулярным весом 143 требуется 16,08 г натрия, при этом вес полученной щелочной соли жирных кислот по стехиометрии должен составить

115,38 г. На выделение 16,08 г натрия теоретически необходимо 18,74 А 4.

Практически вес омыленной фракции составляет 114,3 г, количество натрия, перешедшее в органическую фазу, равно

15,4-16,0 г, на что затрачивается

20 А ч.

Пример 2. Омыление оксидата.

Характеристика оксидата по данным

Шебакинского химкомбината:

Кислотное число, мг КОН/г 77,5

Эфирное число, мг КОН/г

Содержание жирных кислот 33

Содержание неомыляемых, 3 65

В катодную зону диафрагменного электролизера (мембрана катионитная, MK-40), содержащую в качестве электролита 500 мл насыщенного водного раствора хлорида натрия, вводят при сверхтитровой температуре (40-45ОС}

100 г оксидата. Электролит анодной зоны - 600 мп того же насыщенного водного раствора хлорида натрия. Температуру анолита, католита и оксидата поддерживают в пределах 40-45ОС для обеспечения жидкотекучести оксидата и транспортабельности технологического потока в целом. Анод изготовлен из графита, катод - из нержавеющей стали.

Рециркуляцию католита и анолита и доукреплвние анолита в процессе омыления осуществляют, как в приме- ре 1.

На систему накладывают постоянный электрический ток, при этом на катоде выделяется водород, на анодехлор.

7 979325 8 ная плотность тока 184 А/м2) и напряжении 3,3-3,8 В.

По окончании электрообработки фазы разделяют отстаиванием. Степень омыления содержащихся в оксидате 5 жирных кислот, .т.е. количество натрия, перешедшее в органическую фазу, контролируют следующими методами: взвешиванием аликвоты, как в примере l при этом определенный таким об- о разом вес омыленного оксидата составляет 102,8 г; по взаимодействию омыленного продукта с водным раствором медного купороса по реакции

2RNa&CuS0q =-- Г, Сп + ll 250g где органические фазы подчеркнуты, г — радикал жирной кислоты.

По этой реакции переведено из водной фазы в органическую 4,9 г абс.) меди, что соответствует фактическому содержанию в омыленном продукте

3,5 г натрия.

Теоретически для омыления 100 г оксидата, содержащего 333 жирных кис- > лот с молекулярным весом около 211 (подсчитывая по кислотному и эфирно- или 943. му числу), требуется 3,6 r натрия, при этом вес омыленного оксидата по стехиометрии должен составить 103,44 гав

На выделение 3,6 г натрия теоретичес ки необходимо 4,2 А ч. Практически вес омыленного оксидата составляет

102,8 г, а количество натрия, перешедшее в органическую фазу, - 3,5 г на у что требуется 4,6 А ч.

Пример 3. Омыление жирных кислот, выделенных из растительного масла (на примере подсолнечного) .

Подсолнечное масло, выпускаемое 4Q комбинатами страны по ГОСТ 1129-75, является ° глицеридом жирных кислот различного молекулярного веса. Бракованные (непищевые) партии подсолнечного масла расщепляют методом автоклавного гидролиза на глицерин и жирные кислоты (их смесь). Последние направляют на мыловарение.

Характеристика жирных кислот, выделенных из подсолнечного масла {no щ данным Ереванского масложиркомбината): состав жирных кислот, 3: линолевая

46-60; олеиновая 25-42; пальмитиновая 3,5-6,4; стеариновая 1,6-4,6; арахиновая 0,7-0,9; миристиновая до

0,1; температура застывания (титр)

16-23"-1.", молекулярный вес 282-287

ЩЩИПИ Заказ 9529/3

Фипиап ППП "Патент", г число нейтрализации 194-198 мг КОН/1 г жирных кислот.

В аппаратурных условиях и при режимах обработки, как в примере 1,,омылению подвергают 100 г смеси жирных кислот, выделенных из подсолнечного масла. Омыление проводят при начальной температуре 25 С, являющейся сверхтитровой для смеси жирных кислот вышеуказанного состава. Продолжительность омыления 2 ч.

Теоретически для омыления 100 г смеси жирных кислот со средним молекулярным весом 285 требуется 8,07 г натрия, при этом вес полученной щелочной соли жирных кислот по стехиометрии должен составить 107,72 г. На выделение 8,07 г натрия теоретически необходимо 9,4 A ÷. Практически вес омыленной смеси равен 106,9 г (пересчет из аликвоты ), количество натрия, перешедшее в органическую фазу, составляет 7,94 г, на что затрачивается 10 А ч.

Степень омыления составляет более

98 3i выход по току 9 4 А ч

10,0 А ч формула изобретения

1. Способ получения щелочных солей жирных кислот путем омыления жирных кислот щелочным агентом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса, последний ведут в катодной зоне электролизера с катионитной мембраной и нерастворимым анодом при сверхтитровой температуре в среде электролита - неорганической соли щелочного металла.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве неорганической соли щелочного металла используют хлорид или сульфат, или нитрат натрия или калия.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что процесс ведут при 20-45 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Степаненко В.Н. Курс органической химии. М., "Медгиз", 1955, с,224, 246-247.

2. Авторское свидетельство СССР 825493 кл. C 07 С 51/41, 1976.

3. Маньковская Н.К. "Синтетические жирные кислоты". М., "Химия", 1965, с. 55-65 (прототип).

Ужгород„ ул. Проектная, 4