Проєкт відділення одержання бутилолеату продуктивністю 1000 т/рік

Abstract

У нашу сучасність бутилові естери жирних кислот зайняли своє впевнене місце у хімічній промиловості. Вони використовуються по всьому спектру – від пластифікатора та емульгатора в харчовій промисловості до компонента біодизелю та біокеросину. У аспекті біопалива роль естерів особливо помітна – сьогоднішній день спонукає людство як ніколи до зниження викидів карбону в атмосферу. Виробництво біопаливо зростає з кожним роком, як і бутилолеату – що є одним із головних компонентів бутил-біодизелю, похідним біодизелю, котре є пристосованим до потреб холодного клімату. Основними реагентами промислового органічного синтезу бутилолеату є олеїнова кислота та бутанол, що каталізується сульфатною кислотою. Об’єкт дослідження – естерифікація бутилолеату з олеїнової кислоти та н-бутанолу. Предмет дослідження – вплив на процес концентрації каталізатора сульфатної кислоти, температурного режиму реакції та води, встановлення оптимального методу очищення бутилолеату від продукту реакції; відокремлення бутилолеату від продукту реакції. Мета дослідження – встановлення оптимального вмісту каталізатора для досягнення високого рівня конверсії олеїнової кислоти, виведення оптимального діапазону температур для проведення реакції з метою найбільшої конверсії та найменшого вмісту побічних продуктів, встановлення оптимального методу очищення бутилолеату від продукту реакції. Проведення серії дослідів показало, що концентрація каталізатора вище 0,02 моль/л майже не впливає на подальше зростання конверсії кислоти, однак час реакції зменшується від зростання концентрації каталізатора. Порівняння впливу різних температурних режимів засвідчило необхідність проводити реакції у межах 120-130 оС, бо перегрівання суміші призводить до зменшення конверсії та збільшення побічних продуктів осмолення, що знижує чистоту естеру. Додавання води у реакційну суміш є недоцільним у використанні, знижуючи конверсію кислота та значно збільшуючи час реакції. У питанні виділення бутилолеату з продукту синтезу показав себе ефективним кальцій оксид, а саме нейтралізація кальцій оксидом при перемішуванні протягом трьох годин. Ступінь нейтралізації при цьому методі склав 77,4%.

Butyl esters of fatty acids have firmly established their place in the chemical industry in modern times. They are utilized across a wide range of applications – from plasticizers and emulsifiers in the food industry to components of biodiesel and biokerosene. In the context of biofuels, the role of esters is particularly significant – today’s global push to reduce carbon emissions into the atmosphere is stronger than ever. The production of biofuels is growing annually, as is the production of butyl oleate, a key component of butyl-biodiesel, a derivative of biodiesel adapted for cold climate conditions. The primary reagents for the industrial organic synthesis of butyl oleate are oleic acid and butanol, catalyzed by sulfuric acid. Study object – the esterification of butyl oleate from oleic acid and n-butanol. Scope of research – the effect of sulfuric acid catalyst concentration, reaction temperature regime on the esterification process and the water effect on reaction; finding of the optimal method for purifying butyl oleate from reaction by-products; separation of butyl oleate from the reaction mixture. Goal of research – determine the optimal catalyst concentration for achieving a high conversion rate of oleic acid; define the optimal temperature range for conducting the reaction in order to maximize conversion and minimize the formation of by-products; establish the most effective method for purifying butyl oleate from reaction by-products. A series of experiments demonstrated that a catalyst concentration above 0.02 mol/L has little effect on further increasing acid conversion, although the reaction time decreases with higher catalyst concentrations. Comparison of different temperature regimes confirmed the necessity of conducting reactions within the range of 120–130°C, as overheating the mixture leads to reduced conversion and increased formation of tarry by-products, which lowers the purity of the ester. Adding water to the reaction mixture was found to be impractical, as it reduces acid conversion and significantly extends reaction time. In terms of isolating butyl oleate from the synthesis product, calcium oxide proved effective, specifically through neutralization with calcium oxide under stirring for three hours. The degree of neutralization using this method reached 77.4%.