Кількісні закономірності в ході амідування триацилгліцеринів рослинних олій
Показано доцільність одержання обґрунтованих оцінок витрати вихідних речовин і виходу алкіламідів рослинних олій за умови нехтування відмінностей між k1 і k2, k1 і k3 (k1 =k2=k3). При цьому похибка визначення виходу цільового продукту не перевищує 10 % (соняшникова олія) і 13 % (соєва олія). В прису...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Online Zugang: | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/45 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Catalysis and petrochemistry |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Catalysis and petrochemistry| _version_ | 1872008998974128128 |
|---|---|
| author | Shkaraputa, L.M. Mitrokhina, L.L. yshchenko, L.O. Shevchenko, L.A. Моrozova, I.P. |
| author_facet | Shkaraputa, L.M. Mitrokhina, L.L. yshchenko, L.O. Shevchenko, L.A. Моrozova, I.P. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "L.M. Shkaraputa",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02160 Київ, Харківське шосе, 50"
},
{
"author": "L.L. Mitrokhina",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02160 Київ, Харківське шосе, 50"
},
{
"author": "L.O. yshchenko",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02160 Київ, Харківське шосе, 50"
},
{
"author": "L.A. Shevchenko",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02160 Київ, Харківське шосе, 50"
},
{
"author": "I.P. Моrozova",
"institution": "Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, Україна, 02160 Київ, Харківське шосе, 50"
}
] |
| author_sort | Shkaraputa, L.M. |
| baseUrl_str | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2021-12-10T12:30:42Z |
| description | Показано доцільність одержання обґрунтованих оцінок витрати вихідних речовин і виходу алкіламідів рослинних олій за умови нехтування відмінностей між k1 і k2, k1 і k3 (k1 =k2=k3). При цьому похибка визначення виходу цільового продукту не перевищує 10 % (соняшникова олія) і 13 % (соєва олія). В присутності каталізатора NaOH алгоритм розрахунку оцінок кінетичних констант зводиться до визначення передекспоненти константи швидкості некаталітичної реакції амідування триацилгліцеринів і побудови залежності енергії активації від вмісту NaOH за співвідношенням E(C) = -RT [n[k (C,T) / k01] і кількісного розрахунку з використанням розв’язувача ode 45. |
| doi_str_mv | 10.15407/kataliz2019.28.044 |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
Каталіз та нафтохімія, 2019, № 28
44
УДК 661.719.2:665.12:621.892 2019
https://doi.org/10.15407/kataliz2019.28.044
Кількісні закономірності в ході амідування
триацилгліцеринів рослинних олій
Л.М. Шкарапута, Л.Л. Митрохіна, Л.О. Тищенко, Л.А. Шевченко, І.П. Морозова
Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України,
Україна, 02160 Київ, Харківське шосе, 50; тел.: (044) 559-66-47
Показано доцільність одержання обґрунтованих оцінок витрати вихідних речовин і виходу
алкіламідів рослинних олій за умови нехтування відмінностей між k1 і k2, k1 і k3 (k1 = k2 = k3).
При цьому похибка визначення виходу цільового продукту не перевищує 10 % (соняшни-
кова олія) і 13 % (соєва олія). В присутності каталізатора NaOH алгоритм розрахунку оці-
нок кінетичних констант зводиться до визначення передекспоненти константи швидкості
некаталітичної реакції амідування триацилгліцеринів і побудови залежності енергії актива-
ції від вмісту NaOH за співвідношенням E(C) = -RT ln[k (C,T) / k01] і кількісного розрахунку
з використанням розв’язувача ode 45.
Ключові слова: амідування, рослинні олії, триацилгліцерини, алгоритм розрахунку, оцінка виходу цільо-
вого продукту
Вступ
Стрімке зменшення запасів нафти і збільшення її
вартості стимулює використання відновлювальної
сировини при одержанні поверхнево-активних речо-
вин (ПАР) для підвищення продуктивності видобув-
них свердловин і виробництва миючих засобів, косме-
тичних та фармацевтичних препаратів, тощо. Відомою
альтернативою одержання ПАР з нафтопродуктів є
процеси, що орієнтовані на амідування рослинних олій
амінами. Проте, робіт, що присвячені виявленню кіль-
кісних співвідношень процесів амідування триацилглі-
церинів, критично мало. Це призводить до реалізації в
промисловості нераціональних, практично лаборатор-
них, умов синтезу, зайвої витрати вихідних речовин і
часу, низької якості цільових продуктів.
Мета роботи: розробити ефективний алгоритм
розрахунку оцінок витрати вихідних речовин і виходу
цільового продукту каталітичного амідування триа-
цилгліцеринів соєвої олії, уточнити опис закономірно-
стей амідування триацилгліцеринів соняшникової олії.
Об’єкти дослідження: процеси амідування триа-
цилгліцеринів соєвої та соняшникової олій.
Характерним прикладом складнощів, що виника-
ють при кількісному аналізі таких процесів є робота
досвідчених фахівців [1] з амідування триацилгліцери-
нів соєвої олії. Авторами досліджено кінетику амі-
дування триацилгліцеринів (ТАГ) соєвої олії моноета-
ноламіном (МЕА) при температурах 373–423 К. Пока-
зано, що при цьому відбуваються реакції з утворенням
ацилгліцеринів (МАГ, ДАГ) і моноетаноламідів (АА)
жирних кислот. Знайдено константи швидкості, визна-
чено термодинамічні параметри реакцій.
На жаль, в роботі [1] не наводиться розв’язок за-
пропонованої авторами кінетичної моделі (1)
(1)
та співставлення результатів аналітичного прогнозу з
експериментом (рис. 1).
Нами була зроблена спроба розрахунку кінцевих
значень (τ = 12000 с) ТАГ, МЕА та АА при Т = 373К і
зазначених в [1] k1 = 1,81·10-4; k2 = 0,38·10-4; k3 = 0,02·10-
4 1/(м.ч. с). Використовувався відомий метод розв’язку
систем нелінійних диференційних рівнянь ode 45. Тут і
далі прийнято у(1) = [ТАГ]; у(2) = [МЕА]; у(3) =
[ДАГ]; у(4) = [МАГ]; у(5) = [АА]; у(6) = [ГЛ].
Розв’язувач:
[x,y]=ode 45(@mono653, [0 12000],[0 5 0 5 0 0 0])
plot(x,y)
grid on
(2)
М-файл:
>> function dy=mono68(x,y);
dy=zeros(5,1);
dy(1)=-1.81e-4.*y(1).*y(2);
Каталіз та нафтохімія, 2019, № 28
45
Рис. 1. Зміна концентрацій інгредієнтів в ході амідуван-
ня триацилгліцеринів соєвої олії [1]: – моноетаноламіни
(МЕА), – моноацилгліцерини (МАГ), ■ – гліцерин (ГЛ),
– моноетаноламіди (АА) жирних кислот, – діацилгліце-
рини (ДАГ), – триацилгліцерини (ТАГ)
dy(2)=-1.81e-4.*y(1).*y(2)-0.38e-4.*y(3).*y(2)-0.02e-4.*
*y(4).*y(2);
dy(3)=+1.81e-4.*y(1).*y(2)-0.38e-4.*y(3).*y(2);
dy(4)=+0.38e-4.*y(3).*y(2)-0.02e-4.*y(4).*y(2);
dy(5)=+1.81e-4.*y(1).*y(2)+0.38e-4.*y(3).*y(2)+0.02e-4.*
*y(4).*y(2);
Результати розрахунку наведено на рис. 2.
Співставлення рис. 1 і 2 свідчать про дуже низьку
точність аналітичного прогнозу (табл. 1).
На нашу думку, причиною розходжень є висока
жорсткість системи рівнянь (1), коефіцієнти якої відрі-
зняються в 5–90 разів. Спроба використання програм,
що орієнтовані на розв’язок жорстких рівнянь (ode 153;
ode 21t; ode 23tb), не привела до збільшення точності
розрахунку. На часі розробка більш потужних матема-
тичних методів. Однак, з огляду на суттєві похибки (до
15 %) при визначенні кінетичних констант, плинність
характеристик промислових партій рослинних олій,
актуально одержання в рамках поширених математич-
них методів добре обґрунтованих оцінок кількісних
показників процесу амідування.
Для інженерних цілей виправданий запропонова-
ний нами в роботі [2] підхід: для визначення виходу
цільового продукту доцільне нехтування відмінностя-
ми між кінетичними константами k1 = k2 = k3. Так, по-
хибка при амідуванні триацилгліцеринів соняшникової
олії не перевищувала 10 %, в присутності каталізатора
Таблиця 1. Точність визначення інгредієнтів при
k1 ≠ k2 ≠ k3, τ = 12000 с
Сполука
Концентрація, мол. частка Похибка
аналітичного
визначення, %
Експеримент,
[1]
Розрахунок
ode 45
ТАГ 0,27 0,244 9,6
МЕА 0,12 0,225 88,0
АА 0,38 0,275 27,6
(NaOH) – 3–4 % [2].
Розв’язок системи (1) здійснювали за допомогою
розв’язувача (2) і
М-файла:
function dy=mono618(x,y);
dy=zeros(5,1);
dy(1)=-1.81e-4.*y(1).*y(2);
dy(2)=-1.81e-4.*y(1).*y(2)-1.81e-4.*y(3).*y(2)-1.81e-
4.*y(4).*y(2);
dy(3)=+1.81e-4.*y(1).*y(2)-1.81e-4.*y(3).*y(2);
dy(4)=+1.81e-4.*y(3).*y(2)-1.81e-4.*y(4).*y(2);
dy(5)=+1.81e-4.*y(1).*y(2)+1.81e-4.*y(3).*y(2)+1.81e-4.*
*y(4).*y(2);
Результати розв’язку рівнянь системи (1) при k1 = k2
= k3 = 1,81·10-4 1/(м.ч. · с) наведено на рис. 3.
Як випливає з табл. 2, похибки прогнозу зменшено
вдвічі.
Таким чином, запропонований підхід дає змогу не
лише суттєво підвищити точність аналітичного про-
гнозу, але і значно скорочує обсяг кінетичних дослі-
джень, дозволяє прогнозувати вихід цільового продук-
ту з похибкою близькою до 13 %.
τ, с
Рис. 3. Зміна концентрацій в ході амідування за умов
k1 = k2 = k3 = 1,81·10-4 1/(м.ч. · с)
τ, с
Рис. 2. Зміна концентрацій в ході амідування за умов
k1 = 1,81·10–4; k2 = 0,38·10–4; k3 = 0,02·10–4 1/(м.ч. · с)
С
,
м
о
л
.ч
ас
тк
а
y(1)
y(2)
y(5)
y(3)
y(4)
С
,
м
о
л
.ч
ас
тк
а
y(1)
y(2) y(5)
y(3)
y(4)
Каталіз та нафтохімія, 2019, № 28
46
Таблиця 2. Точність визначення інгредієнтів при
k1 = k2 = k 3 = 1,81·10-4 1/(м.ч.·с)
Сполука Концентрація, мол. частка Похибка,
аналітичного
визначення, %
Експеримент,
[1]
Розрахунок
ode 45
ТАГ 0,27 0,257 4,8
МЕА 0,12 0,171 42,5
АА 0,38 0,329 13,0
При визначенні константи швидкості реакції амі-
дування триацилгліцеринів соняшникової олії [2] за-
мість кінетичної константи k(403) = 0,0154 кг/(моль·хв)
було помилково використано значення початкової
швидкості витрати моноетиленаміну dу(2)0 / dτ =
0,0454 кг/(моль·хв). З метою оцінки впливу допущеної
помилки на твердження про спроможність запропоно-
ваного підходу математичного опису амідування триа-
цилгліцеринів соняшникової олії було повторно визна-
чено k0 і залежність енергії активації каталітичної реа-
кції Е(С) від С [NaOH]. Так, виходячи з співвідно-
шення Арреніуса, отримали константу швидкості реа-
кції амідування соняшникової олії k1 = 37,67exp(-
26142/RT).
Використовуючи уточнені значення констант k01 та
k1(403 К), за допомогою співвідношення [2] E(C) =
= –RTln[k1(C,T)/k01] були скореговані значення конс-
тант некаталітичного амідування (k01 і Е)
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
x 10 4
[NaOH], mol/kg
E,J/mol
y = - 8.674e+004*x + 2.617e+004
data 1
linear
Рис. 4. Залежність енергії активації каталітичної реакції
амідування соняшникової олії від вмісту NaOH
Таблиця 3. Розрахунок концентрацій інгредієнтів
τ у(1) у(2) у(3) у(4) у(5)
0 0,9790 2,9360 0 0 0
0,0005 0,9789 2,9359 0,0001 0,0000 0,0001
0,0009 0,9789 2,9359 0,0001 0,0000 0,0001
0,0014 0,9788 2,9358 0,0002 0,0000 0,0002
176,1624 0,0099 0,2241 0,0455 0,1044 2,7119
178,0812 0,0097 0,2216 0,0449 0,1035 2,7144
180,0000 0,0096 0,2191 0,0444 0,1026 2,7169
побудовано залежність Е(С) = f[NaOH] (рис. 4) та ви-
значено, що Е(С) = (2,6 – 8,7·[NaOH]0)104, а не як по-
милково зазначено в роботі [2] Е(С) = 24000 –
– 88000·[NaOH].
Для оцінки спроможності запропонованих співвід-
ношень було визначено константу швидкості процесу
амідування при 393 К і вмісті 0,04078 моль/кг каталіза-
тора NaOH.
k = 37,6678exp(–(26168 – 86737*0.04078)/(8.3143*
*393)) = 0,0370
З урахуванням одержаних результатів було побудо-
вано розв’язувач:
і М-файл:
function dy=mono631(x,y);
dy=zeros(5,1);
dy(1)=-370e-4.*y(1).*y(2);
dy(2)=-370e-4.*y(1).*y(2)-370e-4.*y(3).*y(2)-370e-4.*
*y(4).*y(2);
dy(3)=+370e-4.*y(1).*y(2)-370e-4.*y(3).*y(2);
dy(4)=+370e-4.*y(3).*y(2)-370e-4.*y(4).*y(2);
dy(5)=+370e-4.*y(1).*y(2)+370e-4.*y(3).*y(2)+370e-4.*
*y(4).*y(2);
Нижче наведено фрагменти розв’язку, табл. 3.
Вихід цільового продукту склав у(5)180х100 / у(2)0 =
= 2,7169х100 / 2,936 = 92,54 %. Корекція кінетичних
констант k1(403 K) і k01 дозволила дещо зменшити по-
хибку прогнозу виходу цільового продукту в ході ка-
талітичного амідування триацилгліцеринів соняшни-
кової олії з 3–4 % до 2,5 %.
Була досліджена можливість використання проце-
дури [2] для кількісного опису каталітичного амі-
дування триацилгліцеринів соєвої олії. В якості аміну
використовували моноетаноламін (МЕА фірми BASF з
масовою часткою основної речовини 99,79 %) та соєва
олія (за ДСТУ 4534-2006) при мольному співвідно-
шенні 3:1 та їдкий натр (чистота 96 %). Визначення
вмісту МЕА проводили за відомою методикою [4].
Каталіз та нафтохімія, 2019, № 28
47
Алгоритм розрахунку кінетичних констант перед-
бачав побудову експериментальних точок в координа-
тах у(2) = f(), їх апроксимацію поліномом, аналітичне
визначення початкової швидкості dy(2)/dτ |0 і розраху-
нок за очевидним рівнянням
k1 = – (y(1)0y(2)0)-1 dy(2)/dτ |0,
де: у(1)0 та у(2)0 – відповідно початкові концентра-
ції ТАГ і МЕА;
у(2) – поточна концентрація МЕА.
Як приклад нижче наведено розрахунок константи
швидкості реакції отримання діацилгліцерину k1 при
температурі 413 К і концентрації NaOH 0,041моль/кг.
>> mm=100.598% g Soevoe.M 18.06.18. Magazin,
T=140, 3/1, NaOH
Nmm=mm/886 % mol
mMEA=21.01 % g
Nmea=mMEA/61.08 % mol
N0=Nmea/Nmm
mNaOH=0.2 % g
M=mm+mMEA+mNaOH % g
C0=1000*Nmea/M % mol/kg
Cm0=1000*Nmm/M
CNaOH0=1000*mNaOH/40/M % mol/kg
MEA0=100*mMEA/M % %
NaOH0=mNaOH/M % part
t=[0 5 10 15 20] % min
V=[10.1 6.8 6.6 5.3] % ml titrant
n=[0.486 0.403 0.469 0.457] % g mass sample
g=0.006108*V % 0.1*V*E/1000, g, mass MEA
P=100*g./n % % MEA
MEA=[MEA0 P]
C=10*MEA./61.08 % mol/kg
N=Nmea+Nmm
W0=0.14325% nachal. skorost,mol/(kg*min)
k=W0./C0/Cm0, kg/(molmin)
plot(t,C,'*')
grid on
xlabel('t,min')
За умови, що mm = 100.598; mMEA = 21.010;
mNaOH = 0.200 і при
t = 0 5 10 15 20
V = 10.10 6.80 6.60 5.30
n = 0.486 0.403 0.469 0.457
отримали Nmm = 0.1135; Nmea = 0.344; N0 =
3.0295; M = 121.808; C0 = 2.8239; Cm0 = 0.9321;
CNaOH0 = 0.041; MEA0 = 17.2485; NaOH0 =
0.0016
MEA = 17.2485 12.6936 10.3063 8.5955 7.0837
C = 2.8239 2.0782 1.6873 1.4072 1.1597
W0 = 0.1432; k = 0.0544
Таким же чином було одержано константи швидко-
сті реакції амідування соєвої олії за умов 373 К ≤Т≤ 413
К і 0≤ [NaOH]0 ≤618 моль/кг. В подальшому, викорис-
товуючи наведений в роботі [2] вираз E(C) = -RT ln[ki
(C,T) / k01], було визначено E(C) як функцію вмісту
каталізатора, табл. 4. Аналіз одержаних результатів
(рис. 5) показує доцільність оцінки витрати вихідних
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
4.45
4.5
4.55
4.6
4.65
4.7
4.75
4.8
4.85
x 10
4
[NaOH],mol/kg
E
,J
/m
o
l
y = - 4.664e+004*x + 4.802e+004
data 1
linear
Рис. 5. Залежність енергії активації реакції амідування від
початкової концентрації NaOH
Таблиця 4. Кінетичні константи за різних умов
[NaOH]104,
моль/кг
Т, К у(2)0/у(1)0
Апроксимуючий вираз
у(2) = f()
k104,
кг/(мольхв)
E10-4,
Дж/моль
0 373 3,1 y(2)=2,8537-0,0168+0,0004862 63 4.80
0 373 3,1 y(2)=2,784-0,0707 62 4,81
410 413 3,0 y(2)=2,7893-0,1432+0,003162 544 4,57
434 373 3,1 y(2)=3,021-0,01456+0,00325 131 4,57
599 373 3,0 y(2)=2,7635-0,03797+1,810-52 147 4,53
618 413 3,0 y(2)=2,7962-0,04217+2,310-52 671 4,50
552 373 3,0 y(2)=2,8404-0,0374+0,0018532 143 4,54
0 373 3,7 y(2)=3,3427-0,0182 61 4,81
0 373 3,0 y(2)=2,7494-0,01547 59 4,82
0 413 3,0 y(2)=2,7828-0,068195-0,0002682 268 4,81
0 413 3,0 y(2)=2,7911-0,06781-0,0002732 275 4,80
565 373 3,0 y(2)=2,769-0,301+0,00132 116 4,61
Каталіз та нафтохімія, 2019, № 28
48
матеріалів і виходу цільового продукту при амідуванні
соєвої олії, виходячи із лінійної залежності енергії ак-
тивації від вмісту каталізатора Е(С) = (4,8–4,7
[NaOH]0)104.
Висновки
Дослідження амідування триацилгліцеринів соня-
шникової та соєвої олій свідчить, що для одержання
обґрунтованих оцінок витрати вихідних речовин і ви-
ходу цільових продуктів є доцільним нехтування від-
мінностей між k1 і k2, k1 і k3 (k1 = k2 = k3). При цьому
похибка визначення виходу цільового продукту не
перевищує 10 % (соняшникова олія) і 13 % (соєва олія).
В присутності каталізатора NaOH алгоритм розрахун-
ку оцінок витрати вихідних речовин та виходу цільо-
вих продуктів зводиться до визначення передекспоне-
нти константи швидкості некаталітичної реакції амі-
дування триацилгліцеринів, побудови залежності енер-
гії активації від вмісту NaOH за співвідношенням E(C)
=
=-RT ln[k (C,T) / k01] і кількісного розрахунку з викори-
станням розв’язувача ode 45.
Література
1. Мельник А.П., Марценюк Т.І., Малік Г.С. Кіне-
тика амідування соєвої олії моноетаноламіном. Вест-
ник НТУ “ХПИ”. 2011. 24. 16–19.
2. Шкарапута Л.Н., Митрохина Л.Л., Морозова
И.П. Амидирование триацилглицеринов подсолнечно-
го масла. Катализ и нефтехимия. 2017. 26. 53–58.
3. Карпеева И.Э., Зорина А.В., Шихалиев Х.С. Си-
нтез амидов жирных кислот подсолнечного масла.
Вестник ВГУ, сер.: химия, биология, фармация. 2013.
2. 39–41.
4. Діхтенко К.М. Технологія отримання моно-
ацилгліцеринів амідуванням ріпакової олії: дис….канд.
техн. наук. Харків: НТУ “Харківський політехнічний
інститут”, 2008.
References
1. Melnyk A.P., Martsenyuk T.I., Malik H.S. Kinetyka
amiduvannya soyevoyi oliyi monoetanolaminom. Vestnyk
NTU “KhPI”. 2011. 24. 16–19. [in Ukrainian].
2. Shkaraputa L.N., Mitrokhina L.L., Morozova I.P.
Amidirovaniye triatsilglitserinov podsolnechnogo masla.
Kataliz i neftekhimiya. 2017. 26. 53–58. [in Russian].
3. Karpeyeva I.E., Zorina A.V., Shikhaliyev Kh.S.
Sintez amidov zhirnykh kislot podsolnechnogo masla.
Vestnik VGU, ser.: khimiya, biologiya, farmatsiya. 2013. 2.
39–41. [in Russian].
4. Dikhtenko K.M. Tekhnolohiya otrymannya
monoatsylhlitseryniv amiduvannyam ripakovoyi oliyi.
Dys….kand. tekhn. nauk. Kharkiv: NTU “Kharkivsʹkyy
politekhnichnyy instytut”. 2008. [in Ukrainian].
Надійшла до редакції 24.09.2019
Количественные закономерности в ходе амидирования
триацилглицеринов растительных масел
Л.Н. Шкарапута, Л.Л. Митрохина, Л.А. Тищенко, Л.А. Шевченко, И.П. Морозова
Институт биоорганической химии и нефтехимии им. В.П. Кухаря НАН Украины,
Украина, 02160 Киев, Харьковское шоссе, 50; тел.: (044) 559-66-47
Показана целесообразность получения обоснованных оценок расхода исходных веществ и
выхода алкиламидов растительных масел при условии пренебрежения различий между ки-
нетическими константами k1 и k2, k1 и k3 (k1 = k2 = k3). При этом погрешность определения
выхода целевого продукта не превышает 10 % (подсолнечное масло) и 13 % (соевое масло).
В присутствии катализатора NaOH алгоритм расчета оценок кинетических констант сво-
дится к определению предэкспоненты константы скорости некаталитической реакции ами-
дирования триацилглицеринов и построения зависимости энергии активации от содержа-
ния NaOH по соотношению E(C)=-RT ln[k(C,T) / k01] и количественного расчета с исполь-
зованием решателя ode 45.
Ключевые слова: амидирование, растительные масла, триацилглицерины, алгоритм расчета, оценка выхода
целевого продукта
Каталіз та нафтохімія, 2019, № 28
49
Quantitative patterns during the amidation
of triacylglycerols of vegetable oils
L.M. Shkaraputa, L.L. Mitrokhina, L.O. Tyshchenko, L.A. Shevchenko, I.P. Моrozova
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry, NAS of Ukraine,
50, Kharkivske shosse, 02160 Kyiv, Ukraine; Tel.: (044) 559-66-47
The relevance of the study is due to the rapid decrease in oil reserves and an increase in its cost,
which stimulates the use of renewable raw materials, in particular vegetable oils for the production
of surface-active substances, which are used to intensify oil production and the production of prod-
ucts from various industries. However, there are critically few works devoted to identifying quanti-
tative ratios of amidation processes of vegetable oils. This leads to the implementation of irrational
synthesis conditions, the waste of starting materials and time. The article analyzes the difficulties
encountered in the quantitative analysis of such processes. An analysis of the quantitative ratios
during the amidation of triacylglycerols of sunflower and soybean oils suggests that neglecting the
differences between k1 and k2, k1 and k3 (k1 = k2 = k3) is justified in calculating the estimates of the
consumption of starting materials and the yield of target products. Moreover, the error in determin-
ing the yield of the target product does not exceed 10 % (sunflower oil) and 13 % (soybean oil),
which, taking into account errors during kinetic experiments, the mobility of properties of industrial
oils composition, and serious difficulties in the numerical analysis of rigid systems of differential
equations, seems completely acceptable. In the presence of the NaOH catalyst, the algorithm for
calculating the estimates of the consumption of starting materials and the yield of the target prod-
ucts reduces to determining the preexponents of the rate constant of the non-catalytic amidation of
triacylglycerols, building the dependence of the activation energy on the content of NaOH taking
into account the ratio E(C) = -RT ln [k (C, T) / k01] and quantitative calculation using the solver ode
45.
Keywords: amidation, vegetable oils, triacylglycerines, calculation algorithm, estimation of the yield of the target product
|
| id | oai:katalizorgua:article-45 |
| institution | Catalysis and petrochemistry |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:02Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | katalizorgua/73/d84d8eeb1e04b6ee1fa09d4fb0a38473.pdf |
| spelling | oai:katalizorgua:article-452021-12-10T12:30:42Z Кількісні закономірності в ході амідування триацилгліцеринів рослинних олій Quantitative patterns during the amidation of triacylglycerols of vegetable oils Shkaraputa, L.M. Mitrokhina, L.L. yshchenko, L.O. Shevchenko, L.A. Моrozova, I.P. Показано доцільність одержання обґрунтованих оцінок витрати вихідних речовин і виходу алкіламідів рослинних олій за умови нехтування відмінностей між k1 і k2, k1 і k3 (k1 =k2=k3). При цьому похибка визначення виходу цільового продукту не перевищує 10 % (соняшникова олія) і 13 % (соєва олія). В присутності каталізатора NaOH алгоритм розрахунку оцінок кінетичних констант зводиться до визначення передекспоненти константи швидкості некаталітичної реакції амідування триацилгліцеринів і побудови залежності енергії активації від вмісту NaOH за співвідношенням E(C) = -RT [n[k (C,T) / k01] і кількісного розрахунку з використанням розв’язувача ode 45. The relevance of the study is due to the rapid decrease in oil reserves and an increase in its cost, which stimulates the use of renewable raw materials, in particular vegetable oils for the production of surface-active substances, which are used to intensify oil production and the production of products from various industries. However, there are critically few works devoted to identifying quantitative ratios of amidation processes of vegetable oils. This leads to the implementation of irrational synthesis conditions, the waste of starting materials and time. The article analyzes the difficulties encountered in the quantitative analysis of such processes. An analysis of the quantitative ratios during the amidation of triacylglycerols of sunflower and soybean oils suggests that neglecting the differences between k1 and <em<k2< em="">, k1 and k3 (k1 = k2 = k3) is justified in calculating the estimates of the consumption of starting materials and the yield of target products. Moreover, the error in determining the yield of the target product does not exceed 10 % (sunflower oil) and 13 % (soybean oil), which, taking into account errors during kinetic experiments, the mobility of properties of industrial oils composition, and serious difficulties in the numerical analysis of rigid systems of differential equations, seems completely acceptable. In the presence of the NaOH catalyst, the algorithm for calculating the estimates of the consumption of starting materials and the yield of the target products reduces to determining the preexponents of the rate constant of the non-catalytic amidation of triacylglycerols, building the dependence of the activation energy on the content of NaOH taking into account the ratio E(C) = -RT ln [k (C, T) / k01] and quantitative calculation using the solver ode45.</em<k2<> V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2019-11-20 Article Article application/pdf https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/45 10.15407/kataliz2019.28.044 Catalysis and petrochemistry; No. 28 (2019): Catalysis and petrochemistry; 44-49 Каталіз та нафтохімія; № 28 (2019): Каталіз та нафтохімія; 44-49 2707-5796 2412-4176 10.15407/kataliz2020.28 uk https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/45/35 |
| spellingShingle | Shkaraputa, L.M. Mitrokhina, L.L. yshchenko, L.O. Shevchenko, L.A. Моrozova, I.P. Кількісні закономірності в ході амідування триацилгліцеринів рослинних олій |
| title | Кількісні закономірності в ході амідування триацилгліцеринів рослинних олій |
| title_alt | Quantitative patterns during the amidation of triacylglycerols of vegetable oils |
| title_full | Кількісні закономірності в ході амідування триацилгліцеринів рослинних олій |
| title_fullStr | Кількісні закономірності в ході амідування триацилгліцеринів рослинних олій |
| title_full_unstemmed | Кількісні закономірності в ході амідування триацилгліцеринів рослинних олій |
| title_short | Кількісні закономірності в ході амідування триацилгліцеринів рослинних олій |
| title_sort | кількісні закономірності в ході амідування триацилгліцеринів рослинних олій |
| url | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/45 |
| work_keys_str_mv | AT shkaraputalm kílʹkísnízakonomírnostívhodíamíduvannâtriacilglícerinívroslinniholíj AT mitrokhinall kílʹkísnízakonomírnostívhodíamíduvannâtriacilglícerinívroslinniholíj AT yshchenkolo kílʹkísnízakonomírnostívhodíamíduvannâtriacilglícerinívroslinniholíj AT shevchenkola kílʹkísnízakonomírnostívhodíamíduvannâtriacilglícerinívroslinniholíj AT morozovaip kílʹkísnízakonomírnostívhodíamíduvannâtriacilglícerinívroslinniholíj AT shkaraputalm quantitativepatternsduringtheamidationoftriacylglycerolsofvegetableoils AT mitrokhinall quantitativepatternsduringtheamidationoftriacylglycerolsofvegetableoils AT yshchenkolo quantitativepatternsduringtheamidationoftriacylglycerolsofvegetableoils AT shevchenkola quantitativepatternsduringtheamidationoftriacylglycerolsofvegetableoils AT morozovaip quantitativepatternsduringtheamidationoftriacylglycerolsofvegetableoils |