Кислотна переестерифікація олій етанолом на твердофазних каталізаторах вуглецевої природи
The main advantages and disadvantages of solid-phase catalysts for transesterification reactions of oils with alcohols are analyzed. Tests of the sulfonated and phosphated solid - phase catalysts synthesized by us in the transesterification reaction of rapeseed oil with 96% ethanol&...
Gespeichert in:
| Datum: | 2022 |
|---|---|
| Автори та афіліації: |
|
| Ключові слова: | keywords |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/84 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Catalysis and petrochemistry |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Catalysis and petrochemistry| _version_ | 1872009049091866624 |
|---|---|
| author | Fedoryshyn, Olexandr S. |
| author_facet | Fedoryshyn, Olexandr S. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Olexandr S. Fedoryshyn",
"institution": "Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, вул. Генерала Наумова, 13; Київ, 03164, Україн"
}
] |
| author_sort | Fedoryshyn, Olexandr S. |
| baseUrl_str | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-01-20T10:05:01Z |
| description | The main advantages and disadvantages of solid-phase catalysts for transesterification reactions of oils with alcohols are analyzed. Tests of the sulfonated and phosphated solid - phase catalysts synthesized by us in the transesterification reaction of rapeseed oil with 96% ethanol in order to obtain biodiesel were carried out. The chemical resistance of sulfonated synthetic (S-SCS) and synthesized from natural raw materials (S-KAU) catalysts was compared. The reasons for low chemical resistance of sulfonated carbon-containing materials are determined. Synthetic S-SCS catalysts proved to be the least stable. Regeneration of phosphated samples was performed by washing the catalyst from oil residues and reaction products in a boiling solution of 0.1 M alkali, followed by repeated washing with distilled water to slightly alkaline pH. Then, after drying, the obtained material was used as a source for re-synthesis of the catalyst. The ethanolysis reaction was carried out in autoclaves under pressure at a temperature of 150-160oC with a process duration of 5-7 hours. The ratio of catalyst to starting oil was chosen 1:15 (g : ml). The oil-alcohol ratio was 3: 4, vol. The volume of the autoclave was 45 ml. The maximum conversion under these test conditions in the first cycle for sulfonated catalysts was 100%, and for phosphated - 94%. A carbon-containing catalyst on a ceramic support has been developed, which can be regenerated by firing the carbon-containing material and applying a new one. This catalyst showed the highest chemical resistance, withstanding 7 cycles, while the conversion fell by 14% (from 89 to 75%). For more efficient use of the catalyst, the scheme of flow-circulation installation of transesterification of oils and fats of biological origin with alcohols was proposed. |
| doi_str_mv | 10.15407/kataliz2022.33.074 |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
74 Каталіз та нафтохімія, 2022, №33
ISSN 2707-5796. Catalysis and Petrochemistry, 2022, 33
УДК 662.758
https://doi.org/10.15407/kataliz2022.33.074
Кислотна переестерифікація олій етанолом на твердофазних
каталізаторах вуглецевої природи
Олександр С. Федоришин
Інститут сорбції та проблем ендоекології, Національна академія наук України, вул. Генерала. Наумова,
13. Київ-164, 03164, Україна; f777f@ukr.net
Проаналізовано основні переваги та недоліки твердофазних каталізаторів для реакцій переестерифікації олій
спиртами. Проведено випробування синтезованих нами сульфованих та фосфатованих твердих каталізаторів у
реакції переестерифікації ріпакової олії 96% етанолом з метою одержання біодизелю. Було порівняно хімічну
стійкість сульфованих синтетичних (S-СКС) та синтезованих із природної сировини (S-КАУ) каталізаторів.
Визначено причини низької хімічної стійкості сульфованих вуглецевих матеріалів. Синтетичні каталізатори S-
СКС виявилися найменш стійкими. Реакцію етанолізу здійснювали в автоклавах під тиском при температурі 150-
160оС з тривалістю процесу 5-7 год при співвідношеннях каталізатор : олія = 1г :15мл, олія : етанол = 3:4 за
об’ємом. Максимальна конверсія за даних умов випробування у першому циклі для сульфованих каталізаторів
складала 100%, а для фосфатованих - 94%. Регенерацію фосфатованих зразків проводили шляхом відмивання ка-
талізатору від залишків олії та продуктів реакції у киплячому розчині 0.1 М лугу з подальшою багаторазовою
промивкою дистильованою водою до слаболужного рН. Було розроблено вуглецьвмісний каталізатор на кераміч-
ному носії, який можна регенерувати шляхом випалювання вуглецьвмісного матеріалу та нанесенням нового. Да-
ний каталізатор показав найвищу хімічну стійкість, витримавши 7 циклів, при цьому конверсія знизилась на 14%
(з 89 до 75%). Для ефективного використання каталізатора запропоновано схему проточно-циркуляційної
установки переестерифікації олій і жирів спиртами.
Ключові слова: кислотна переестерифікація, вуглецьвмісні каталізатори, етаноліз, біодизель
___________________________________________________________________________________________________
Вступ
Незважаючи на зростання попиту на електромо-
білі, виробництво біопалива, зокрема біодизелю,
продовжує зростати. Найбільшими виробниками
біопалива є США, Бразилія, Німеччина та Франція,
де виробляється до 80% всього біопалива. Це може
бути пов’язано із введенням норм до моторних палив,
згідно з якими збільшується обов’язковий вміст біо-
палива у бензині та дизельному паливі. Традиційним
методом одержання біодизелю є переестерифікація з
застосуванням лужного гомогенного каталізатора [1-
4]. Недоліками цього методу є: побічне утворення
мила або малоцінних жирних кислот, солевмісні від-
ходи, що вимагають переробки, використання ток-
сичного метанолу, необхідність попередньої нейтра-
лізації надлишкових жирних кислот та енергозатрат-
на очистка гліцерину. Альтернативним методом ви-
рішення цих проблем є використання твердих каталі-
заторів.
Метою роботи було визначення перспективності
використання вуглецевих каталізаторів у реакції
етанолізу ріпакової олії для одержання біодизелю.
Серед твердих каталізаторів, які використовують
для реакції переестерифікації, найпоширенішими є
неорганічні суперкислоти, оснòвні та амфотерні ок-
сиди і солі, кислотні іонообмінні смоли та кислотні
вуглецеві матеріали. Деякі переваги та недоліки цих
матеріалів наведено в табл.1
Досить перспективними, на наш погляд, є кис-
лотні каталізатори на основі вуглецевмісних матеріа-
лів. У науковій літературі при розгляді вуглецевих
каталізаторів основну увагу приділяють сульфова-
ним матеріалам [5-15] завдяки їх високій активності,
однак, при цьому мало обговорюється питання їх
стабільності. Тому, основною задачею даної роботи
було встановлення причини зниження активності
сульфованих та фосфатованих вуглецевих каталіза-
торів та розробка способу їх регенерації.
Каталіз та нафтохімія, 2022, №33 75
ISSN 2707-5796. Catalysis and Petrochemistry, 2022, 33
Таблиця 1. Переваги та недоліки твердих каталізаторів для реакцій переестерифікації олій спиртами.
Тип каталізатора
(приклад)
Переваги Недоліки
лужні
(СаО, цеоліт KOH / NaX, титанат
натрію)
дуже висока актив-
ність
швидко отруюються, високі вимоги до вихідної сиро-
вини (не допускається наявність вільних жирних кис-
лот і води)
амфотерні оксиди і солі
(ZnO, SnО, Catilin T300)
середня активність висока температура реакції
(200-230 °С)
кислотні вуглецеві матеріали
(окиснене вугілля, сульфоване вугіл-
ля, фосфорильоване вугілля)
висока активність менша активність, ніж у іонообмінних смол
кислотні іонообмінні смоли
(КУ-2)
висока активність неможливість застосування при температурах вище
130 °С
неорганічні суперкислоти
(ZrO2 / WO3)
висока активність отруюються ненасиченими вуглеводнями при кімнат-
ній температурі, а при високій відбувається крекінг
Експеримент
Для одержання твердих кислотних каталізаторів
було використано матеріали на основі природної та
синтетичної сировини - абрикосової кісточки (КАУ)
та стирол-дивінілбензольного сополімеру (СКС). З
одержаних активованих зразків одержували сульфа-
товане та фосфатоване вугілля [16-33]. У першому
випадку вугілля піддавали обробці концентрованою
сульфатною кислотою при температурі 180оС впро-
довж 2 год; співвідношення ВМ-кислота 1:10, як у
[34, 24]. У другому випадку вихідний карбонізат об-
робляли фосфатною кислотою до коефіцієнта просо-
чення 0.9-1.2, висушували на повітрі, а потім нагрі-
вали в атмосфері аргону або вологого повітря впро-
довж 0.5 год при температурі 400-900оС. Після тер-
мообробки зразок охолоджували у відповідній атмо-
сфері до кімнатної температури, потім ретельно від-
мивали гарячою дистильованою водою до нейтраль-
ного рН промивних вод і висушували при 100-110оС
відповідно [17, 20, 24, 25].
Порувату структуру синтезованих зразків визна-
чали з використанням сорбційного аналізатора
Quantochrome Corp. NOVA 2200, програмне забезпе-
чення якого включає в себе набір стандартних моде-
лей розрахунків: визначення питомої поверхні (Sпит)
за допомогою методу Брануера Еммета та Теллера
(БЕТ), розподіл пор за радіусами (методи Баррета-
Джойнера-Галенди (БДГ) та теорії функціоналу гус-
тини (ТФГ)), загальний об’єм пор, визначення
об’єму мікропор за рівнянням Дубініна-Радушкевича
та ін.
Для з'ясування хімічної природи поверхні дос-
ліджуваних вуглецевих каталізаторів визначали їх
загальну обмінну ємність (СОЄ) загальноприйнятим
способом [35] за сорбцією NaOH із 0.1 М водних
розчинів, 0.01 М соляної кислоти з кривих рН-
потенціометричного титрування.
рН-потенціометрічні вимірювання проводили на
приладі І-160М методом приготування наважок [35].
Для цього наважки (0.5 г) каталізатору засипали в
пронумеровані скляні колби ємністю 100 мл. Туди ж
наливали по 50 мл 0.1 М розчину NaCl та різні кіль-
кості лугу або кислоти, загальний об’єм суміші дово-
дили до 100 мл дистильованою водою. Скляні колби
закривали пробками та перемішували на шейкері
впродовж 3-4 год та залишали на добу. Після чого
вимірювали величину pH всіх досліджуваних розчи-
нів та будували графік залежності pH=f(VNaOH або
VHCl).
Для визначення іонообмінної ємності зразків та-
кож проводили холостий дослід. Для цього у таку ж
кількість пронумерованих скляних колб наливали по
50 мл 0.1 М розчину NaCl та різні кількості лугу або
кислоти, загальний об’єм суміші доводили до 100 мл
дистильованою водою та визначали pH кожного роз-
чину. За одержаними даними будували графік залеж-
ності pH=f(VNaOH або VHCl).
За різницею абсцис двох точок на різних кривих
титрування при однаковому pH розраховували вели-
чину сорбційної ємності за формулою a = c(V1 -
V0)/m, де а - сорбційна ємність, ммоль/г; V1 – відтит-
рований об’єм лугу, який відповідає вказаному зна-
ченню pH у присутності зразка, мл; V0 - відтитрова-
ний об’єм лугу, який відповідає вказаному значенню
pH у присутності без зразка, мл; с - концентрація
розчину лугу, моль /л; m - наважка зразка, г. Розподіл
кислотних груп за константами дисоціації проводили
диференціюванням відповідних кривих. Для визна-
чення кількості сірки та фосфору у складі каталіза-
торів використано рентгено - флуоресцентний спект-
рометр ELVAX СЕР-01.
Реакцію етанолізу здійснювали в автоклавах під
тиском при температурі 150-160 оС з тривалістю
процесу 5-7 год. Наважка каталізатора складала 1 г;
76 Каталіз та нафтохімія, 2022, №33
ISSN 2707-5796. Catalysis and Petrochemistry, 2022, 33
співвідношення каталізатор - вихідна олія вибрали 1
г на 15 мл. Співвідношення олія – 96% етанол стано-
вило за об’ємом 3:4. Об’єм автоклава складав 45 мл.
Продукти одержані переестерифікацією аналізу-
вали з використанням методу рідинної хроматографії
високого тиску [36] (хроматограф Waters System
Brees Model 717 з рефрактометричним детектором,
елюент – тетрагідрофуран / ацетонітрил, колонка
Symetry С18 150 х 4.6 мм, наповнювач – силікагель
5 мкм).
Результати та їх обговорення
У наших дослідженнях [37, 38] було показано
високу активність та селективність вуглецевих ката-
лізаторів, а також показано меншу стабільність суль-
фатованих матеріалів у порівнянні з фосфатованими.
До причин зниження активності каталізатора можна
віднести:
1. Отруєння каталізатора, внаслідок хімічної
взаємодії активних центрів з шкідливими домішками
в вихідних реагентах;
2. Блокування доступу до активних центрів ка-
талізатора продуктами реакції або утворення нероз-
чинних сполук у порах каталізатора;
3. Змивання активних центрів з поверхні каталі-
затора.
Перший варіант є найменш вірогідним, бо для
отруєння кислотного каталізатора потрібен лужний
реагент, якого у досліджуваній системі немає. Дру-
гий варіант є більш реалістичним через те, що в олії
є ненасичені –С=С- звязки, які в кислому середовищі
здатні до полімеризації та алкілування. Дійсно, нами
було встановлено, що сильнокислотні каталізатори,
особливо суперкислотні вольфрамат та сульфат цир-
конію, на першому ж циклі роботи чорніють покри-
ваючись нерозчинною плівкою із продуктів крекінгу
та полімеризації. Тому ми відразу відмовилися від їх
використання на користь менш кислотних вуглеце-
вих матеріалів. Третій варіант є самим вірогідним,
особливо це стосується сульфатованого вугілля, яке
має низьку гідролітичну стійкість у присутності води
(120 -130оС).
Для перевірки гідролітичної стійкості нами було
випробувано сульфовані вуглецеві матеріали у реак-
ції переестерифікації ріпакової олії 96% етанолом.
Для встановлення можливості багатократного вико-
ристання зразків процес синтезу біодизелю на них
проводили кілька разів (номер циклу). Реакцію пере-
естерифікації здійснювали в автоклавах об’ємом
45 мл при 150оС, впродовж 7 год при співвідношен-
нях каталізатор : олія = 1г :15мл, олія : етанол = 3:4
за об’ємом. Наважка каталізатора складала 1 г.
Встановлено, що залежність виходу від сорбційної
обмінної ємності у випадку кісточкового сульфова-
ного вугілля (КАУ) є не тільки лінійною, але і прохо-
дить біля початку координат, а у випадку сульфова-
ного карбонізату смоли на основі стиролдивінілбен-
зольного співполімеру (СКС) не спостерігається та-
кої залежності (рис. 1.)
Рис. 1. Каталітична активність синтетичних та
природних (абрикосова кісточка) вуглецевих матері-
алів у реакції етанолізу ріпакової олії: 1 - S-СКС, 2 -
S-КАУ (1500С, 7 год).
Це можна пояснити гідролітичною нестійкістю
-SO3Н груп на поверхні цього матеріалу, внаслідок
чого утворюється сульфатна кислота, яка в подаль-
шому працює як гомогенний каталізатор. Також це
підтверджується майже постійним високим виходом,
який не залежить від питомої поверхні (табл. 2).
Отже, визначення хімічної стійкості вуглецевих
матеріалів підтвердило низьку гідролітичну стійкість
сульфованих матеріалів при високій температурі.
Важливою властивістю каталізаторів є здатність
їх до регенерації. Оскільки хімічна стійкість сульфо-
ваних каталізаторів виявилася низькою в умовах
дослідженої реакції етанолізу, то процес регенерації
досліджували на фосфатованих вуглецевих матеріа-
лах на основі синтетичних смол. Відновлення актив-
ності каталізатора проводили шляхом відмивання
його від залишків олії та продуктів реакції у кипля-
чому розчині 0,1 М лугу з подальшою багаторазовою
промивкою дистильованою водою до слаболужного
рН. Далі, після висушування, одержаний матеріал
використовувався як вихідний для повторного нане-
сення активної фази шляхом фосфатування. На рис. 2,
показано кислотність вихідних матеріалів (криві 1, 3,
5), а також одержаних із них каталізаторів (криві 2, 4,
6).
2
1
СОЄ, ммоль/г
Конверсія, %
Каталіз та нафтохімія, 2022, №33 77
ISSN 2707-5796. Catalysis and Petrochemistry, 2022, 33
Таблиця 2. Порівняння структурно-сорбційних показників та каталітичної активності зразків на основі
природної та синтетичної сировини.
№№
п/п
Вихідна сировина Назва каталізатора
СОЄ,
ммоль/г
Sпит, м2/г Конверсія, %
1
Стиролдивініл-
бензольний
співполімер (СКС)
S-СКС - 6 1.8 630 91
2 S-СКС - 11 2.6 655 92
3 S-СКС - 5 2.8 250 93
4 S-СКС - 7 4.2 94 94
5
Абрикосова кісточ-
ка (КАУ)
S-КАУ - 13 3.0 76 75
6 S-КАУ - 5 3.2 104 84
7 S-КАУ - 12 4.2 195 100
8 S-КАУ - 11 4.4 200 100
Рис. 2. Криві рН-потенціометричнго титрування на фоні 0,1М NaCl (а) та розподіл кислотних груп (б) для
зразків: 1 - Р-СКС-1 вих; 2 - Р-СКС-1/300 пов; 3 - Р-СКС-1/рег1; 4 - Р-СКС-1/рег1/400Ar; 5 - Р-СКС-1/рег2; 6 - Р-
СКС-1/рег2/400Ar.
Представлені криві демонструють зміну розпо-
ділу та кислотності одержаних матеріалів. Також
видно, що кислотність одержаних матеріалів після
регенерації падає (крива 4, 6). Зниження кислотності
каталізатора призводить до зниження конверсії у
реакції переестерифікації (табл. 3).
Таблиця 3. Каталітична активність вихідного та регенерованих матеріалів на основі синтетичної смоли
(СКС) у реакції переестерифікації ріпакової олії 96% етанолом.
№
п/п
Каталізатор Номер кривої на рис. 2 Цикл Конверсія, %
1 Р-СКС-1/300 пов 2 1 94
2 Р-СКС-1/рег1/400Ar 4 1 89
3
Р-СКС-1/рег2/400Ar 6
1 89
4 2 68
Це може бути пов’язано головним чином з тим,
що в процесі роботи та регенерації каталізатора від-
бувається знищення (наприклад, декарбоксилювання)
або блокування кисневмісних активних центрів (кри-
ві 3, 5 на рис. 2а в діапазоні рН від 0 до 4), з якими
може реагувати фосфорна кислота, оскільки в роботі
78 Каталіз та нафтохімія, 2022, №33
ISSN 2707-5796. Catalysis and Petrochemistry, 2022, 33
[27] було показано що за даних умов синтезу фосфор
знаходиться у вигляді фосфатних груп, де немає
зв’язку С-Р. Також регенерація відбувалась в інертній
атмосфері, що унеможливлює окиснення вугілля з
утворенням нових активних центрів, а фосфорна
кислота не є окисником за даних умов синтезу. Ос-
кільки такий спосіб регенерації є малоефективним,
то було розроблено вуглецьвмісний каталізатор на
керамічному носії, активність якого можна відновити
шляхом випалювання вуглецевого матеріалу та нане-
сенням нового.
Даний каталізатор показав найвищу хімічну
стійкість, витримавши 7 циклів роботи, втрата кон-
версії при цьому склала 14% (з 89 до 75%) [39].
Для ефективного використання каталізатора бу-
ло запропоновано схему проточно-циркуляційної
установки переестерифікації олій і жирів біологічно-
го походження спиртами з метою одержання біоди-
зелю (рис.3) [40].
Рис.3. Схема установки переестерифікації олій і
жирів біологічного походження спиртами з метою
одержання біодизелю за новою технологією.
При проектуванні установки було враховано по-
передні розробки [41-46]. Особливістю даного спо-
собу є подача пари спирту протитечією до олії. Ос-
новним недоліком схеми була неможливість відді-
лення продуктів переестерифікації від спирту в од-
ному апараті і втрата чистоти рециркуляційного
спирту. Для вдосконалення схеми запропоновано
додатково встановити підігрівач в нижню частину
колони для повного видалення спирту, теплову со-
рочку для уникнення конденсації спирту та імпульсні
труби для підтримання оптимального заповнення
каталізатора.
Висновки
Встановлено, що основною причиною зниження
каталітичної активності сульфованих вуглецевих
матеріалів у реакції етанолізу ріпакової олії є зми-
вання активних центрів з поверхні каталізатора вна-
слідок гідролізу -SO3Н груп. Регенерація більш стій-
ких фосфатованих каталізаторів методом промивки
та повторним нанесенням активної фази в інертній
атмосфері призводить до зниження їх активності
внаслідок зменшення кількості активних центрів.
Показано, що для даного процесу краще викорис-
товувати каталізатор з нанесеним на носій вуглець-
вмісним кислотним матеріалом, який показав вищу
хімічну стійкість, його можна легко регенерувати
шляхом випалювання та нанесення нового активно-
го шару, а також він має нижчий гідродинамічний
опір.
Запропоновано нову технологічну схему для ре-
алізації процесу переестерифікації тригліцеридів
етанолом з метою одержання біодизелю у проточно-
циркуляційному режимі з використанням протитечії
спирту та тригліцеридів, перспективним каталізато-
ром для якої є керамічні кільця Рашига з нанесеним
на них кислотним вуглецьвмісниим матеріалом.
Література
1. Зубенко С. О., Патриляк Л. К., Способи одержан-
ня бутилових естерів жирних кислот: сьогодення
та перспективи. Каталіз та нафтохімія. 2020. 29.
11-23.
2. Патриляк Л. К., Зубенко С. О., Коновалов С. В.
Переестерифікація ріпакової олії бутанолом на
лужних каталізаторах. Вопросы химии и химиче-
ской технологии. 2018. 5. 125–130.
3. Зубенко С. О., Патриляк Л. К., Коновалов С. В.
Порівняння фізико-хімічних та експлуатаційних
властивостей біодизельного палива на основі ме-
танолу та біоспиртів. Катализ и нефтехимия.
2018. 27. 1–18.
4. Зубенко С. О., Патриляк Л. К. Переестерифікація
ріпакової олії бутанолом. Катализ и нефтехимия.
2014. 23. 46–48.
5. Toda M., Takagaki A., Okamura M., Green chemistry
— biodiesel made with sugar catalyst. Nature. 2005.
438. 178-178.
6. Takagaki A., Toda M., Okamura M., Esterification of
higher fatty acids by a novel strong solid acid. Catal.
Каталіз та нафтохімія, 2022, №33 79
ISSN 2707-5796. Catalysis and Petrochemistry, 2022, 33
Today. 2006. 116. 157–167.
7. Hao S.J., Takai K., Kang F.Y., Enoki T., Electronic
and magnetic properties of acidadsorbed nanoporous
activated carbon fibers. Carbon 2008. 46.110–116.
8. Liu R., Wang X.Q., Zhao X., Feng P.Y., Sulfonated
ordered mesoporous carbon for catalytic preparation
of biodiesel. Carbon. 2008. 46. 1664–1669.
9. Hara M., Yoshida T., Takagaki A., A carbon material
as a strong protonic acid. Angew. Chem. Int. Ed. 2004.
43. 2955–2958.
10. Guan Q., Li Y., Chen Y., Shi Y.,. Gu J, Li B. et al.,
Sulfonated multi-walled carbon nanotubes for bio-
diesel production through triglycerides transesterifi-
cation. RSC Adv. 2017. 7. 7250–7258.
11. Dawodu F.A., Ayodele O., Xin J., Zhang S., Yan D.,
Effective conversion of nonedible oil with high free
fatty acid into biodiesel by sulphonated carbon cata-
lyst. Appl. Energ. 2014. 114. 819–826
12. Paulina Rechnia-Gorący, Anna Malaika,
Mieczysław Kozłowski. Acidic activated carbons as
catalysts of biodiesel formation. Diamond and Re-
lated Materials. 2018. 87. 124-133.
13. Kristaps Malins, Valdis Kampars, Janis Brinks, Ilze
Neibolte, Raimonds Murnieks. Synthesis of activat-
ed carbon based heterogenous acid catalyst for bio-
diesel preparation. Applied Catalysis B: Environ-
mental. 2015. 176–177. 553-558.
14. Tamborini L.H., Casco M.E., Militello M.P., Silves-
tre-Albero J., Barbero C.A., D.F. Acevedo, Sul-
fonated porous carbon catalysts for biodiesel pro-
duction: clear effect of the carbon particle size on
the catalyst synthesis and properties. Fuel Process.
Technol. 2016. 149. 209-217, in:
https://doi.org/10.1016/j. fuproc.2016.04.006
15. Thushari I., Babel S., Sustainable utilization of
waste palm oil and sulfonated carbon catalyst de-
rived from coconut meal residue for biodiesel pro-
duction. Bioresour. Technol. 2018. 248. 199-203.
16. Стрелко В.В., Зажигалов В.А., Ставицкая С.С. и
др. Селективная сорбция и катализ на активных
углях. Киев: Наук.думка, 2008.
17. Strelko V.V., Stavitskaya S.S., Gorlov Yu. I. Proton
catalysis with activatied carbon and partially pyro-
lized carbonaceous materials. Chinese J. of Cataly-
sis. 2014. 35. 815- 823.
18. Ставицкая С.С. Каталитические свойства актив-
ных углей. Saarbrucken: Lambert Academic
Pablishing, 2012. [in Russian].
19. Федоришин А.С., Ставицкая С.С., Гоба В.Е.
Жидкофазный гидролиз этилацетата на углях
различного происхождения с разной степенью
окисления. Укр.хим.журн. 2014. 80(11-12). 87-
91.
20. Zong V-H., Duan Z.-O, Lou W.-Y. Creation and
investigation of the properties of solid porous acids
and bases as catalysts for the processes of modifica-
tion of oils and fats. Green Chem. 2007. 7. 434-440.
21. Ставицкая С.С., Поддубная О.И., Цыба Н.Н.,
Пузий А.М. Каталитические свойства фосфор-
содержащих углей в реакции гидролиза этилаце-
тата. Теоретич. и эксперим. химия. 2014. 50(3).
185-190.
22. Ставицкая С.С., Федоришин А.С. Каталитиче-
ские свойства модифицированных углей в мо-
дельних реакціях синтеза и гидролиза сложных
эиров в качестве тестового мотода нахождения
эффективных катализаторов синтеза биодизель-
ного топлива. Катализ и нефтехимия. 2014. 23.
168-173.
23. Ставицкая С.С., Пузий А.М., Викарчук В.М.,
Поддубная О.И., Цыба Н.Н. Структурно-
сорбционные свойства активных углей из коко-
сового ореха, модифицированных гетероатома-
ми фосфора. Теоретич. и эксперим. химия. 2012.
48(12). 252-256.
24. Пузий А.М., Ставицкая С.С., Викарчук В.М.,
Поддубная О.И., Волынец В.В, Цыба Н.Н. Фос-
форсодержащие активные угли из кокосового
ореха, их получение и структурно-сорбционные
свойства. Укр.хим.журн. 2014. 80(1/2). 93-99.
25. Ставицкая С.С., Викарчук В.М., Ковтун М.Ф.,
Поддубная О.И., Пузий А.М. Адсорбция ионов
меди углеродными адсорбентами, модифициро-
ванными фосфорной кислотой при различных
температура. Химия и технол. Воды. 2014. 36(2).
203-210.
26. Ставицкая С.С., Федоришин А.С., Стрелко В.В.
Переэтерификация и этерификация триглицери-
дов для улучшения их свойств на углеродных
катализаторах. Укр. хим. журн. 2016. 82(1–2).
84–90.
27. Пузий А.М. Способы получения, структура и
физико-химические свойства фосфорилирован-
ных углеродных адсорбентовю. Теоретич. и
эксперим. химия. 2011. 47(15). 265-278.
28. Puziy A.M., J.M.D. Tascon. Adsorption by phos-
phorus-containing carbons. In: Novel Carbon ad-
sorbents. Editor - J.M.D. Tascon. Amsterdam: Else-
vier. 2012. 245-267. ISBN 9780080977447.
29. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Martinez-Alonso A.,
Castro Muñiz A., Suárez-García's F., Tascón J.M.D.
Oxygen and phosphorus enriched carbons from lig-
nocellulosic material. Carbon. 2007. 45(10). 1941-
1950.
30. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Martinez-Alonso A.
Suárez-García F., Tascón J.M.D. Surface chemistry
https://www.sciencedirect.com/science/journal/09259635/87/supp/C
https://www.sciencedirect.com/science/journal/09263373/176/supp/C
https://www.researchgate.net/scientific-contributions/Juan-M-D-Tascon-2046430620
https://www.researchgate.net/scientific-contributions/F-Suarez-Garcia-34005590
https://www.researchgate.net/scientific-contributions/Juan-M-D-Tascon-2046430620
80 Каталіз та нафтохімія, 2022, №33
ISSN 2707-5796. Catalysis and Petrochemistry, 2022, 33
of poshphorus-containing carbons of lignocellulosic
origin. Carbon. 2005. 43(14). 2857-2868.
31. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Ziatdinov A.M. On
the chemical structure of poshphorus compounds in
phosphoric acid-activated carbon. Applied Surfce
Science. 2006. 252(23). 8036-8038.
32. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Ritter J A., Ebner
A.D., Holland C.E. Elucidation of the ion dinding
mechanism in heterogeneous carbon-composite ad-
sorbents. Carbon. 2001. 39(15). 2313-2324.
33. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Sobiesiak M.
Gawdzik В. Structural and sulface heterogeneity of
phosphorus-containing polyimide-derived carbons:
effect of heat treatment temperature. Adsorption.
2013. 19(2-4). 717-722.
34. Gryglewicz S. Rapeseed oil methyl esters prepara-
tion using heterogeneous catalysts. Bioresource
Technology. 1999. 70(3). 249–253.
35. Тарковская И.А. Окисленный уголь. Kиев:
Наук.думка, 1981. 198 c.
36. Риман В., Уолтон Г., Ионообменная хроматогра-
фия в аналитической химии. М.: Мир. 1973. 393.
37. Fedorishin A. S., Strelko V. V., Stavitskaya S. S.,
Yakovlev V. I., Tsyba N. N., Mil’grandt V. G. Solid
acid catalysts for synthesis of biodiesel fuel from
pyrolyzed natural and synthetic polymeric materials
Russian Journal of Applied Chemistry. 2010, 83(2).
281−286.
38. Федоришин О.С., Романова І.В., Каталітичні
властивості P та S-вмісних вуглецевих кислот-
них матеріалів у реакції переестерифікації ріпа-
кової олії етанолом. Теоретич. и эксперим. химия.
2021. 57(2). 121-125.
39. Федоришин А.С., Ставицкая С.С. Поиск новых
углеродных катализаторов синтеза биотоплива
из растительного сырья. Укр.хим.журн. 2018.
84(6). 84-90
40. Патент 109799. Україна. Денисович В.О., Широ-
ков Д.О., Федоришин О.С., Бондар Р.В.,
Стрелко В.В., Установка для переетерифікації
рослинних олій і/або жирів біологічного похо-
дження. 2015.
41. Кафаров В.В., Основы массопередачи. Эмульга-
ционные колонны М.: Высшая школа, 1972. 434-
437 c.
42. Pat. US2009076985A1; WO2009038864A1, Mor-
gan William Douglas. Method for obtaining bio-
diesel, alternative fuels and renewable fuels tax
credits and treatment. 2009.
43. Pat. ЕР 2348009, EP2348009A2. Cho Hyun-Jun,
Ham Byoung-Kyung, Kim Soo-Hyun, Lim Jae-
Bong, Moon Chan-Woo. Method and apparatus for
preparing alkyl ester fatty acid using fatty ac-
id .2011.
44. Pat. ЕР 2457648 А1. Dimian Alexandre, Rothen-
berg Gadi, Schut Ronald. Production of fatty acid
alkyl esters. 2012.
45. Pat. EP2154226A1; WO2010010111A1. Dimian
Alexandre. Rothenberg Gadi. Process for manufac-
turing acid esters through reactive distillation. 2010.
46. Патент 101360. Україна. Стрелко В.В.,
Денисович В.О., Федоришин О.С., Широков
Д.О., Миронюк Т.І. Спосіб переетерифікації
спиртами олії та/або жирів біологічного
походження. 2013.
References
1. Zubenko S. O., Patrylak L. K. Methods of obtaining
butyl esters of fatty acids: present and prospects.
Catalysis and petrochemistry. 2020. 29. 11-23. [in
Ukrainian].
2. Patrylak L. K., Zubenko S. O., Konovalov S. V.
Transesterification of rapeseed oil by butanol over
alkaline catalysts. Questions of chemistry and
chemical technology. 2018. 5. 125-130. [in Ukraini-
an].
3. Patrylak L. K., Zubenko S. O., Konovalov S. V.
Comparison of physicochemical and operational
properties of biodiesel based on methanol and bio-
alcohols. Catalysis and petrochemistry. 2018. 27. 1–
18. [in Ukrainian].
4. Zubenko S. O., Patrylak L. K. Transesterification of
rapeseed oil by butanol. Catalysis and petrochemis-
try. 2014. 23. 46-48. [in Ukrainian].
5. Toda M., Takagaki A., Okamura M., Green chemis-
try — biodiesel made with sugar catalyst. Nature.
2005. 438. 178-178.
6. Takagaki A., Toda M., Okamura M., Esterification
of higher fatty acids by a novel strong solid acid.
Catal. Today. 2006. 116. 157–167.
7. Hao S.J., Takai K., Kang F.Y., Enoki T., Electronic
and magnetic properties of acidadsorbed nanopo-
rous activated carbon fibers. Carbon 2008. 46.110–
116.
8. Liu R., Wang X.Q., Zhao X., Feng P.Y., Sulfonated
ordered mesoporous carbon for catalytic preparation
of biodiesel. Carbon. 2008. 46. 1664–1669.
9. Hara M., Yoshida T., Takagaki A., A carbon material
as a strong protonic acid. Angew. Chem. Int. Ed.
2004. 43. 2955–2958.
10. Guan Q., Li Y., Chen Y., Shi Y.,. Gu J, Li B. et al.,
Sulfonated multi-walled carbon nanotubes for bio-
diesel production through triglycerides transesterifi-
cation. RSC Adv. 2017. 7. 7250–7258.
11. Dawodu F.A., Ayodele O., Xin J., Zhang S., Yan D.,
Effective conversion of nonedible oil with high free
javascript:;
https://worldwide.espacenet.com/patent/search?q=pn=US2009076985A1
https://worldwide.espacenet.com/patent/search?q=pn=WO2009038864A1
https://worldwide.espacenet.com/patent/search?q=pn=EP2154226A1
https://worldwide.espacenet.com/patent/search?q=pn=WO2010010111A1
Каталіз та нафтохімія, 2022, №33 81
ISSN 2707-5796. Catalysis and Petrochemistry, 2022, 33
fatty acid into biodiesel by sulphonated carbon cata-
lyst. Appl. Energ. 2014. 114. 819–826
12. Paulina Rechnia-Gorący, Anna Malaika,
Mieczysław Kozłowski. Acidic activated carbons as
catalysts of biodiesel formation. Diamond and
Related Materials. 2018. 87. 124-133.
13. Kristaps Malins, Valdis Kampars, Janis Brinks, Ilze
Neibolte, Raimonds Murnieks. Synthesis of
activated carbon based heterogenous acid catalyst
for biodiesel preparation. Applied Catalysis B:
Environmental. 2015. 176–177. 553-558.
14. Tamborini L.H., Casco M.E., Militello M.P.,
Silvestre-Albero J., Barbero C.A., D.F. Acevedo,
Sulfonated porous carbon catalysts for biodiesel
production: clear effect of the carbon particle size
on the catalyst synthesis and properties. Fuel
Process. Technol. 2016. 149. 209-217, in:
https://doi.org/10.1016/j. fuproc.2016.04.006
15. Thushari I., Babel S., Sustainable utilization of
waste palm oil and sulfonated carbon catalyst de-
rived from coconut meal residue for biodiesel pro-
duction. Bioresour. Technol. 2018. 248. 199-203.
16. Strelko V.V., Zazhigalov V.A., Stavitskaya S.S. and
other. Selective sorption and catalysis on active car-
bons. Kyiv: Nauk.dumka, 2008. [in Russian].
17. Strelko V.V., Stavitskaya S.S., Gorlov Yu. I. Proton
catalysis with activatied carbon and partially pyro-
lized carbonaceous materials. Chinese J. of Cataly-
sis. 2014. 35. 815- 823
18. Stavitskaya S.S. Catalytic properties of activated
carbons. Saarbrucken: Lambert Academic Pablish-
ing, 2012. [in Russian].
19. Fedorishin A.S., Stavitskaya S.S., Goba V.E. Liq-
uid-phase hydrolysis of ethyl acetate on coals of
various origins with different degrees of oxidation.
Ukrainian chemical journal 2014. 80(11-12). 87-91.
[in Russian].
20. Zong V-H., Duan Z.-O, Lou W.-Y. Creation and
investigation of the properties of solid porous acids
and bases as catalysts for the processes of modifica-
tion of oils and fats. Green Chem. 2007. 7. 434-440.
21. Stavitskaya S.S., Poddubnaya O.I., Tsyba N.N.,
Puziy A.M. Catalytic properties of phosphorus-
containing carbons in the reaction of hydrolysis of
ethyl acetate. Theoretical and experimental chemis-
try. 2014. 50(3). 185-190. [in Russian].
22. Stavitskaya S.S., Fedorishin A.S. Catalytic proper-
ties of modified carbons in model reactions of syn-
thesis and hydrolysis of esters as a test method for
finding effective catalysts for the synthesis of bio-
diesel fuel. Catalysis and petrochemistry. 2014. 23.
168-173. [in Russian].
23. Stavitskaya S.S., Puziy A.M., Vikarchuk V.M., Pod-
dubnaya O.I., Tsyba N.N. Structural and sorption
properties of active carbons from coconut modified
with phosphorus heteroatoms. Theoretical and ex-
periment. chemistry. 2012. 48(12). 252-256. [in
Russian].
24. Puziy A.M., Stavitskaya S.S., Vikarchuk V.M., Pod-
dubnaya O.I., Volynets V.V., Tsyba N.N. Phospho-
rus-containing activated carbons from coconut, their
production and structural-sorption properties.
Ukrainian chemical journal 2014. 80(1/2). 93-99.
[in Russian].
25. Stavitskaya S.S., Vikarchuk V.M., Kovtun M.F.,
Poddubnaya O.I., Puziy A.M. Adsorption of copper
ions by carbon adsorbents modified with phosphor-
ic acid at various temperatures. Chemistry and
technol. Water. 2014. 36(2). 203-210. [in Russian].
26. Stavitskaya S.S., Fedorishin A.S., Strelko V.V.
Transesterification and esterification of triglycerides
for improving their properties on carbon catalysts.
Ukr. chem. Journal. 2016. 82(1–2). 84–90. [in Rus-
sian].
27. Puziy A.M. Methods for obtaining, structure and
physico-chemical properties of phosphorylated car-
bon adsorbents. Theoretical and experiment. chem-
istry. 2011. 47(15). 265-278. [in Russian].
28. Puziy A.M., J.M.D. Tascon. Adsorption by phos-
phorus-containing carbons. In: Novel Carbon ad-
sorbents. Editor - J.M.D. Tascon. Amsterdam: Else-
vier. 2012. 245-267. ISBN 9780080977447.
29. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Martinez-Alonso A.,
Castro Muñiz A., Suárez-García's F., Tascón J.M.D.
Oxygen and phosphorus enriched carbons from lig-
nocellulosic material. Carbon. 2007. 45(10). 1941-
1950.
30. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Martinez-Alonso A.
Suárez-García F., Tascón J.M.D. Surface chemistry
of poshphorus-containing carbons of lignocellulosic
origin. Carbon. 2005. 43(14). 2857-2868.
31. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Ziatdinov A.M. On
the chemical structure of poshphorus compounds in
phosphoric acid-activated carbon. Applied Surfce
Science. 2006. 252(23). 8036-8038.
32. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Ritter J A., Ebner
A.D., Holland C.E. Elucidation of the ion dinding
mechanism in heterogeneous carbon-composite ad-
sorbents. Carbon. 2001. 39(15). 2313-2324.
33. Puziy A.M., Poddubnaya O.I., Sobiesiak M.
Gawdzik В. Structural and sulface heterogeneity of
phosphorus-containing polyimide-derived carbons:
effect of heat treatment temperature. Adsorption.
2013. 19(2-4). 717-722.
34. Gryglewicz S. Rapeseed oil methyl esters prepara-
tion using heterogeneous catalysts. Bioresource
https://www.researchgate.net/scientific-contributions/Juan-M-D-Tascon-2046430620
https://www.researchgate.net/scientific-contributions/F-Suarez-Garcia-34005590
https://www.researchgate.net/scientific-contributions/Juan-M-D-Tascon-2046430620
javascript:;
82 Каталіз та нафтохімія, 2022, №33
ISSN 2707-5796. Catalysis and Petrochemistry, 2022, 33
Technology. 1999. 70(3). 249–253.
35. Tarkovskaya I.A. Oxidized carbons. Kiev:
Nauk.dumka, 1981. 198 p. [in Russian].
36. Riemann W., Walton G., Ion exchange chromatog-
raphy in analytical chemistry. M.: Mir. 1973. 393 p.
[in Russian].
37. Fedorishin A. S., Strelko V. V., Stavitskaya S. S.,
Yakovlev V. I., Tsyba N. N., Mil’grandt V. G. Solid
Acid Catalysts for Synthesis of Biodiesel Fuel from
Pyrolyzed Natural and Synthetic Polymeric Materi-
als Russian Journal of Applied Chemistry, 2010.
83(2). 281−286.
38. Fedoryshyn O.S., Romanova I.V., Catalytic
properties of P and S-containing acid carbon
materials in the transesterification reaction of
rapeseed oil with ethanol. Theoretically. and
experiment. chemistry. 2021. 57(2). 121-125. [in
Ukrainian].
39. Fedorishin A.S., Stavitskaya S.S. Search for new
carbon catalysts for the synthesis of biofuels from
plant materials. Ukrainian chemical journal. 2018.
84(6). 84-90. [in Russian].
40. Pat. 109799. Ukraine. Denisovich V.O., Shirokov
D.O., Fedoryshyn O.S., Bondar R.V., Strelko V.V.,
Installation for transesterification of vegetable oils
and / or fats of biological origin. 2015 [in Ukraini-
an].
41. Kafarov V.V., Fundamentals of mass transfer. Emul-
sifying columns, Moscow: Higher school, 1972, p.
434-437. [in Russian].
42. Pat. US2009076985A1; WO2009038864A1, Mor-
gan William Douglas. Method for obtaining bio-
diesel, alternative fuels and renewable fuels tax
credits and treatment. 2009.
43. Pat. ЕР 2348009, EP2348009A2. Cho Hyun-Jun,
Ham Byoung-Kyung, Kim Soo-Hyun, Lim Jae-
Bong, Moon Chan-Woo. Method and apparatus for
preparing alkyl ester fatty acid using fatty ac-
id .2011.
44. Pat. ЕР 2457648 А1. Dimian Alexandre, Rothen-
berg Gadi, Schut Ronald. Production of fatty acid
alkyl esters. 2012.
45. Pat. EP2154226A1; WO2010010111A1. Dimian
Alexandre. Rothenberg Gadi. Process for manufac-
turing acid esters through reactive distillation. 2010.
46. Patent 101360. Ukraine. Strelko V.V., Denisovich
V.O., Fedorishin O.S., Shirokov D.O., Mironyuk
T.I. Method of transesterification with alcohols of
oils and / or fats of biological origin. 2013. [in
Ukrainian].
Надійшла до редакції 06.07.2022 р.
https://worldwide.espacenet.com/patent/search?q=pn=US2009076985A1
https://worldwide.espacenet.com/patent/search?q=pn=WO2009038864A1
https://worldwide.espacenet.com/patent/search?q=pn=EP2154226A1
https://worldwide.espacenet.com/patent/search?q=pn=WO2010010111A1
Каталіз та нафтохімія, 2022, №33 83
ISSN 2707-5796. Catalysis and Petrochemistry, 2022, 33
Acid transesterification of oils with ethanol on carbon catalysts
Olexandr S. Fedoryshyn
Institute for Sorption and Problems of Endoecology, National Academy of Sciences of Ukraine, General Naumov Str., 13,
Kyiv-164, 03164, Ukraine; f777f@ukr.net
The main advantages and disadvantages of solid-phase catalysts for transesterification reactions of oils with alcohols
are analyzed. Tests of the sulfonated and phosphated solid - phase catalysts synthesized by us in the transesterification
reaction of rapeseed oil with 96% ethanol in order to obtain biodiesel were carried out. The chemical resistance of sul-
fonated synthetic (S-SCS) and synthesized from natural raw materials (S-KAU) catalysts was compared. The reasons for
low chemical resistance of sulfonated carbon-containing materials are determined. Synthetic S-SCS catalysts proved to be
the least stable. Regeneration of phosphated samples was performed by washing the catalyst from oil residues and reac-
tion products in a boiling solution of 0.1 M alkali, followed by repeated washing with distilled water to slightly alkaline
pH. Then, after drying, the obtained material was used as a source for re-synthesis of the catalyst. The ethanolysis reaction
was carried out in autoclaves under pressure at a temperature of 150-160oC with a process duration of 5-7 hours. The ratio
of catalyst to starting oil was chosen 1:15 (g : ml). The oil-alcohol ratio was 3: 4, vol. The volume of the autoclave was
45 ml. The maximum conversion under these test conditions in the first cycle for sulfonated catalysts was 100%, and for
phosphated - 94%. A carbon-containing catalyst on a ceramic support has been developed, which can be regenerated by
firing the carbon-containing material and applying a new one. This catalyst showed the highest chemical resistance, with-
standing 7 cycles, while the conversion fell by 14% (from 89 to 75%). For more efficient use of the catalyst, the scheme
of flow-circulation installation of transesterification of oils and fats of biological origin with alcohols was proposed.
Keywords: acid transesterification, carbon catalysts, ethanolysis, biodiesel
|
| id | oai:katalizorgua:article-84 |
| institution | Catalysis and petrochemistry |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:16Z |
| publishDate | 2022 |
| 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/68/c0566bec75c7c59e5674a23c5cf2c368.pdf |
| spelling | oai:katalizorgua:article-842023-01-20T10:05:01Z Acid transesterification of oils with ethanol on carbon catalysts Кислотна переестерифікація олій етанолом на твердофазних каталізаторах вуглецевої природи Fedoryshyn, Olexandr S. acid transesterification, carbon catalysts, ethanolysis, biodiesel кислотна переестерифікація, вуглецьвмісні каталізатори, етаноліз, біодизель The main advantages and disadvantages of solid-phase catalysts for transesterification reactions of oils with alcohols are analyzed. Tests of the sulfonated and phosphated solid - phase catalysts synthesized by us in the transesterification reaction of rapeseed oil with 96% ethanol in order to obtain biodiesel were carried out. The chemical resistance of sulfonated synthetic (S-SCS) and synthesized from natural raw materials (S-KAU) catalysts was compared. The reasons for low chemical resistance of sulfonated carbon-containing materials are determined. Synthetic S-SCS catalysts proved to be the least stable. Regeneration of phosphated samples was performed by washing the catalyst from oil residues and reaction products in a boiling solution of 0.1 M alkali, followed by repeated washing with distilled water to slightly alkaline pH. Then, after drying, the obtained material was used as a source for re-synthesis of the catalyst. The ethanolysis reaction was carried out in autoclaves under pressure at a temperature of 150-160oC with a process duration of 5-7 hours. The ratio of catalyst to starting oil was chosen 1:15 (g : ml). The oil-alcohol ratio was 3: 4, vol. The volume of the autoclave was 45 ml. The maximum conversion under these test conditions in the first cycle for sulfonated catalysts was 100%, and for phosphated - 94%. A carbon-containing catalyst on a ceramic support has been developed, which can be regenerated by firing the carbon-containing material and applying a new one. This catalyst showed the highest chemical resistance, withstanding 7 cycles, while the conversion fell by 14% (from 89 to 75%). For more efficient use of the catalyst, the scheme of flow-circulation installation of transesterification of oils and fats of biological origin with alcohols was proposed. Проаналізовано основні переваги та недоліки твердофазних каталізаторів для реакцій переестерифікації олій спиртами. Проведено випробування синтезованих нами сульфованих та фосфатованих твердих каталізаторів у реакції переестерифікації ріпакової олії 96% етанолом з метою одержання біодизелю. Було порівняно хімічну стійкість сульфованих синтетичних (S-СКС) та синтезованих із природної сировини (S-КАУ) каталізаторів.      Визначено причини низької хімічної стійкості сульфованих вуглецевих матеріалів. Синтетичні каталізатори S-СКС виявилися найменш стійкими. Реакцію етанолізу здійснювали в автоклавах під тиском при температурі 150-160оС з тривалістю процесу 5-7 год при співвідношеннях каталізатор : олія = 1г :15мл,  олія : етанол = 3:4 заоб’ємом. Максимальна конверсія за даних умов випробування у першому циклі для сульфованих каталізаторів складала 100%, а для фосфатованих - 94%. Регенерацію фосфатованих зразків проводили шляхом відмивання каталізатору від залишків олії та продуктів реакції у киплячому розчині 0.1 М лугу з подальшою багаторазовою промивкою дистильованою водою до слаболужного рН. Було розроблено вуглецьвмісний каталізатор на керамічному носії, який можна регенерувати шляхом випалювання вуглецьвмісного матеріалу та нанесенням нового. Даний каталізатор показав найвищу хімічну стійкість, витримавши 7 циклів, при цьому конверсія знизилась на 14% (з 89 до 75%). Для ефективного використання каталізатора запропоновано схему проточно-циркуляційної установки переестерифікації олій і жирів спиртами. V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2022-10-27 Article Article application/pdf https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/84 10.15407/kataliz2022.33.074 Catalysis and petrochemistry; No. 33 (2022): Catalysis and petrochemistry; 74-83 Каталіз та нафтохімія; № 33 (2022): Каталіз та нафтохімія; 74-83 2707-5796 2412-4176 10.15407/kataliz2022.33 uk https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/84/69 Copyright (c) 2022 Catalysis and petrochemistry |
| spellingShingle | кислотна переестерифікація вуглецьвмісні каталізатори етаноліз біодизель Fedoryshyn, Olexandr S. Кислотна переестерифікація олій етанолом на твердофазних каталізаторах вуглецевої природи |
| title | Кислотна переестерифікація олій етанолом на твердофазних каталізаторах вуглецевої природи |
| title_alt | Acid transesterification of oils with ethanol on carbon catalysts |
| title_full | Кислотна переестерифікація олій етанолом на твердофазних каталізаторах вуглецевої природи |
| title_fullStr | Кислотна переестерифікація олій етанолом на твердофазних каталізаторах вуглецевої природи |
| title_full_unstemmed | Кислотна переестерифікація олій етанолом на твердофазних каталізаторах вуглецевої природи |
| title_short | Кислотна переестерифікація олій етанолом на твердофазних каталізаторах вуглецевої природи |
| title_sort | кислотна переестерифікація олій етанолом на твердофазних каталізаторах вуглецевої природи |
| topic | кислотна переестерифікація вуглецьвмісні каталізатори етаноліз біодизель |
| topic_facet | acid transesterification carbon catalysts ethanolysis biodiesel кислотна переестерифікація вуглецьвмісні каталізатори етаноліз біодизель |
| url | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/84 |
| work_keys_str_mv | AT fedoryshynolexandrs acidtransesterificationofoilswithethanoloncarboncatalysts AT fedoryshynolexandrs kislotnapereesterifíkacíâolíjetanolomnatverdofaznihkatalízatorahvuglecevoíprirodi |