Основи технології одержання діестерів на основі спиртів С2–С5

Abstract

Дисертація присвячена розробці основ технології одержання діестерів аліфатичних дикарбонових кислот на основі спиртів С2–С5. Вивчено кінетичні закономірності естерифікації аліфатичних дикарбонових кислот спиртами С2–С5, на основі визначених кінетичних і активаційних параметрів здійснено математичне моделювання технологічного процесу у напівперіодичному реакторі, що дозволяє визначити концентрації реагентів і продуктів у будь-який момент часу реакції, прогнозувати тривалість реакції та встановити взаємозв’язок між ступенем перетворення дикарбонових кислот і часом реакції. Встановлено вплив природи кислотних каталізаторів на стадії реакції естерифікації дикарбонових кислот. Запропоновано нові каталітичні системи, які дозволяють інтенсифікувати процес естерифікації дикарбонових кислот спиртами С2–С5 у присутності катіонообмінної смоли КУ–2–8. Встановлені оптимальні технологічні параметри процесу естерифікації ДКК індивідуальними спиртами та їх сумішами. Запропоновано принципові технологічні схеми одержання діестерів з використанням кислотних каталізаторів та каталітичних систем на основі КУ–2–8 і добавок солей перфторованих оксасульфокислот. За результатами термогравіметричного аналізу визначено термічну стійкість діестерів та пластикатів на їх основі, що дозволяє рекомендувати діестери для пластифікації ПВХ.Диссертация посвящена разработке основ технологии получения диэфиров алифатических дикарбоновых кислот на основании спиртов С2–С5. Исследованы кинетические закономерности этерификации алифатических дикарбоновых кислот спиртами С2–С5 в присутствии серной и п-толуолсульфокислоты. На основании рассчитанных кинетических и активационных параметров проведено математическое моделирование технологического процесса в реакторе полупериодического действия, что позволяет рассчитать концентрации реагентов и продуктов в любое время реакции, прогнозировать продолжительность реакции и установить взаимосвязь между степенью превращения дикарбоновой кислоты и временем реакции. Адекватность предложенной математической модели подтверждена совпадением расчетных данных с результатами экспериментальных исследований процесса. Установлено влияние природы кислотных катализаторов (п-толуолсульфокислоты, серной, соляной кислот и катионообменной смолы КУ–2–8) на стадии реакции этерификации дикарбоновых кислот. Исследовано влияние природы и концентрации катализатора, природы реагентов, соотношения реагентов спирт : дикарбоновая кислота, концентрации азеотропообразующего компонента, адсорбента (активированного угля) на реакцию этерификации в условиях технологического процесса. Определены оптимальные технологические параметры процесса этерификации дикарбоновых кислот спиртами С2–С5. Предложены новые каталитические системы на основании катионообменной смолы КУ–2–8 и добавок солей перфторированных оксасульфокислот – перфтор(2-монооксабутан)сульфоната калия, перфтор(4-метил-3,6-диоксаоктан)сульфоната калия, аммония или натрия, которые позволяют интенсифицировать процесс этерификации дикарбоновых кислот спиртами С2–С5. Объяснены причины повышения каталитической активности КУ–2–8. Впервые определены кинетические и активационные параметры стадий реакции этерификации и исследованы ее закономерности в присутствии перфтор(4-метил-3,6-диоксаоктан)сульфонатной кислоты. Исследованы физические и физико-химические показатели синтезированных диэфиров. По результатам термогравиметрического и дифференциально-термического анализов определена термическая стойкость диэфиров и пластикатов на их основании, что позволило рекомендовать использование смеси диэфиров 1-бутанола и низших дикарбоновых кислот при пластификации ПВХ. The dissertation is devoted to the basics of obtaining of aliphatic dicarboxylic acids dibasic esters research. The kinetic pattern of esterification of aliphatic dicarboxylic acids by alcohols C2–C5 is investigated on the basis of determined kinetic and activating parameters. Mathematical modeling of technological process in semi-batch reactor was performed, that permit the concentration of reagents and products in any moment of reaction time, the reaction durability and the correlation between the conversion of dicarboxylic acids and the reaction time determination. The influence of acid catalysts on the reaction phase of dicarboxylic acids esterification was investigated. The new catalytic systems which permit to intensify the dicarboxylic acids esterification process by alcohols C2–C5 in presence of cation resins KU–2–8 were proposed. The optimal technological parameters of the dicarboxylic acids esterification process by individual acids and their mixtures were determined. The principal technological methods of dibasic esters obtaining using acid catalysts and catalytic systems on the basis of KU–2–8 and salts of perfluoroxasulphonic acids were also proposed. On the results of thermogravimetric analysis the heat resistance of dibasic esters and their plasticates was defined, thus using the dibasic esters for the PVC plasticizing was recommended.