– rasm. Besh bosqichli bug’ ejektorli vakuum nasosning sxemasi

10.1 – rasm. Besh bosqichli bug’ ejektorli vakuum nasosning sxemasi
Dezodorasiya qilishdan oldin yog’lar va moylar yaxshilab rafinatsiya
qilinishi kerak. Dezodorasiyaga berilayotgan yog’ va moylar tarkibida sovun va
oqlovchi tuproq qoldiqlari umuman bo’lmasligi lozim. Dezodorasiyaga berilayotgan
moyda agar sovun yoki oqlovchi tuproq qoldiqlari bo’lsa, ular qayta filtrlashga
yuboriladi.
Dezodorasiya qilish uchun berilayotgan bug’ tarkibida tuz, kislorod va
boshqa gazlar bo’lmasligi va bug’ quruq va neytral bo’lishi kerak.
Tayanch so’z va iboralar. dezodorasiya, bug’latish, aromatik moddalar, stearin
kislotasi, yuqori harorat, past vakuum, Raul qonuni, ochiq bug’, bug’ ejektori
140
Takrorlash uchun savollar
1. Dezodorasiya jarayoniga haroratning ta’siri qanday?
2. Dezodorasiya jarayonida vakuumning roli qanday?
3. Dezodorasiya jarayonida vakuum qanday hosil qilinadi?
4. Dezodorasiya jarayonida vaqtning ta’siri qanday?
141
II-BOB. YOG’ VA MOYLARNI KATALITIK MODIFIKATSIYALASH
11§. Yog’larni gidrogenlash jarayonining nazariyasi, katalitik
gidrogenlash mexanizmi va kinetikasi. Geterogen kataliz nazariyasi
Aholi soni oshib borgani sari va tabiiy sariyog’ olish imkonining
cheklanganligi sababli margarin mahsulotlariga bo’lgan talab kundan kunga oshib
bormoqda. Shu bilan birga sovun, oziqaviy SAMlar, stearin, palmitin va shu kabi
mahsulotlarga ham ehtiyoj ko’payib bormoqda. O’z navbatida bu mahsulotlarning
asosiy xom ashyolari bo’lgan qattiq yog’larga ham talab oshmoqda. Tabiatda qattiq
yog’ manbalari asosan hayvon yog’lari, palma yog’i, kokos yog’i, shi yog’i vashu
kabi boshqalar hisoblanadi. Lekin bu manbalar xalq xo’jaligi uchun zarur bo’lgan
ehtiyojlarni qondira olmaydi. Tarixga nazar solsak, X1X asrning so’ngi choragida
qattiq va yarim qattiq yog’ va moylarni keskin yetishmasligi natijasida yog’-moy
korxonalarida sovun, stearin va boshqa texnik mahsulotlar ishlab chiqarish kamayib
ketdi. Bu muammo suyuq o’simlik moylari va dengiz hayvonlari yog’larini vodorod
bilan kimyoviy to’yintirish orqali o’z yechimini topdi. Biroq bunday jarayon, suyuq
fazada geterogen gidrogenlash katalizi, suv va uglevodorodlardan vodorod olishning
sanoat texnologiyasi yaratilgandan keyin yuzaga keldi. XIX asrning oxirlarida bu
ikki muammoning texnik yechimlari topildi.
Keyinchalik yog’ va moylarni pereeterifikasiyalash va fraksiyalash
texnologiyalar ham ishlab chiqildi va yog’larni modifikasiyalash yo’llari
kengaytirildi.
Yog’larni modifikasiyalash - bu yog’larni gliserid va yog’ kislota tarkibini
o’zgartirish yo’li bilan ularning dastlabki xossalarini o’zgartirish bo’lib, yog’larni
pereeterifikasiyalash, gidrogenlash, fraksiyalash va omuxtalash orqali amalga
oshiriladi[106].
Yog’ va moylarni modifikasiyalash jarayoni[106-108] ancha murakkab va keng
qamrovli tushuncha bo’lib, quyidagi tushuncha va jarayonlarni o’zida mujassam
etadi:
142
− Fraksiyalash - yog’ yoki moyni yog’ kislota va trigliserid tarkibi jihatdan farq
qiluvchi ikki(yoki undan ko’p) xil fraksiyalarga ajratish jarayoni[106,109]. Bu
jarayon asosan salat moylari, paxta va palma palmitini va shu kabi mahsulotlar
olishda keng qo’llaniladi.
− Gidrogenlash – organik birikma molekulasidagi to’yinmagan bog’ga vodorodni
birikishidir[110]. Yog’ va moylar kimyosida bu - suyuq moylar tarkibidagi
to’yinmagan yog’ kislotalarini katalizator ishtirokida vodorod bilan to’yintirib,
qisman qattiq va qattiq yog’lar olish jarayoni. Bu jarayon asosan margarin,
shortening, oshxona va qandolatchilik yog’lari uchun oziqa salomaslari, hamda
sovun, stearin va pardoz mahsulotlari uchun texnik salomaslar ishlab chiqarishda
keng qo’llaniladi[106-110].
− Pereeterifikasiyalash
–
murakkab
efirdagi
radikallarning
o’zaro
almashinuvidir[106]. Yog’ va moylar texnologiyasida bu - har xil fazali, suyuq va
qattiq yog’lar tarkibidagi trigliseridlar strukturasini katalizator ishtirokida
o’zgartirish jarayoni[110]. Bu jarayon asosan yumshoq va malhamsimon oziqa
yog’lari ishlab chiqarishda keng qo’llaniladi.
Yog’larni modifikasiyalash jarayoni asosan getero fazali sistemada sodir
bo’ladi va u fizik, fizik-kimyoviy va kimyoviy hodisalar (massa–issiqlik
almashinish, erish, kristallanish, kompleks hosil bo’lishi, adsorbsiya va
xemosorbsiya, kimyoviy reaksiyalar)ni o’z ichiga oladi.
1897 yilda fransuz kimyogari P.Sabatye ilmiy xodimlari bilan yetilenni
metall va vodorod bilan o’zaro ta’sirigaoid izlanishlarning dastlabki natijalarini
e’lon qildi. Buning natijasida nikel metali molekulyar vodorodni uglerod
qo’shbog’iga birikishini katalitik tezlashtirishi ma’lum bo’ldi.
CH
2
=CH
2
+ H
2
↔ CH
2
– CH
2
Buni P.Sabatye vodorod gazini turli xil to’yinmagan birikmalar bilan
aralashmasini nikel’ metali ustidan o’tkazib aniqlanadi. Barcha holatlarda vodorod
birikishi katalizator olingan modda yoki gidrogenlangan mahsulot bilan o’rab
olirgunicha davom yetdi.
143
P.Sabatye, qattiq katalizatorlardagi geterogen gidrogenlash katalizi faqat gaz
fazada sodir bo’ladi, degan xulosaga keldi. Faqatgina 1901 yilda nemis muhandis -
kimyogari V.Norman P.Sabatyening nazariy qarashlari noto’g’ri yekanligini
tajribaviy dalillar bilan isbotlab, uni geterogen reaksiyalar kinetikasida masa
almashinish jarayonining diffuzion rolini hisobga olmaganini ko’rsatib berdi.
V.Norman nikel katalizatorini maydaladi va barbotajdan hamda suyuq
fazada vodorod va katalizator dispersiyasi uchun mexanik aralashtirishdan
foydalandi. Tajriba davomida mahsulotni qotib qolishini oldini olish uchun jarayon
100° C dan yuqori haroratda olib borildi
Nixoyat, to’yinmagan organik moddalarni, shu bilan bir qatorda o’simlik
moylari va suyuq yog’larni, to’yinmagan yog’ kislotalarini dastlabki suyuq fazali
katalitik gidrogenlanishi amalga oshiriladi.
1902-1903 yillarda V.Norman yog’-moylar va to’yinmagan yerkin yog’
kislotalarini gidrogenlash jarayoniga, nikelli katalizator va gidrogenlash
reaktorlariga birinchi patentlarni oldi.
Suspenziyalangan katalizator bilan suyuq fazada gidrogenlash jarayoni olib
boriladigan birinchi gidrogenlash sanoat-tajribasi qurilmasi 1906 – 1907 yillarda
Angliyaning “JOSEPh and Sons” firmasida ishlab chiqarilgan. Yog’ va yog’
kislotalarini gidrogenlaydigan birinchi zavod 1909 yilda Rossiyada mashhur rus
muhandis -kimyogari M.V. Vil’bushevich tomonidan qurildi. Shuningdek suyuq
fazada gidrogenlangan orginal konstruksiyali reaktorlar, yog’ va moyda
suspenziyalangan kukunsimon kizel’gurdagi nikel’ tipidagi katalizator ishlab
chiqarish texnologiyasi ham ishlab chiqildi.
AKShda V.Norman patenti bo’yicha nikel’ katalizatorida gidrogenlangan
paxta moyini ishlab chiqarishga 1909 yilda “Procter and Gample” firmasi tomonidan
asos solindi.
G’arbiy Yevropada Norman – Vil’bushevichning nikel’ – kizelgur
katalizatorini keng kulamda ishlab chiqarish va yog’larni gidrogenlash birinchi
marta, 1911 yilda Germaniyada, Emmerixdagi yog’-moy korxonasida V.Norman
tomonidan yulga quyildi. Aynan shu yil M.V.Vil’bushevich Peterburgda
144
Rossiyadagi yeng yirik va yeng zamonaviy, yuqori ishlab chiqarish quvvatiga ega
bo’lgan gidrogenlash zavodlaridan biri “Salolin” bunyod yetdi. 1916 yilgacha u
boshchiligida Rossiyaning Yekaterinodar (Krasnodar), Armavir, Qozon, Moskva
(“Steol zavodi”) kabi shaxarlarida ham gidrogenlash zavodlari qurildi.
Gidrogenlangan yog’ni ozuqa maqsadida birinchi marta “Procter and
Gample” firmasi ishlata boshladi. U 1911 yilda AQSh bozoriga “Crisco” nomli
oshxona yog’larini chiqardi. Bu yog’ tarkibida taxminan 15% miqdorda chuqur
gidrogenlangan yuqori haroratda eriydigan paxta moyi va 85% suyuq paxta moyi
mavjud edi. Shu vaqtga qadar AQShda oshxona yog’lari ishlab chiqarish uchun
paxta moyi va xayvon yog’lari aralashtirilar edi.
1912 yilda birinchi marta yuqori to’yinmagan yog’ kislotalari va ularning
efirlaridagi etilen bog’larini asta-sekin, bosqichma-bosqich gidrogenlanish xarakteri
haqidagi dastlabki ma’lumotlar nashr etildi.
Triyen →diyen →monoyen→to’yingan birikma
Bu yangilik yog’ va moylarni qisman selektiv gidrogenlash texnologiyasini
yaratishga asos bo’ldi.
1914-1919 yillarda suyuq o’simlik moylarini yuqori xaroratda qisman
selektiv gidrogenlaganda olinadigan gidrogenizat tarkibida yuqori haroratda
eriydigan to’yinmagan yog’ kislotasi hosil bo’lishi va u gidrogenizatni yuqori
haroraida ham qotib qolishiga olib kelishi aniqlandi.
Keyinchalik bu kislota monoto’yinmagan olein kislotasining pozision va
geometrik izomerlari ekanligi identifikasiya qilindi.
1927 yilda nemis organik – kimyogari G.P.Kaufmanning selektiv
gidrogenlashda oid sistematik izlanishlari natijasining e’lon qilinishi, past haroratda
eriydigan plastik ozuqa yog’lari ishlab chiqarish texnologiyasini yanada keng
yoyilishiga sabab bo’ldi.
Shunday qilib, asrimizning 20-yillaridan boshlab tarkibida o’simlik moylari
va hayvon yog’lari, hamda katalitik gidrogenlash yo’li bilan kimyoviy modifikasiya
qilingan, salomas deb nomlanuvchi yog’lar bo’lgan margarin va oshxona
yog’laridan keng kulamda foydalana boshlandi.
145
Ikkinchi jahon urushi boshlangunga qadar butun dunyo bo’yicha yiliga 1 mln
tonnaga yaqin gidrogenlangan yog’ ishlab chiqarila boshlandi.
1970 yilda esa birgina margarin mahsulotlari ishlab chiqarish uchun yiliga 4
mln tonna gidrogenlangan yog’ sarflanadigan bo’ldi. Hozirgi vaqtda dunyo bo’yicha
ishlab chiqariladigan o’simlik moylari va yog’larning qariyb 30% gidrogenlanadi va
asosan margarin mahsulotlari ishlab chiqari ladi.
To’yinmagan birikmalarning gidrogenlash jarayonida katalizatorning roli.
Kupgina kimyoviy reaksiyalar mavjud termodinamik ta’sirlar tufayli odatdagi
sharoitlarda juda past tezlikda kechadi. Katalizator esa jarayonlarni termodinamik
tezlashtiradi.
To’yinmagan moddalarni gidrogenlanish reaksiyasi dastlab oraliq bog’larni
uzilishi va yangi oraliq bog’larni hosil bo’lishi bilan boshlanadi:
N
2
↔ N + H;
- CH = CH - ↔ - CH – CH - ;
- CH – CH - + H ↔ -CH
2
– CH -
- CH2 –CH - + H ↔ - CH
2
– CH
2
-
Molekuladagi oraliq bog’larni uzilishi uchun ma’lum miqdordagi energiya
sarfi talab etiladi. Vodorod molekulasidagi oraliq bog’ni uzish uchun 436 kJ/mol’,
bitta qo’shbog’li uglerod zanjiridagi etilen qo’shbog’ini uzish uchun esa – 271
kJ/mol’ energiya sarf bo’ladi. Shunday qilib, yuqorida ko’rsatilgan sxema bo’yicha
oraliq bog’larni uzish va yangi bog’larni hosil qilish uchun 700 kJ/mol’dan kam
bo’lmagan energiya sarf bo’lar ekan. Bo’nday energiya zahirasini ta’minlash uchun
organik birikmalarni parchalaydigan darajadagi harorat zarur bo’ladi.
Kimyoviy reaksiyalar energetikasi va kinetikasiga oid ilmiy izlanaishlarda
ko’rsatilishicha, eski kimyoviy bog’larni uzish va yangilarini hosil bo’lishi
bosqichma-bosqich sodir bo’lar ekan. Bo’nda har bir birlashayotgan molekulalar
jufti dastlab, sistemani dastlabki va oxirgi holatlari oralig’ida bo’lgan
konfigurasiyani hosil qiladi.
146
Reaksiyaga kirishayotgan molekulaning ushbu konfigurasiyasi “o’tish
holati”, “aktivlangan kompleks” deb ataladi.
- CH = CH - + H H↔ - CH – CH ↔ - CH
2
– CH
2
-
H H
Aktivlangan kompleks
Aktivlangan kompleksda dastlab atomlararo bog’ hali uzilmagan, lekin
reaksiya mahsuloti uchun xarakterli bo’lgan yangi kimyoviy bog’ shakllangan
bo’ladi. Shuning uchun, aktivlangan kompleksni hosil bo’lishi uchun zarur bo’lgan
energiya molekuladagi bog’ni uzish uchun zarur bo’lgan energiyadan kichik bo’ladi.
Etilen bog’lariga vodorod molekulasini birikish ekzotermik reaksiyasi
bog’larni uzish energiyasi bog’larni uzish energiyasining 30% ni tashkil etadi.
E = 0.3(436+271) = 212 kJ/mol’
Shu sababli, sistemada reaksiyaga kirishayotgan molekulaning aktivlanish
energiyasi, kimyoviy reaksiya sodir bo’lishi uchun juda kam hisoblanadi. Har
qanday katalizatorsiz olib boriladigan gidrogenlash reaksiyasi 200 º S haroratda
sodir bo’lmaydi. Hatto 600 º Cda ham 10 ta molekulalar to’qnashuvidan faqat
bittasida kimyoviy reaksiya sodir bo’ladi.
Reaksiya aktivlanish energiyasining pasayishi va reaksiyaning tezlashuvi
albatta katalizator ishtirokida namoyon bo’ladi. Mavjud molekulalar katalitik
yuzaga xemosorbsiyalanadi va aktivlangan kompleks hosil qiladi. O’zaro ta’sir etish
natijasida katalizator yuzasidagi aktiv markazlar kuchi ta’sirida adsorbsiyalangan
molekuladagi atomlararo bog’lar kuchsizlanadi, hatto uzilishgacha boradi. Natijada
aktivlangan molekulaning reaksion qobiliyati oshadi va kimyoviy reaksiyaning
aktivlanish energiya kamayib, kichik energiyasi zaxirasida ham molekulalarning
o’zaro ta’sir qilishiga sharoit yaratiladi.
Geterogen – katalitik gidrogenlash mexanizmiga ko’ra, katalizator va
reagentlar o’zaro aktivlangan komplekslari I va II ni hosil qiladi.
147
H
katalizator
H
H
K
Aktivlangan komnleks I
-CH= CH -
katalizator
- CH CH -
K
Aktivlangan kompleks II
I+H CH CH-
K
N H
III -CH
2
-CH
2
- + katalizator (K)
Zamonaviy nikelli geterogen katalizatorlar etilen bog’larini gidrogenlash
reaksiyasining aktivlanish energiyasini ancha kamaytiradi. Bu sanoat sharoitida
yetarli
tezlikdagi
gidrogenlash
jarayonini
vodorod
bosimi
0.05-0.3
MPa,suspenziyalangan yuqori dispersli katalizator konsentrasiyasi 0.005-0.01%
(yuqori aktiv nikel’ hisobida) bo’lganda, hatto, 120-130 ºC da ham olib borish
imkonini beradi.
|