Стеариновая кислота

Стеариновая кислота (октадекановая кислота) — одноосновная карбоновая кислота алифатического ряда, соответствующая формуле С₁₇Н₃₅COOH.

В настоящее время стеариновая кислота используется в различных областях промышленности. Полифункциональный характер стеариновой кислоты позволяет использовать ее в качестве активатора ускорителей вулканизации, диспергатора наполнителей резиновых смесей, пластификатора. При непосредственном введении в каучук она улучшает распределение ингредиентов и обрабатываемость резиновых смесей. Склонность стеарина к миграции способствует снижению клейкости резиновых смесей.

Применение стеариновой кислоты

Стеариновая кислота широко применяется в фармацевтической промышленности. В косметической промышленности ее применяют в качестве структурообразующего и эмульгирующего компонента в кремах.

Стеариновую кислоту используют в аналитической химии при нефелометрическом определении кальция, магния и лития, а также качестве жидкой фазы в распределительной газо-жидкостной хроматографии для разделения смеси жирных кислот. При полировании металлов стеариновая кислота является компонентом полировальных паст. Это соединение применяется не только в качестве функционального химиката, но и как химическое сырье. Например, для получения октадецилового (стеарилового) спирта, который употребляется как структурообразователь и эмолент в кремах и пеногаситель в моющих средствах. В промышленности стеариновая кислота используется также для синтеза октадециламина.

Производные и соли октадециламина применяются в качестве эмульгаторов и добавок к битумам в дорожном строительстве; флотоагентов прямой и обратной флотации при обогащении калийных и фосфоритных руд, полевого шпата, слюды; антислеживателей неорганических солей и удобрений; ингибиторов коррозии в кислых средах; деэмульгаторов необработанной нефти в нефтяной промышленности; компонентов антистатиков; отвердителей эпоксидных смол.

Из солей стеариновой кислоты применяют стеарат натрия как анионное ПАВ, в качестве моющего средства и компонента косметических изделий, загустителя смазок, стабилизатора при формовании полиамидов и антивспенивающей добавки в пищевой промышленности, а также стеарат кальция - в качестве загустителя смазок, стабилизатора поливинилхлорида и наружной смазки при формовании изделий из него, вспомогательного сиккатива и матирующего вещества в лакокрасочных материалах, гидрофобизатора для цемента и тканей, добавки, препятствующей слеживанию муки, эмульгатора для косметических препаратов. Кроме того, в производстве масляных лаков используется стеарат магния. Стеарат цинка применяют в медицине, производстве каучука, пластмасс и клеенки. Стеарат меди используется для бронзирования гипса и в качестве агента, препятствующего обрастанию. Стеарат свинца применяют в качестве сиккатива. Водорастворимые соли стеариновой кислоты, в частности стеараты натрия, калия и аммиака, являются мылами. Эфиры стеариновой кислоты применяют в качестве компонентов клеящих паст, антиоксидантов, эмульсий для обработки текстиля и кожи, стабилизаторов пищевых продуктов. Сложные эфиры стеариновой кислоты представлены этил- и бутилстеаратами, применяемыми в качестве пластификаторов, и гликольстеаратом, который используется как заменитель натурального воска.

В России производителем-монополистом является ОАО «Нэфис Косметикс». Также широко представлена на рынке стеариновая кислота производства Китая, Индонезии и Малайзии, а также стран Европы. Nantong Cata Chemical Technology Co., Ltd. (Китай), AAK Sweden AB (Швеция), PT. DUA KUDA INDONESIA (Индонезия), OLEON NV (Бельгия), PT. ASIAPALM OLEO JAYA (Индонезия)

Технология производства стеариновой кислоты

В настоящее время основным способом производства стеариновой кислоты в мире и в России остается гидролиз животных и растительных жиров, а также растительных масел. Основным сырьем при этом является пальмовое масло, кокосовое масло, рапсовое масло, стеариновую кислоту также можно выделять из соевого и подсолнечного масла. Также перспективным возобновляемым источником сырья для получения стеариновой кислоты считается талловое масло - побочный продукт переработки крафт-целлюлозы. Сырое талловое масло в равных пропорциях содержит жирные и смоляные кислоты и в меньших количествах, неомыляемые вещества.

Очищенное талловое масло имеет повышенное содержание жирных кислот, в том числе ненасыщенных - линолевой (45-50%), олеиновой (30-35%) и насыщенных - стеариновой (10%) и пальмитиновой (5%).

Остановимся на основных методах получения стеариновой кислоты: гидролиз жиров и гидрирование непредельных кислот. Животные жиры - непревзойденные помощники в деле извлечения стеариновой кислоты. Для получения конечного продукта жир должен пройти обработку щелочными растворами, кислотой или просто водой при высокой температуре для расщепления глицеридов на глицерин и свободные кислоты, включая стеариновую.

Наиболее распространенный метод получения чистой стеариновой кислоты предполагает использование раствора щелочи. В результате образуется мыло, расщепляющееся под воздействием соляной или серной кислоты, затем смесь кипятится, пока выделившаяся смесь жирных кислот не сделается совершенно прозрачной. После охлаждения застывшую твердую массу промывают водой.

Технология производства стеариновой кислоты из нефтехимического сырья

В условиях роста спроса на стеариновую кислоту возникает проблема нехватки природного сырья, в связи с чем, растет популярность синтетических жирных кислот (СЖК), получаемых из нефтехимического сырья. Стеариновая кислота, полученная методом синтеза, является химически чистым продуктом и применяется в тех же областях, что и кислота полученная гидролизом растительных и животных жиров.

В условиях роста спроса на стеариновую кислоту возникает проблема нехватки природного сырья, в связи с чем, растет популярность синтетических жирных кислот (СЖК), получаемых из нефтехимического сырья. Стеариновая кислота, полученная методом синтеза, является химически чистым продуктом и применяется в тех же областях, что и кислота полученная гидролизом растительных и животных жиров.

Одним из способов получения жирных кислот является синтез из олефинов в присутствии карбонила кобальта:

а) гидрокарбоксилирование при 145-165^оС и 5-30 МПа;

R-CH=CH₂+CO+H₂O→RCH₂CH₂COOH;

б) гидрокарбоксилирование при 165-175^оС и 5-30 МПа с последующем гидролизом образующегося эфира:

R-CH=CH₂+СО+R’OH→RCH₂CH₂COOR’→ RCH₂CH₂COOH+R’OH

Преимуществами этой технологии являются малостадийность и высокий выход кислот. Однако довольно жесткие условия и образование большого количества кислот изостроения осложняют процесс.

Окисление альдегидов оксосинтеза кислородом

2-Этилгексановую кислоту и фракцию кислот С₈-С₁₀ получают окислением соответствующих альдегидов оксосинтеза кислородом или кислородсодержащим газом при 40-90°С и 0,1-1,0 МПа (катализаторы - металлы I, II или VIII группы). СЖК фракций С12-С15, С16-С18 синтезируют окислением оксоспиртов, например в водных щелочных растворах при 70-120 °С в присутствии металлов платиновой группы или расплавленной щелочью при 170-280°С и давлении, необходимом для поддержания продуктов в жидкой фазе. Получаемые кислоты содержат меньше побочных продуктов, чем кислоты, синтезируемые из парафинов.

Гидрокарбоксилирование олефинов в присутствии Со2(СО)8

Практическую значимость приобретают методы синтеза СЖК из олефинов в присутствии Со₂(СО)₈:

а) гидрокарбоксилирование при 145-165 °С и 5-30 МПа:

RCH=СН₂ + СО + Н₂О > RCH₂CH₂COOH;

б) гидрокарбоалкоксилирование при 165-175 °С и 5-15 МПа с последующим гидролизом образующегося эфира:

R-CH=CH₂ + СО + R’OH → RCH₂CH₂COOR’ → RCH₂CH₂COOH + R’OH. 

Преимущества процессов: малостадийность, высокие выходы кислот; недостатки: довольно жесткие условия (сложность технологического оформления), образование большого количества (до 50%) кислот изостроения, в следствие чего - высокая стоимость получающихся кислот.

Жидкофазное окисление а-олефинов

Метод жидкофазного окисления технической фракции а-олефинов на однотарельчатой сетчатой колонне 40?900мм в присутствии стеарата кобальта. Условия процесса: температура 1300°С, время - 2,5ч , количество катализатора - 0,07%, скорость воздуха - 2,5 л/мин. В результате образуется смесь кислородсодержащих соединений со средним молекулярным весом 536, содержащая карбонильные, гидроксильные и карбоксильные группы. Высокие йодные числа полученного оксидата указывают на наличие непредельных веществ. Для выделения кислот из оксидата предлагается экстракция водным раствором карбоната натрия с последующим подкислением щелочной фазы. Другой описанный метод получения карбоновых кислот окислением олефинов кислородом воздуха включает использование в качестве инициирующей добавки органических перекисей. Смесь высших а-олефинов окисляют кислородом воздуха при 75-110°С в присутствии 1% перекиси третбутила до 20%-ной конверсии, затем добавляют 1% стеарата марганца и продолжают окисление. Длительность процесса - 8-12 часов. Кислоты экстрагируют раствором карбоната натрия. Конверсия - 75%. Карбоновые кислоты получали также при окислении а-олефинов С4-С20 кислородом воздуха при 100-160°С в присутствии Ce(NO3)3 и азотной кислоты. В качестве растворителя использовали низкомолекулярные жирные кислоты. Выход кислот составил не более 75%.