Bitkisel yağların seçimli hidrogenasyonunda bazı etkenlerin incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu tezle sunulan çalışmalarda, bitkisel yağların hidrogenasyonunda halen kullanılmakta olan alışılagelmiş metal ve metal oksit katalizörlerinden farklı olarak, metal iyonu/ iyon değiştirici reçineden oluşan yeni tip katalizörler kullanılmış ve bitkisel yağların, yağ asitlerinin ve metil esterlerinin bu katalizörlerle yapılan seçimli hidrogenasyonunda hız ve seçimlilik üzerindeki etkenler incelenmiştir. Bitkisel yağ olarak, % 70 linol asidi (linoleik asit) ile % l1 den az linolen asidi (linolenik asit) ihtiva eden Tütün Tohumu Yağı ve % 50 linol asidi ile oldukça fazla üç çift bağlı ( % 7) linolen asidi ihtiva eden Soya Yağı seçilmiş ve seçimli hidrogenasyon sonuçları karşı laştırılmıştır. Bu yağların ve asitlerinin seçimli hidrogenasyonaları, 40o-120oC' ler arasında, değişik sıcaklıklarda, atmosferik hidrogen basıncında, polar çözücülü bir ortamda veya çözücü olmadan ve 6 atm. gibi hidrojen basıncında, yüksek bir hidrogenasyon hızı ve yüksek bir linol ve linolen seçimliliği ile gerçekleştirilebilmiştir. Bazı durumlarda sonsuz linol seçimliliği ile, 3-6 gibi yüksek linolen seçimliliği değerlerine ulaşılmıştır. Seçimli hidrogenasyon deneylerinde metal iyonu/iyon değiştirici reçine tipi katalizörler hazırlanırken, metal iyonu olarak Pd (II), Cu (II) ile Ni (II) ve taşıyıcı reçine olarak da, büyük gözenekli ve büyük yüzey alanlı, katyonik ve anyonik iyon değiştiriciler ile, gel tipinde, küçük gözenekli küçük yüzey alanlı katyonik ve anyonik reçineler denenmiştir. Bu2 - amaçla kullanılan iyon değiştirici reçinelerin içinde, polistiren - D.V.B. esaslı ve slilfonik asit (-SO H) fonksiyonel gruplu katyonik bir iyon değiştirici reçine ( Amber lyst XN-1010) ve quarternar amonyum grubu (R.N ) taşıyan kuvvetli kalevi bir anyon değiştirici reçine (Amberlyst A-27), ile +2 +2 çalışıldığında, Pd /XN-1010 ve Pd /A-27 gerek aktivite gerekse seçimlilik yönünden çok iyi olan ve elde mevcut literatürde bulunmayan orijinal hidrogenasyon sonuçları elde edilmiştir. Yukarıda sözü edilen XN-1010 katyon değiştirici şimdiye kadar bazı proseslerde doğrudan asidik katalizör olarak kullanılmasına karşılık, bu tezle ilgili seçimli hidrogenasyon +2 çalışmalarında ilk defa, Pd /iyon değiştirici katalizör sisteminde katalizör taşıyıcı olarak kullanılmışlardır ve özellikle sözü geçen bu t 2 Pd /katyon değiştirici reçine 120°C gibi yüksek sıcaklıklarda i gerçekleştirilen hidrogenasyonlarda da çok yüksek bir seçimliliğe sebep olmuştur ve bozulmadan stabilliğini muhafaza etmiştir. Bu tezle sunulan çalışma şartlarında elde edilen sonuçlar üç çifte bağlı linolen asidini oldukça fazla ihtiva eden Soya Yağı tipindeki yağların seçimli hidrogenasyonu, metal iyonu/iyon değiştirici reçine +2 katalizörleri ile, özellikle yukarıda sözü geçen Pd /XN-1010 reçine tipindeki katalizörlerle yüksek bir linolen seçimliliği ile gerçekleştirilmiştir. Bu sonuçlara göre dayanıklı yemeklik yağların elde edilebilmesinin ve fazla linol asidi ihtiva eden tütün tohumu yağı gibi yağlardan sonsuz bir linol seçimliliği ile tek çifte bağlı oleik asidin hakim olduğu sentetik zeytin yağlarının hazırlanabilmesinin mümkün olabileceği görülmüştür..

SUMMARY In the studies submitted with the present thesis, a new type of metal ion/ion exchange resin catalyst, as being different from known costumary metal and metal oxide hydrogenation catalysts have been used in selective hydrogenation of some vegetable oils, fatty acids and their methyl esters, and the effects of reaction conditions on selectivity and rate of hydrogenation have been studied. As a vegetable oil, tobacco seed oil containing appr. 70 % of linoleic acid and 1 % of linolenic acid and soya bean oil containing appr. 50 % of linoleic acid and 7 % of linolenic acid have been selected, and the results of selective hydrogenation of these oils have been compared. Selective hydrogenation of these oils and their fatty acids and methyl esters have been realised at different temperatures between 40-120°C, at atmospheric hydrogen pressure in polar solvent medium or without solvent and at 6 atm. of hydrogen pressure with a high rate of reaction and high selectivity of linoleic and linolenic groups. In some cases an infinite linoleic selectivity ratio with a high linolenic group selectivity ratio, like 3-6 have been reached. In the selective hydrogenation experiments, while metal ion/ion exchange resin catalysts have been prepared, Pd (II), Cu (II) and Ni (II) as metal ion and macroreticular anion and cation exchange resins having high surface area, and microreticular, gel type, anion and cation exchange resins having low surface area as support materials have been tested.2 - When Amber lyst XN-1010 which is poly (styrene-divinylbenzene) cation exchange resin having SO`H functional group and Amber lyst A-27, strong base anion exchange resin having quarternary ammonium group (R.N ) were used as support materials for this purpose, very good and new results which are not available in current literature for selectivity and reaction rate of 2+ 2+ hydrogenation have been obtained with Pd /XN-1010 and Pd /A-27 catalysts. Although Amber lyst XN-1010 as mentioned above, have been used up to now as a directly acid catalyst in some processes, in the selective hydrogenation studies related to present thesis, it has been used for the first time as a 2+ catalyst support in Pd ion exchange resin catalyst system and, this 2+ Pd /cation exchange resin catalyst mentioned above, has been due to a high selectivity in the hydrogenations, realised at high temperatures such as 120 °C without loosing its activity and has been given very high selectivity ratio. The results obtained under the experimental conditions submitted with the present thesis, selective hydrogenation of soya bean type oils containing linolenic acid which has three double bonds have been realised with a high degree of linolenic group selectivity, when metal ion/ion 2+ exchange resin catalysts have been used, especially Pd /XN-1010 type catalyst mentioned above. According to these results it has been found that edible oils of high stability can be obtained and the preparation of synthetic o^ive oil which has a structure containing a high amount of oleic group from the oils such as tobacco seed oil containing high amount of linoleic group, is possible with an infinite linoleic group selectivity.