DD156187B1

DD156187B1 - Verfahren zur hydrierung von fettsaeuren

Info

Publication number: DD156187B1
Application number: DD22744481A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Lambrecht; Heinz Aring; Horst Foerster; Manfred Pietsch; Wolfgang Koegler; Richard Thaetner; Gerhard Konetzke; Bernd-Michael Helzel; Hannes Philipp
Original assignee: Hydrierwerk Rodleben Veb
Priority date: 1981-02-05
Filing date: 1981-02-05
Publication date: 1986-06-25
Also published as: DD156187A1

Description

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Inertgas und Mahlen hergestellt wird, und indem bei der Hydrierung eine Katalysatormenge von 0,05 bis 0,4Gew.-%, bezogen auf die eingesetzte Fettsäuremenge, zugegeben wird. Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß der verwendete Katalysator eine Korngrößenverteilung von über 90Gew.-% mit Korngrößen kleiner als 32μηπ und höchstens 10Gew.-%mit Korngrößen kleiner als 1 ^m aufweist. Weiterhin ist wichtig, daß die Hydrierzeiten im Bereich von 2 bis 3 Stunden liegen, das Reaktionsprodukt auf eine Jodzahl von kleiner als 2 hydriert wird. Während der Hydrierung ist für eine gute Durchmischung der Katalysator-Fettsäure-Suspension zu sorgen. Diese Durchmischung wird durch intensives Rühren oder Rühren bei gleichzeitigem Durchleiten eines Wasserstoffstromes durch die Suspension erreicht. Dabei wird der Wasserstoff im Kreislauf durch den Autoklaven gepumpt.

Unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahren ist eine überraschend gute Nutzung des eingesetzten Katalysators erreichbar. Die Desaktivierung des Katalysators erfolgt wesentlich langsamer als unter den Bedingungen bekannter Verfahren. Dadurch ergibt sich ein relativ geringer Katalysatorverbrauch. Beim Abtrennen des Katalysators vom Hydrierprodukt treten keine Filtrationsprobleme auf.

Ausführungsbeispiel

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)

Ein Nickel-Kieselgur-Katalysator wurde in üblicherweise nach folgender Rezeptur hergestellt:

200g Kieselgur wurde in einer Lösung von 5 kg kristallisiertem Nickelnitrat in 151 Wasser suspendiert. Die Suspension wurde auf 335 K erwärmt und eine Lösung von 2,7 kg Natriumkarbonat in 151 Wasser innerhalb von 1 Stunde zudosiert. Der gebildete Niederschlag wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und 10 Stunden bei 395K getrocknet. Anschließend wurde der Filterkuchen verformt und im Luftstrom 2 Stunden auf 675 K erhitzt. Nach der Aktivierung im Wasserstoffstrom bei 725 K wurde der Katalysator in einem Stickstoff strom mit 0,5 Vol.-% Sauerstoffgehalt stabilisiert. Bei der anschließenden Zerkleinerung mit einer Mühlendrehzahl von 5000U/min wurde folgende Kornverteilung erhalten: 24Gew.-% des Katalysators wiesen eine Korngröße unter 1 μηι und 31 Gew.-% des Katalysators eine Korngrößer über 32 ,um auf.

Dieser Katalysator wurde in einem Rührautoklaven zu Hydrierung von Talgfettsäure mit einer Jodzahl von 52 eingesetzt. In der Tabelle 1 sind die Reaktionsbedingungen und die erreichten Jodzahlen zusammengestellt.

Tabelle 1

Versuchsnummer

Reaktionstemperatur (K) Wasserstoffdruck(MPa)

Katalysatormenge, bez

auf Fettsäure (%) Hydrierdauer(h) erreichte Restjodzahl

498

453 3

0,2

0,5

28,9

433 3

36,7

Beispiel 2 (erfindungsgemäßes Beispiel)

Ein Nickel-Siliziumdioxid-Fällkatalysator wurde folgender Rezeptur hergestellt:

2,7kg Natriumkarbonat wurden in 8I Wasser aufgeschlämmt und auf 335K erwärmt. Innerhalb von 30Minuten wurden unter starkem Rühren 4,451 einer Lösung von Natriumsilikat mit einem Gehalt von 45g Siliziumdioxid/I zugegeben. Anschließend wurde eine Lösung von 5 kg kristallisiertem Nickelnitrat in soviel Wasser, daß sich 71 Lösung ergaben, mit einer Geschwindigkeit von 3,5l/h gleichmäßig unter starkem Rühren zu der bei 335K gehaltenen Natriumsilikat-/Natriumkarbonat-Lösung gegeben.

Der entstandene Niederschlag wurde abfiltriert und mit Wasser gewaschen, im Wasserstoffstrom bei 725 K reduziert, im Stickstoffstrom mit 0,5% Sauerstoffgehalt stabilisiert und anschließend mit einer Mühlendrehzahl von 5000 U/min zerkleinert.

Der Katalysator hatte folgende Kornverteilung: 9% des Katalysators wiesen eine Korngröße unter 1 μΐη und 0Gew.-%des Katalysators eine Korngröße über 32μ.ηη auf.

Dieser Katalysator wurde in einem Rührautoklaven zur Hydrierung von Talgfettsäure mit einer Jodzahl von 52 eingesetzt. In der Tabelle 2 sind die Reaktionsbedingungen und die erreichten Jodzahlen zusammengestellt.

Tabelle 2

Versuchsnummer

Reaktionstemperatur (K)	488
Wasserstoffdruck (MPa)	3
Katalysatormenge, bez. auf
Fettsäure (%)	0,4
Hydrierdauer (h)	2,5
erreichte Jodzahl	1,6

453 3

0,2

0,5

18,3

433 3

23,8

Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)

Ein nach Beispiel 1 hergestellter Katalysator wurde in einem Rührautoklaven zur Hydrierung von Talgfettsäure mit einer Jodzahl von 52 eingesetzt. In der Tabelle 3 sind die Reaktionsbedingungen und die erreichten Jodzahlen zusammengestellt.

Reaktionstemperatur (K)	463
Wasserstoffdruck (MPa)	1,5
Katalysatormenge, bezogen
auf Fettsäure (%)	0,4
Hydrierdauer (h)	1
erreichte Restiodzahl	16,1

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Tabelle 3

Versuchsnummer 7 8

463 2

0,4 1 10,9

Beispiel 4 (erfindungsgemäßes Beispiel)

Ein nach Beispiel 2 hergestellter Katalysator wurde in einem Rührautoklaven zur Hydrierung von Talgfettsäure mit einer Jodzahl

von 52 eingesetzt. In der Tabelle 4 sind die Reaktionsbedingungen und die erreichten Jodzahlen zusammengestellt.

Tabelle 4

Versuchsnummer 9 10

463 2

0,4

3,3

Reaktionstemperatur (K)	463
Wasserstoffdruck (MPa)	1,5
Katalysatormenge, bezogen
auf Fettsäure (%)	0,4
Hydrierdauer (h)	1
erreichte Jodzahl	6,4

Claims

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Erfindungsanspruch:

Verfahren zur Hydrierung von ungesättigten Fettsäuren mit 10 bis 24 C-Atomen zu gesättigten Fettsäuren in der Sumpfphase mit suspendiertem Nickel-Siliziumdioxid-Katalysator, der durch Zugabe von Nickellösung zu einem Lösungsgemisch von Natriumkarbonat und Natriumsilikat gefällt wurde und nach Trocknen, Reduzieren, Stabilisieren und Mahlen ein Komgrößenspektrum von über 90% kleiner 32μιη und höchstens 10Gew.-% kleiner 1 ^m aufweist, bei Wasserstoffdrücken von 1,5 bis 3 MPa und Temperaturen von 383 K bis 488 K, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Katalysator in einem Zeitraum von mindestens 2h bei einer Karbonatkonzentration von mindestens 55 g/l ausgefällt wurde.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft.ein verbessertes Verfahren zur Hydrierung von ungesättigten Fettsäuren mit 10 bis 24 C-Atomen zu gesättigten Fettsäuren.' ·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist seit langem bekannt, daß ungesättigte Fettsäuren bei erhöhten Temperaturen unter erhöhtem Wasserstoffdruck in Gegenwart von Hydrierkatalysatoren zu den gesättigten Produkten hydriert werden können. Bereits früher wurden Verfahren mit relativ aktiven Palladiumkatalysatoren entwickelt (Brit. Pat. 18642). Neuere Verfahren arbeiten mit Katalysatoren, bei denen das Palladium auf Träger, wie Aluminiumoxid (DE-OS 2310985), Ionenaustauscherharze (DE-OS 2303170) oder auf Oxide des Magnesiums, Titans oder Zirkons (DE-OS 2151482) aufgebracht wird. Diese Verfahren ermöglichen zwar eine kontinuierliche Hydrierung mit fest angeordnetem Katalysator, sie sind jedoch infolge der teuren Edelmetallkatalysatoren kostenungünstig. Aus diesem Grund werden bei den bekannten Verfahren zur Hydrierung von ungesättigten Fettsäuren zu gesättigten Fettsäuren meist Nickel-Träger-Katalysatoren eingesetzt, die durch Fällung von Nickel auf Kieselgur hergestellt werden (DD-PS 82906). Auch kontinuierliche Hydrierverfahren mit fest angeordnetem Katalysator arbeiten mit solchen Ni-Träger-Katalysatoren (DE-OS 2207909). Wegen der dabei auftretenden Stofftransporthemmungen innerhalb der Katalysatorformlinge und der schnellen Desaktivierung der Katalysatoren durch die Fettsäuren ist jedoch mit diesen Verfahren nur eine geringe Nutzung der Katalysatoren mit vergleichsweise geringen Produktdurchsätzen möglich.

Vergleichsweise kostengünstig arbeiten Verfahren, bei denen die Fettsäuren mit suspendiertem Nickel-Kieselgur-Katalysator in Autoklaven hydriert und nach Erreichen der geforderten Jodzahl der Katalysator von dem heißen Hydrierprodukt durch Filtration abgetrennt wird.

Der Verbrauch an Katalysator liegt jedoch auch bei diesen Verfahren vergleichsweise hoch, weil die eingesetzten Nickel-Kieselgur-Katalysatoren, schon durch ihr Herstellungsverfahren bedingt, stark schwankende katalytische Aktivität aufweisen (vgl. Tenside, Zeitschrift für Physik, Chemie und Anwendung grenzflächenaktiver Stoffe, 3.Jahrgang, Heft 8, S.286). Durch den Einsatz der Katalysatoren in Form von Pulvern zur Ausbildung der Katalysatorsuspension in den Fettsäuren wird bei den bekannten Sumpfphasehydrierverfahren zwar eine Vergrößerung der äußeren Oberfläche des Katalysators und damit eine Verbesserung der Zugänglichkeit der katalytisch aktiven Nickeloberfläche für die zu hydrierenden Fettsäuremoleküle im Vergleich zu den Festbetthydrierverfahren erreicht, aber die bei den bekannten Sumpfphasehydrierverfahren mit suspendiertem Katalysator eingesetzten Nickel-Kieselgur-Katalysatoren weisen ein ungünstiges breites Kornspektrum auf. Der relativ hohe Anteil sehr feinteiliger Katalysatorkömer führt bei der Abtrennung des Katalysators nach der Hydrierung zu Filtrationsschwierigkeiten. Auf der anderen Seite verursacht der hohe Anteil an groben Katalysatorteilchen eine ungenügende Nutzung der inneren Oberfläche infolge Diffusionshemmungen im Porensystem der Katalysatorkömer. Wegen der geringen Nutzung der vergleichsweise geringen katalytischen Aktivität der eingesetzten Katalysatoren müssen bei den bekannten Verfahren zur Hydrierung von Fettsäuren hohe Reaktionstemperaturen und Drücke wie bis 533 K, bis 7 MPa und Katalysatorkonzentrationen im Reaktionsgemisch bis 0,5%, bezogen auf die eingesetzte Fettsäure, eingehalten werden, um einen ausreichenden Grad der Hydrierung zu erreichen. Unter diesen Reaktionsbedingungen erfolgt eine beschleunigte Desaktivierung der Katalysatoren durch die Fettsäuren, so daß bei den bekannten Hydrierverfahren zur Gewinnung von gesättigten Fettsäuren der Katalysatorverbrauch einen beträchtlichen Kostenfaktor darstellt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Hydrierung von Fettsäuren zu entwickeln, das mit geringem Katalysatoreinsatz den erforderlichen Grad der Hydrierung ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hydrierung von ungesättigten Fettsäuern mit 10 bis 24 C-Atomen unter solchen Bedingungen durchzuführen, daß eine weitgehende Nutzung durch eine geringe Desaktivierung des eingesetzten Katalysators erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem erfindungsgemäß die Hydrierung der Fettsäuren bei Temperaturen von 383 K bis 488 K und Wasserstoffdrücken von 1 MPa bis 3MPa, vorzugsweise von 1,5 bis 2,5MPa, unter Verwendung eines Nickel-Siliziumdioxid-Fällkatalysators durchgeführt wird, der durch gleichzeitige Fällung von Träger und Nickel bzw. durch Zugabe von Nickellösung zu einem Lösungsgemisch von Natriumkarbonat und Natriumsilikat-Lösung in einem Zeitraum von mindestens
2 Stunden bei einer Karbonationenkonzentration in der Fällsuspension von mindestens 55g/l und bei einer Temperatur von 330 K bis 340 K, Abfiltrieren, Waschen und Trocknen des Niederschlages, anschließendes Reduzieren, Stabilisieren mit sauerstoffhaltigem