DE19912683C2 - Verfahren zur Herstellung von Palmfettalkoholen - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der oleochemischen Grundstoffe und betrifft ein Verfahren zur Her­ stellung im wesentlichen ungesättigter Fettalkohole, bei dem man Palmfettsäure-C₂-C₄-alkylester frak­ tioniert und die Fraktion ungesättigter langkettiger Alkylester dann hydriert.

Stand der Technik

Ungesättigte Fettalkohole stellen wichtige Zwischenprodukte für eine große Anzahl von Erzeugnissen der chemischen Industrie, wie z. B. für die Herstellung von Tensiden und Hauptpflegeprodukten dar. Eine Übersicht hierzu findet sich beispielsweise von U. Ploog et al. in Seifen-Öle-Fette-Wachse 109, 225 (1983). Zu ihrer Herstellung geht man von mehr oder minder ungesättigten Fettsäuremethylestern aus, die beispielsweise in Gegenwart chrom- oder zinkhaltiger Mischkatalysatoren hydriert werden kön­ nen [Ullmann's Enzyclopaedie der technischen Chemie, Verlag Chemie, Weinheim, 4. Aufl., Bd. 11, S. 436f]. Stand der Technik ist ein großtechnisches Verfahren, wie es bislang auch bei der Anmel­ derin durchgeführt worden ist, nach dem tierische Fette und Öle eingesetzt werden, die nach der Hy­ drierung anfallenden ungesättigten Fettalkohole bei einer Sumpftemperatur von z. B. 220 bis 250°C und einem verminderten Druck von 1 bis 20 mbar - gemessen am Kolonnenkopf - destilliert werden. Da die Herstellung von ungesättigten Fettalkoholen mit hohen Kosten verbunden ist, wurde auf einen mög­ lichst geringen Rohstoffverlust destilliert. Tatsächlich konnte auf diese Weise eine Ausbeute von ca. 90% der Theorie - und entsprechend ein Verlust von 10% - erreicht werden, die Produkte zeigten jedoch einen deutlichen Eigengeruch. Ein weiterer Nachteil besteht ferner darin, daß die Fettalkohole des Standes der Technik ein unbefriedigendes Lager- und Kälteverhalten zeigen.

Aus anwendungstechnischen Gründen sind ungesättigte Fettalkohole mit Iodzahlen von 50 bis 80 be­ sonders bevorzugt, da diese einen für die Verwendung in Kosmetikprodukten günstigen Er­ starrungspunkt besitzen. Ungesättigte Fettalkohole mit Iodzahlen im oben genannten Bereich basieren derzeit ganz überwiegend auf tierischen Rohstoffen. Der gewünschte Iodzahlbereich wird durch Verschneiden verschiedener Produkte mit unterschiedlichen Iodzahlbereichen eingestellt. Die Einstellung des Iodzahlbereichs durch destillative Verfahren ist nicht möglich, da die Iodzahl bzw. der Iodzahl­ bereich von Fettalkoholen bzw. Fettsäuren auf tierischer Basis bei der Fraktionierung nahezu konstant bleibt. Tierische Fette haben aber den Nachteil, daß sie sehr heterogen aufgebaut sind. Zum Beispiel enthalten tierische Fette stickstoffhaltige Verbindungen wie Amide oder Steroide, wie z. B. Cholesterin, die direkt oder indirekt für den oben erwähnten unangenehmen Geruch der Produkte verantwortlich sind. Die stickstoffhaltigen Verbindungen können Nebenreaktionen eingehen, was die Produktstabilität, insbesondere die Oxidationsstabilität, verschlechtert und zu verfärbten Produkten führt. Zudem werden vom Verbraucher im Hinblick auf die andauernde BSE-Diskussion Produkte, die unter Verwendung von Rindertalg hergestellt werden äußerst kritisch gesehen. Auf dem Kosmetikmarkt besteht daher ein ste­ tiges Bedürfnis nach immer reineren und qualitativ hochwertigeren Rohstoffen, eine Forderung, die üblicherweise nur durch immer aufwendigere technische Verfahren und zusätzliche Reinigungsschritte zur Verfügung gestellt werden können. Im Fall der ungesättigten Fettalkohole besteht dabei insbe­ sondere das Bedürfnis nach Produkten mit verbesserter Farb- und Geruchsqualität sowie vorteil­ hafterem Kälteverhalten. Hinzukommt, daß sich in den letzten Jahren das Verbraucherverhalten dahin­ gehend verändert hat, daß die Verbraucher sehr großen Wert auf rein pflanzliche Produkte legen. Die bekannten pflanzlichen Fettalkohole weisen Iodzahlen in dem Bereich unter 20 oder sehr hohe Iod­ zahlen über 100 auf. Fettalkohole mit Iodzahlen in dem oben genannten anwendungstechnisch beson­ ders bevorzugten Bereich zwischen 20 und 95 sind nicht bekannt. Das Verschneiden der Fettalkohole mit sehr unterschiedlichen Iodzahlen führt nicht zu zufriedenstellenden Produkten. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-A1 43 35 781 (Henkel) ist ein Verfahren bekannt, bei dem man die in den pflanz­ lichen Fetten Rohstoffen enthaltenen Triglyceride zunächst durch Druckspaltung in Glycerin und Fett­ säuren spaltet und letztere mit Methanol verestert bzw. die Ausgangsstoffe direkt zu den Fettsäure­ methylestern umestert und anschließend die Ester zu den Alkoholen hydriert, wobei entweder die Fett­ säuremethylester oder die Hydrierprodukte durch Abnahme einer solchen Menge Vorlauf fraktioniert werden, daß das Endprodukt eine Iodzahl von 20 bis 110 und einen Konjuengehalt von weniger als 4,5 Gew.-% aufweist. Während sich das Verfahren auf pflanzliche Rohstoffe wie Palmöl für die Herstellung von ungesättigten Fettalkoholen im Iodzahlbereich 50 bis 65 problemlos anwenden läßt, werden beim Einsatz von Palmöl zur Erzeugung von ungesättigten Fettalkoholen im Iodzahlbereich von 65 bis 85 überraschenderweise nicht in jeder Hinsicht befriedigende Ergebnisse erzielt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hat folglich darin bestanden, ungesättigte Fettalkohole auf Basis von Palmöl zur Verfügung zu stellen, die Iodzahlen im Bereich von 65 bis 85 aufweisen und ge­ genüber ungesättigten Fettalkoholen auf tierischer Basis sowohl eine größere Oxidationsstabilität als auch ein besseres Kälteverhalten aufweisen. Gleichzeitig sollten möglichst reine Koppelprodukte erhal­ ten werden.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Palmfettalkoholen mit einer Iodzahl im Bereich von 65 bis 85 und einem Konjuengehalt im Bereich von 6 bis 12 Gew.-%, die Gemische von ungesättigten und gesättigten Fettalkoholen der Formel (I) darstellen,

R¹OH (I)

in der R¹ für einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, bei dem man

• a) Palmfettsäure-C₂-C₄-alkylester durch fraktionierte Destillation oder fraktionierte Kristallisation in ein überwiegend gesättigtes C₁₆-Produkt und ein überwiegend ungesättigtes C_16/18-Produkt auftrennt, wobei das Gewichtsverhältnis von Destillat bzw. Kristallisat zu Sumpfprodukt im Bereich von 30 : 70 bis 35 : 65 liegt, und
• b) das ungesättigte Produkt unter Erhalt der Doppelbindungen zu den entsprechenden Alkoholen hydriert.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nun erstmals auch auf Basis von Palmöl ungesättigte Fettalkohole im Iodzahlbereich von 65 bis 85 zugänglich sind, die über eine hohe Farb- und Oxidationsstabilität sowie ein ausgezeichnetes Kälteverhalten verfügen; zudem sind die Produkte praktisch geruchsfrei. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß als Zwischen­ produkt eine sehr reine Palmitinsäurealkylesterfraktion gewonnen wird, die separat weiterverarbeitet werden kann.

Fraktionierung

Die Fraktionierung der Palmfettsäuremethylester kann batchweise oder kontinuierlich bei verringertem Druck durchgeführt werden. Vorzugsweise handelt es sich um eine fraktionierte Destillation, bei der der Palmfettsäure-C₂-C₄-alkylester in ein überwiegend gesättigtes C₁₆-Destillat und ein überwiegend unge­ sättigtes C_16/18-Sumpfprodukt aufgetrennt wird. Die Beheizung kann beispielsweise durch Heißdampf erfolgen, wobei in der Regel eine Sumpftemperatur von z. B. 220 bis 250°C herrscht. Die eigentliche Fraktionierung findet in einer gepackten Kolonne mit druckverlustarmen Einbauten statt. Als Einbauten kommen beispielsweise geordnete Blechpackungen in Betracht. Weitere Beispiele finden sich in RÖMPP Chemie Lexikon, Thieme Verlag, Stuttgart, 9. Auflage, Bd. 3, S. 2305 (1990) unter dem Stichwort "Kolonnen-Einbauten" und in der dort genannten Literatur. Das erforderliche Feinvakuum von 1 bis 20 mbar am Kopf der Kolonne kann beispielsweise mit Hilfe von Wasserringpumpen und vorgeschalteten Dampfstrahlern erzielt werden. Vorzugsweise sollte der Druckabfall über die gesamte Destil­ lationsanlage nicht mehr als 20 mbar betragen. Hierbei wird ein Destillat mit überwiegend gesättigten C₁₆-Anteilen und ein Sumpfprodukt mit überwiegend ungesättigten C₁₆-C₁₈-Anteilen erhalten. Das Ge­ wichtsverhältnis von Destillat und Sumpfprodukt liegt im Bereich von 30 : 70 bis 35 : 65. Alternativ zur destillativen Trennung kann auch eine fraktionierte Kristallisation ("Winterisierung") durchgeführt wer­ den. Diese erlaubt zwar nur vergleichsweise geringe Durchsätze, kann aber von Vorteil sein, wenn besonders reine Produkte erwünscht sind.

Hydrierung

Die anschließende Hydrierung der als Sumpf erhaltenen weitgehend ungesättigten Alkylesterfraktion unter Erhalt der Doppelbindungen kann in an sich bekannter Weise durchgeführt werden, d. h. bei­ spielsweise in Gegenwart von handelsüblichen Zink/Chrom-Katalysatoren, bei Temperaturen im Be­ reich von 250 bis 350°C sowie einem Wasserstoffdruck von 200 bis 275 bar. Der Konjuengehalt der Produkte liegt dabei im Bereich von 6 bis 12 Gew.-%, der Gehalt an Kohlenwasserstoffen unter 3, vor­ zugsweise unter 1 Gew.-%.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die nach dem erfindungsgemäßen ungesättigten Palmfettalkohole sind farb- und geruchsarm und wei­ sen ein besonders vorteilhaftes Kälteverhalten auf. Sie eignen sich daher als Rohstoffe zur Herstellung von Wasch-, Spül- und Reinigungsprodukten sowie Produkten zur Haar- und Körperpflege, in denen sie in Mengen von 1 bis 50, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten sein kön­ nen.

Beispiel

Ein technischer Palmfettsäurebutylester wurde in einer gepackten Kolonne mit druckverlustarmen Ein­ bauten bei einer Sumpftemperatur von 200°C und einem Kopfvakuum von 20 mbar fraktioniert, wobei als Destillat 30 Gew.-% Palmitinsäurebutylester anfielen, während im Sumpf 70 Gew.-% eines C_16/18- Fettsäurebutylestergemisches verblieb, welches eine Iodzahl von 74 aufwies. Das Estergemisch aus dem Sumpf wurde in einen Autoklaven überführt und dort in Gegenwart von handelsüblichen Zink/Chrom-Katalysatoren bei 300°C und 250 bar mit Wasserstoff zum Gemisch der korrespondie­ renden Alkohole reduziert. Das von Butanol befreite Hydrierprodukt wies nach gaschromatographi­ scher und naßchemischer Analyse folgende Kenndaten auf:

Tabelle 1

Kenndaten Hydrierprodukt

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Palmfettalkoholen mit einer Iodzahl im Bereich von 65 bis 85 und einem Konjuengehalt im Bereich von 6 bis 12 Gew.-%, die Gemische von ungesättigten und gesät­ tigten Fettalkoholen der Formel (I) darstellen,
R¹OH (I)
in der R¹ für einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, bei dem man

• a) Palmfettsäure-C₂-C₄-alkylester durch fraktionierte Destillation oder fraktionierte Kristallisation in ein überwiegend gesättigtes C₁₆-Produkt und ein überwiegend ungesättigtes C_16/18-Produkt auftrennt, wobei das Gewichtsverhältnis von Destillat bzw. Kristallisat zu Sumpfprodukt im Be­ reich von 30 : 70 bis 35 : 65 liegt, und
• b) das ungesättigte Produkt unter Erhalt der Doppelbindungen zu den entsprechenden Alkoholen hydriert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Palmfettsäurebutylester einsetzt.