DE19912684A1

DE19912684A1 - Verfahren zur Herstellung von Kokos- und/oder Palmkernfettalkoholen

Info

Publication number: DE19912684A1
Application number: DE1999112684
Authority: DE
Inventors: Stephan Heck; Norbert Klein; Horst-Dieter Komp; Christiane Boehr; Norbert Huebner; Alfred Westfechtel
Original assignee: Cognis Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: Cognis IP Management GmbH
Priority date: 1999-03-20
Filing date: 1999-03-20
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2019-03-21
Also published as: DE19912684C2

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung von Kokos- und/oder Palmkernfettalkoholen mit einer Iodzahl im Bereich von 65 bis 85, die Gemische von gesättigten und ungesättigten Fettalkoholen der Formel (I) darstellen, DOLLAR A R·1·OH DOLLAR A in der R·1· für einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, bei dem man DOLLAR A (a) Kokos- und/oder Palmkiernfettsäure-C¶2¶-C¶4¶alkylester unter Erhalt einer Fraktion mit überwiegend C¶16¶-C¶18¶-Anteilen fraktioniert, DOLLAR A (b) die C¶16¶-C¶18¶-Fettsäure-C¶2¶-C¶4¶-esterfraktion in ein überwiegend gesättigtes Produkt und ein überwiegend ungesättigtes Produkt fraktioniert und DOLLAR A (c) das ungesättigte Produkt unter Erhalt der Doppelbindungen zu den entsprechenden Alkoholen hydriert.

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 Kokos- oder Palmkernfettsäure-C₂- C₄-alkylester einer zweifachen Fraktionierung unterwirft und 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 Ver schneiden verschiedener Produkte mit unterschiedlichen Iodzahlbereich 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 insbeson dere das Bedürfnis nach Produkten mit verbesserter Farb- und Geruchsqualität sowie vorteilhafterem Kälteverhalten. Hinzukommt, daß sich in den letzten Jahren das Verbraucherverhalten dahingehend verändert hat, daß die Verbraucher sehr großen Wert auf rein pflanzliche Produkte legen. Die bekann ten pflanzlichen Fettalkohole weisen Iodzahlen in dem Bereich unter 20 oder sehr hohe Iodzahlen über 100 auf, Fettalkohole mit Iodzahlen in dem oben genannten anwendungstechnisch besonders bevor zugten Bereich zwischen 20 und 95 sind nicht bekannt. Das Verschneiden der Fettalkohole mit sehr unterschiedlichen Iodzahlen führt nicht zu zufriedenstellenden Produkten. Aus der deutschen Offenle gungsschrift DE-A1 43 35 781 (Henkel) ist ein Verfahren bekannt, bei dem man die in den pflanzlichen Fetten Rohstoffen enthaltenen Triglyceride zunächst durch Druckspaltung in Glycerin und Fettsäuren spaltet und letztere mit Methanol verestert bzw. die Ausgangsstoffe direkt zu den Fettsäuremethyle stern umestert und anschließend die Ester zu den Alkoholen hydriert, wobei entweder die Fettsäure methylester 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 Palmkernöl oder Kokosöl für die Herstellung von ungesättigten Fettalkoholen im Iodzahlbereich 50 bis 65 problemlos anwenden läßt, werden beim Einsatz der genannten Rohstoffe 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 Kokos- und/oder Palmkernöl zur Verfügung zu stellen, die Iodzahlen im Bereich von 65 bis 85 aufweisen und gegenüber ungesättigten Fettalkoholen auf tierischer Basis eine größere Oxidations stabilität und ein gleichwertiges oder besseres Kälteverhalten aufweisen. Gleichzeitig sollten möglichst reine Koppelprodukte erhalten werden.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kokos- und/oder Palmkernfettalkoho len mit einer Iodzahl im Bereich von 65 bis 85, die Gemische von gesättigten und ungesättigten Fettal koholen 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) Kokos- und/oder Palmkernfettsäure-C₂-C₄-alkylester, insbesondere Kokos- und/oder Palmkernfett säurebutylester, unter Erhalt einer Fraktion mit überwiegend C₁₆-C₁₈-Anteilen fraktioniert,
b) die C₁₆-C₁₈-Fettsäure-C₂-C₄-esterfraktion in ein überwiegend gesättigtes Produkt und ein überwie gend ungesättigtes Produkt fraktioniert, und
c) 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 Kokos- bzw. Palmkernöl ungesättigte Fettalkohole im Iodzahlbereich von 65 bis 85 zugänglich sind, die über eine hohe Farb- und Oxidationsstabilität sowie ein ausgezeichnetes Kälte verhalten verfügen; zudem sind die Produkte praktisch geruchsfrei. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß als Zwischenprodukt eine sehr reine Palmitinsäurealkylesterfraktion gewonnen wird, die separat weiterverarbeitet werden kann.

1. Fraktionierung

Die Fraktionierung der Kokos- bzw. Palmkernfettsäuremethylester kann batchweise oder kontinuierlich, gegebenenfalls bei verringertem Druck durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Trennung durch fraktionierte Destillation herbeigeführt. Die Beheizung kann beispielsweise durch Heißdampf erfolgen, wobei in der Regel eine Sumpftemperatur von z. B. 220 bis 250°C herrscht. Die eigentliche Fraktionie rung findet in einer gepackten Kolonne mit druckverlustarmen Einbauten statt. Als Einbauten kommen beispielsweise geordnete Blechpackungen in Betracht. Weitere Beispiele finden sich in RÖMPP Che mie Lexikon, Thieme Verlag, Stuttgart, 9. Auflage, Bd. 3, S. 2305 (1990) unter dem Stichwort "Ko lonnen-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 Destillations anlage nicht mehr als 20 mbar betragen. Hierbei wird eine Fraktion mit überwiegend C₈-C₁₀-Anteilen, eine weitere Fraktion mit überwiegend C₁₂-C₁₄-Anteilen und schließlich eine dritte Fraktion mit überwie gend C₁₆-C₁₈-Anteilen erhalten; bei letzterer kann es sich um das Sumpfprodukt handeln. Das Ge wichtsverhältnis von Destillat und Sumpfprodukt liegt im Bereich von 30 : 70 bis 35 : 65. Alternativ kann die Trennung auch mit Hilfe einer fraktionierten Kristallisation ("Winterisierung") erfolgen.

2. Fraktionierung

Nachdem in der ersten Fraktionierung eine C₁₆-C₁₈-Fettsäureesterfraktion hergestellt wurde, die man auch als Nachlauf bezeichnet, wird diese in der zweiten Fraktionierung in ein weitgehend gesättigtes Produkt, das überwiegend Cetylalkohol enthält, und ein weitgehend ungesättigtes Produkt aufgetrennt, das überwiegend aus Oleylalkohol besteht und eine Iodzahl im Bereich von 65 bis 85, vorzugsweise 70 bis 75 besitzt. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Trennstufe wieder um eine fraktionierte Destilla tion, die unter vergleichbaren Bedingungen wie die erste Stufe erfolgt, allerdings arbeitet man typi scherweise bei etwa 220 bis 250°C und einem verminderten Druck von 5 bis 10 mbar. Das Gewichts verhältnis von Destillat und Sumpfprodukt liegt im Bereich von 10 : 90 bis 15 : 85. Auch hier ist es mög lich, die Trennung durch fraktionierte Kristallisation herbeizuführen.

Hydrierung

Die abschließende Hydrierung der Alkylesterfraktion unter Erhalt der Doppelbindungen kann in an sich bekannter Weise durchgeführt werden, d. h. beispielsweise in Gegenwart von handelsüblichen Zink/Chrom-Katalysatoren, bei Temperaturen im Bereich von 250 bis 350°C sowie einem Wasser stoffdruck von 200 bis 275 bar. Der Konjuengehalt der Produkte liegt dabei im Bereich von 4 bis 12, vorzugsweise 4, 5 bis 6 Gew.-%, der Gehalt an Kohlenwasserstoffen unter 3, vorzugsweise unter 1 Gew.-%.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die nach dem erfindungsgemäßen ungesättigten Kokos- und/oder Palmkernfettalkohole sind farb- und geruchsarm und weisen ein besonders vorteilhaftes Kälteverhalten auf. Sie eignen sich daher als Roh stoffe 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 können.

Beispiel

Ein technischer C₈-C₁₈-Kokos/Palmkernfettsäurebutylester wurde in einer gepackten Kolonne mit druckverlustarmen Einbauten bei einer Sumpftemperatur von 200°C und einem Kopfvakuum von 20 mbar fraktioniert. Die beiden kürzerkettigen Fraktionen mit den C₈-C₁₀ und C₁₂-C₁₄-Anteilen wurden abgenommen und getrennt weiterverarbeitet. Die als Sumpf verbliebene C₁₆-C₁₈-Fraktion wurde in ei ner zweiten Kolonne bei einer Sumpftemperatur von 250°C und einem Kopfvakuum von 5 mbar ein zweitesmal fraktioniert, wobei als Destillat 15 Gew.-% Palmitinsäurebutylester anfielen, während im Sumpf 85 Gew.-% eines C₁₆-C₁₈-Fettsäurebutylestergemisches verblieb, welches eine Iodzahl von 72 aufwies. Das Estergemisch wurde in einen Autoklaven überführt und dort in Gegenwart von handelsüb lichen Zink/Chrom-Katalysatoren bei 300°C und 250 bar mit Wasserstoff zum Gemisch der korrespon dierenden Fettalkohole reduziert. Das von Butanol befreite Hydrierprodukt wies nach gaschromatogra phischer und naßchemischer Analyse die Kenndaten gemäß Tabelle 1 auf:

Tabelle 1

Kenndaten Hydrierprodukt

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Kokos- und/oder Palmkernfettalkoholen mit einer Iodzahl im Bereich von 65 bis 85, die Gemische von gesättigten und ungesättigten Fettalkoholen der Formel (I) dar stellen,
R¹OH (I)
in der R¹ für einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Kohlenwasser stoffrest mit 14 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, bei dem man

a) Kokos- und/oder Palmkernfettsäure-C₂-C₄-alkylester unter Erhalt einer Fraktion mit überwie gend C₁₆-C₁₈-Anteilen fraktioniert,
b) die C₁₆-C₁₈-Fettsäure-C₂-C₄-esterfraktion in ein überwiegend gesättigtes Produkt und ein überwiegend ungesättigtes Produkt fraktioniert, und
c) das ungesättigte Produkt unter Erhalt der Doppelbindungen zu den entsprechenden Alkoho len hydriert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Kokos- und/oder Palmkernfett säurebutylester einsetzt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trennung in der 1. und/oder 2. Stufe durch fraktionierte Destillation herbeiführt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trennung in der 1. und/oder 2. Stufe durch fraktionierte Kristallisation herbeiführt.