DE2613226B2 - Process for the continuous production of fatty alcohols - Google Patents
Process for the continuous production of fatty alcoholsInfo
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Description
Es ist bekannt, Fettalkohole durch katalytische Hochdruckhydrierung von Fettsäuren, deren Estern oder Anhydriden mit Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasen bei erhöhter Temperatur in der Weise vorzunehmen, daß man die Ausgangsstoffe gleichzeitig mit dem Wasserstoff oder den wasserstoffhaltigen Gasen im strömenden System unter Drücken zwischen etwa 100 und 500 Atm. über stückige Katalysatoren leitet. Als Katalysatoren werden insbesondere solche aus Kupferchromit oder Kupfer-Zink-Chromit, insbesondere aber Kupfer-Zink benutzt, und zwar sowohl ohne als auch mit bekannten Trägersubstanzen. Zur Schonung des Kontaktes und zur Erzielung eines qualitativ hochwertigen Fettalkohols war es erforderlich. Methanol mit im Kreislaufgas der Hydrierung zu fahren.It is known to produce fatty alcohols by catalytic high-pressure hydrogenation of fatty acids, their esters or anhydrides with hydrogen or hydrogen-containing gases at elevated temperature in the way make that the starting materials at the same time with the hydrogen or the hydrogen-containing Gases in the flowing system at pressures between approximately 100 and 500 atm. via lumpy catalysts directs. The catalysts used are in particular those made of copper chromite or copper-zinc-chromite, in particular but copper-zinc used, both with and without known carrier substances. To the It was necessary to protect the contact and to obtain a high quality fatty alcohol. Methanol is added to the hydrogenation in the cycle gas travel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, das bekannte Verfahren zur Herstellung von Fettalkoholen durch Hochdruckhydrierung technologisch zu vereinfachen, ohne dabei die Produktqualität zu verschlechtern.It was an object of the present invention to provide the known process for the preparation of fatty alcohols to simplify technologically through high pressure hydrogenation without deteriorating the product quality.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man die vorliegende Aufgabe dadurch lösen kann, daß man die Hydrierung unter Zusatz von 3 bis 30 Vol.-% an Inertgas, bezogen auf Wasserstoff, vornimmt. Als Inertgas kommt in erster Linie Stickstoff in Frage. An Stelle von Stickstoff können auch Edelgase wie Argon oder Neon oder auch Methan, zumindest teilweise, eingesetzt werden.It has now surprisingly been found that the present object can be achieved in that the hydrogenation is carried out with the addition of 3 to 30% by volume of inert gas, based on hydrogen. as Inert gas is primarily nitrogen. In place of nitrogen, noble gases such as argon can also be used or neon or methane, at least in part, can be used.
Es muß als überraschend angesehen werden, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch den Ersatz von Methanol, wie er gemäß dem Stand der Technik üblich ist, nicht nur gleich gute Endprodukte erhalten werden, sondern auch die Ausbeute, bezogen auf den verbrauchten Kontakt, verbessert wird.It must be regarded as surprising that in the method according to the invention by the replacement Not only equally good end products are obtained from methanol, as is customary according to the prior art but also the yield, based on the contact consumed, is improved.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden übliche Katalysatoren für die Hochdruckhydrierung verwendet, beispielsweise solche auf Basis von Kupfer unaZink.In the process according to the invention, customary catalysts for high pressure hydrogenation are used used, for example those based on copper and zinc.
Demnach erfolgt die Hydrierung der Fettsäuren oder insbesondere ihrer Ester in an sich bekannter Weise bei Temperaturen oberhalb 1200C, zweckmäßig zwischen 200 und 25O°C. Bei Temperaturen unterhalb von etwa 25O°C werden die gesättigten Fettsäuren und ihre Abkömmlinge zu Alkoholen reduziert. Die anzuwendenden Drücke liegen zwischen 100 und 500, vorzugsweise 200 und 300 Atm.Accordingly, the hydrogenation of the fatty acids or their esters, in particular carried out in manner known per se at temperatures above 120 0 C, suitably between 200 and 25O ° C. At temperatures below about 250 ° C, the saturated fatty acids and their derivatives are reduced to alcohols. The pressures to be used are between 100 and 500, preferably 200 and 300 atm.
Die Ausgangsstoffe werden mit dem Wasserstoff im strömenden System über die stückigen Katalysatoren geleitet. Zweckmäßig wird das Verfahren mit einem Überschuß an Wasserstoff durchgeführt, in dem man den Ausgangsstoff mit etwa dem 10- bis lOOfachen der theoretisch benötigten Menge Wasserstoff über das IContaktvolumen leitet Der Wasserstoff wird dabei im Kreislauf durch die Hydrierapparatur gepumpt und der durch Hydrierung verbrauchte Wasserstoff laufend ergänzt Gegenüber der Gasphasenhydrierung nach dem Stand der Technik kann man mit einem geringeren Wasserstofiüberschuß auskommen.The starting materials are mixed with the hydrogen in the flowing system over the lumpy catalysts directed. The process is expediently carried out with an excess of hydrogen in which one the starting material with about 10 to 100 times the theoretically required amount of hydrogen passes through the contact volume Circulation is pumped through the hydrogenation apparatus and the hydrogen consumed by hydrogenation is ongoing Compared to the gas phase hydrogenation according to the prior art, one can use a lower one Get along with excess hydrogen.
Als Ausgangsstoff für das erfindungsgemäße Verfahren können die in natürlichen Fetten vorkommenden gesättigten und ungesättigten Fettsäuren oder derenAs a starting material for the process according to the invention The saturated and unsaturated fatty acids found in natural fats or their
ίο Ester mit einwertigen aliphatischen Alkoholen dienen. Auch Gemische der genannten Verbindungen können eingesetzt werden.ίο Serving esters with monohydric aliphatic alcohols. Mixtures of the compounds mentioned can also be used.
Bevorzugte Ausgangsstoffe sind für das erfindungsgemäße Verfahren die leicht flüchtigen FettsäureesterPreferred starting materials for the process according to the invention are the volatile fatty acid esters
ti von Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen. Aus praktischen Gründen sind die Fettsäuremethylester bevorzugt Selbstverständlich können auch synthetische Fettsäuren bzw. deren Ester hydriert werdexti of fatty acids with 6 to 22 carbon atoms. the end For practical reasons, the fatty acid methyl esters are preferred. Of course, synthetic ones can also be used Fatty acids or their esters are hydrogenated
Der Ersatz des Methanols bedingt unter sonstThe replacement of the methanol requires, among other things
2i) gleichen Bedingungen eine Steigerung des Durchsatzes (Raum/Zeit-Ausbeute) um mindestens 40% gegenüber dem bekannten Stand der Technik. Der chemische Abbau des Methanols zu CO, H2O und Dimethyläther wird durch das neue Verfahren erheblich vermindert2i) the same conditions increase the throughput (Space / time yield) by at least 40% compared to the known prior art. The chemical Breakdown of the methanol to CO, H2O and dimethyl ether is considerably reduced by the new process
r> bzw. bei Einsatz von Fettsäuren ausgeschlossen. Diese sich früher im Kreisgas ansammelnden gasförmigen Nebenprodukte müssen daher nicht mehr aus dem Wasserstoff bzw. aus der Apparatur entfernt werden, da sie mit den entstandenen Fettalkoholen automatischr> or excluded when using fatty acids. These gaseous forms that accumulate earlier in the cycle gas By-products therefore no longer have to be removed from the hydrogen or from the apparatus, since automatically with the resulting fatty alcohols
so abgeschieden werden. Die bei der Hydrierung von Fettsäuremethylestern unter den gegebenen Reaktionsbedingungen üblicherweise anfallenden Wassermengen (ca. 1%, bezogen auf die eingesetzte Estermenge), werden auf ein Drittel reduziert.so be deposited. The amounts of water usually obtained in the hydrogenation of fatty acid methyl esters under the given reaction conditions (approx. 1%, based on the amount of ester used), are reduced to a third.
r> Schließlich wird durch Nichtverwenden von niederen Alkoholen als Verdünnungsmittel erheblich an Energie eingespart, da die großen Mengen Verdünnungsmittel nicht mehr aus dem Reaktionsprodukt abgetrieben werden müssen.r> Finally, by not using lower Alcohols as a diluent save a considerable amount of energy because of the large amounts of diluent no longer have to be driven off from the reaction product.
4(1 Schließlich ist zu beachten, daß der durch den Inertgasanteil verbesserte Wärmeübergang des Kreisgases bewirkt, daß bei den erhöhten spezifischen Esterdurchsätzen die an sich schwache Exothermic der Hydrierreaktion ausreicht, um bei einer einmal laufen-4 (1 Finally, it should be noted that the Inert gas content, improved heat transfer of the cycle gas causes the increased specific Ester throughputs, which in itself are weak exothermic of the hydrogenation reaction, are sufficient to
4) den Hydrierung durch optimale Nutzung der Abwärme auf eine zusätzliche Aufheizung der Ester auf die erforderliche Reaktorofeneintrittstemperatur ganz verzichten zu können.4) the hydrogenation through optimal use of waste heat completely dispense with additional heating of the esters to the required reactor furnace inlet temperature to be able to.
-0 Beispiel 1- 0 example 1
In einer kontinuierlich arbeitenden Hochdruckanlage zjr Erzeugung von gesättigten Fettalkoholen werden unter 250 At.n. bei 240°C 40 l/h Kokosfettsäuremethylester zusammen mit umgerechnet 200 NmVh Wasser-In a continuously operating high-pressure plant for the production of saturated fatty alcohols less than 250 at.n. at 240 ° C 40 l / h coconut fatty acid methyl ester together with the equivalent of 200 NmVh water
>') stoff, dem 40 NmVh Stickstoff zugemischt sind, verdampft und an ca. 30 1 eines tablettierten Kupfer-Zink-Kontaktes in zwei hintereinandergeschalteten Reaktoren (wobei der erste mit 201, der zweite mit 101 Kontakt gefüllt ist) hydriert.> ') substance to which 40 NmVh of nitrogen are mixed, evaporated and tabletted on about 30 liters of one Copper-zinc contact in two reactors connected in series (the first with 201, the second with 101 contact is filled) hydrogenated.
w) Nach Abtrennen des Methanols aus dem Hydrierprodukt wird der Kokosfettalkohol in einer Ausbeute von 99% erhalten. Der wasserklare Fettalkohol hat nachfolgende Kennzahlen:w) After the methanol has been separated off from the hydrogenation product becomes the coconut fatty alcohol in a yield of 99% received. The clear fatty alcohol has the following key figures:
VergleichsversuchComparative experiment
Gemäß DE-PS 10 05 497 wurde unter den gleichen Bedingungen hydriert, jedoch an Stelle von Stickstoff !3 l/h an Methanol zudosiert In der nachfolgenden Tabelle sind die gefundenen Ergebnisse gegenübergestellt According to DE-PS 10 05 497 , hydrogenation was carried out under the same conditions, but instead of nitrogen, 3 l / h of methanol were metered in. The table below compares the results found
unter 250 Atm. bei 2300C 18 l/h aus natürlichem Fett hergestellter Fettsäuremethylester zusammen mit umgerechnet 250 NmVh Wasserstoff, dem 30 NmVh Stickstoff zugemischt sind, verdampft und an ca. 30 1 eines tablettierten Kupfer-Zink-Kontaktes in zwei hintereinandergeschalteten Reaktoren (wobei der erste mit 201, der zweite mit 101 Kontakt gefüllt ist) hydriert. Die Fettsäuren im Methylester wiesen folgende Kettenlängenverteilung auf:below 250 atm. Fatty acid methyl esters produced from natural fat at 230 0 C 18 l / h together with the equivalent of 250 NmVh of hydrogen, to which 30 NmVh of nitrogen are added, evaporated and on approx. 30 liters of a tableted copper-zinc contact in two reactors connected in series (the first with 201, the second is filled with 101 contact) hydrogenated. The fatty acids in the methyl ester had the following chain length distribution:
Max. Menge des einge- 3,5 2,7Max. Amount of included 3.5 2.7
setzten Methylesters, l/hput methyl ester, l / h
Eingesetzter Wasserstoff, 30 50Hydrogen used, 30 50
mVh -'ηmVh -'η
Molarer WasstritofT- 60 100Molar WasstritofT- 60 100
überdruck x-fachoverpressure x-fold
Kontaktmassenverbrauch, 0,07 0,12Contact mass consumption, 0.07 0.12
% pro Estermenge ,.% per amount of ester,.
Verseifungszahl 0,5-0,8 0,5-0,8Saponification number 0.5-0.8 0.5-0.8
Jodzahl 0,1 0,2Iodine number 0.1 0.2
Kohlenwasserstoffgehalt 0,8 0,8Hydrocarbon content 0.8 0.8
In einer kontinuierlich arbeitenden Hochdruckanlage zur Herstellung von gesättigten Fettalkoholen wurde über einem üblichen tablettierten (6 mm 0 der Tabelle) Katalysator aus Kupfer-Zink der Methylester einer Vorlauf fettsäure bei 235° C und 250 Atm. hydriert. Die Kettenverteilung der Fettsäure war im wesentlichen:In a continuously operating high pressure plant for the production of saturated fatty alcohols was over a usual tabletted (6 mm 0 of the table) Copper-zinc catalyst of the methyl ester of a first run fatty acid at 235 ° C and 250 atm. hydrogenated. the The chain distribution of the fatty acid was essentially:
Nach Abtrennen des Methanols aus dem Hydrierprodukt wird der Fettalkohol in einer Ausbeute von 99% erhalten. Der wasserklare Fettalkohol hat nachfolgende Kennzahlen:After separating the methanol from the hydrogenation product, the fatty alcohol is in a yield of 99% obtain. The clear fatty alcohol has the following key figures:
Das Ausgangsmaterial hatte eine Verseifungszahl von 332, eine Jodzahl von 1,5 und eine Säurezahl von 0,21. Es wurde ein Gasgemisch aus 140 NmVh Wasserstoff und 25 NmVh Stickstoff umgepumpt bei einem 15fachen molaren Wasserstoffüberschuß und einem maximalen Esterdurchsatz von 40 l/h.The starting material had a saponification number of 332, an iodine number of 1.5 and an acid number of 0.21. It a gas mixture of 140 NmVh hydrogen and 25 NmVh nitrogen was pumped around at a 15-fold molar excess of hydrogen and a maximum ester throughput of 40 l / h.
Nach Abtrennen des bei der Reaktion frei werdenden Methanols hatte der rohe Ablauf folgende Kennzahlen:After separating off the methanol released during the reaction, the raw effluent had the following key figures:
Verseifungszahl ca. 1,
OH-Zahl 397 (berechnet 398,5),
Kohlenwasserstoff gehalt 0,8,
Jodzahl: weniger als 0,15.Saponification number approx. 1,
OH number 397 (calculated 398.5),
Hydrocarbon content 0.8,
Iodine number: less than 0.15.
In einer kontinuierlich arbeitenden Hochdruckanlage zur Erzeugung von gesättigten Fettalkoholen werden OH-ZahlIn a continuously operating high-pressure system for the production of saturated fatty alcohols OH number
JodzahlIodine number
VerseifungszahlSaponification number
KohlenwasserstoffgehaltHydrocarbon content
218 0,2 0,8 0,6%218 0.2 0.8 0.6%
Vergleichsversuch BComparative experiment B
Es wurde unter den gleichen Bedingungen hydriert, jedoch ohne zusätzlichen Stickstoff.It was hydrogenated under the same conditions, but without additional nitrogen.
In der nachfolgenden Tabelle Il sind die gefundenen Ergebnisse gegenübergestellt.The results found are compared in Table II below.
ArbeitsweiseWay of working
mitwith
Stickstoffnitrogen
(Erfindung)(Invention)
Max. Menge des
eingesetzten Methylesters, l/hMax. Amount of
methyl ester used, l / h
Zusammensetzung
Kreisgascomposition
Cycle gas
Eingesetzter Wasserstoff, mVhHydrogen used, mVh
Molarer Wasserstoff-Überdruck v-fachMolar excess hydrogen pressure v-fold
Kontaktmassenverbrauch, % pro
.-,, EstermengeContact mass consumption,% per
.- ,, amount of ester
Verseifungszahl
Jod zahlSaponification number
Iodine number
M) Kohlenwasserstoffgehalt M) hydrocarbon content
89H2, ReStN2 89H 2 , ReStN 2
250250
0,150.15
0,5-0,8
0.20.5-0.8
0.2
0,60.6
ohnewithout
Stickstoffnitrogen
(Vergleich)(Comparison)
1515th
99% H2, Rest N2 99% H 2 , balance N 2
280280
IK)IK)
0.300.30
0,5-0,8 0,20.5-0.8 0.2
0,90.9
Claims (1)
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DE19762613226 DE2613226B2 (en) | 1976-03-27 | 1976-03-27 | Process for the continuous production of fatty alcohols |
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Legal Events
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---|---|---|---|
8230 | Patent withdrawn |