FR2669628A1 - HYDROGENATION OF FATTY ESTERS. - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé d'hydrogénation d'esters gras en alcools en utilisant un catalyseur de cuivre/zinc. On maintient l'activité du catalyseur par traitement à la vapeur d'eau par exemple en incorporant 1,0 à 1,8% en poids d'eau dans l'alimentation d'ester. Préservation de l'activité du catalyseur pendant une longue période.The subject of the invention is a process for the hydrogenation of fatty esters into alcohols using a copper / zinc catalyst. The activity of the catalyst is maintained by treatment with steam, for example, by incorporating 1.0 to 1.8% by weight of water in the ester feed. Preservation of catalyst activity for a long time.
Description
Hydrogénation d'esters gras La présente invention se rapporte à un procédéHydrogenation of fatty esters The present invention relates to a process
d'hydrogénation d'esters gras et elle concerne, plus parti- of hydrogenation of fatty esters and more particularly
culièrement, l'hydrogénation catalytique en utilisant un specifically, catalytic hydrogenation using a
catalyseur qui contient du cuivre.catalyst that contains copper.
Par GB 2 116 552 (Davy Mckee), on sait que les esters gras, surtout les esters méthyliques d'acides gras, peuvent être hydrogénés en faisant passer l'ester ensemble avec de l'hydrogène sur un catalyseur réduit Cu O/Zn O avec By GB 2,116,552 (Davy Mckee) it is known that fatty esters, especially fatty acid methyl esters, can be hydrogenated by passing the ester together with hydrogen over a reduced CuO / Zn O catalyst. with
formation de l'alcool gras correspondant et de méthanol. formation of the corresponding fatty alcohol and methanol.
La Demanderesse a trouvé qu'à mesure de l'uti- The Applicant has found that as the use of
lisation continue du catalyseur dans cette réaction, son continued use of the catalyst in this reaction, its
activité diminue, c'est à dire que le rendement de la ré- activity is decreasing, ie the return of the
action diminue avec le temps.action decreases with time.
La Demanderesse a maintenant découvert que si l'on expose à la vapeur d'eau un catalyseur ayant une telle activité réduite, au moins une partie de son activité est The Applicant has now discovered that if a catalyst having such reduced activity is exposed to water vapor, at least part of its activity is
rétablie de sorte qu'on peut le réutiliser sans perte nota- restored so that it can be reused without any noticeable loss
ble du rendement.performance.
Ainsi, l'invention fournit un procédé de pré- Thus, the invention provides a method of
paration d'un alcool gras selon lequel on fait passer un ester gras ensemble avec l'hydrogène sur un catalyseur contenant du cuivre, caractérisé en ce qu'on traite le catalyseur avec de la vapeur d'eau pour contribuer au main- wherein a fatty alcohol is passed through which a fatty ester is passed together with hydrogen over a catalyst containing copper, characterized in that the catalyst is treated with steam to contribute to the maintenance of the
tien de son activité.of his activity.
On traite le catalyseur avec la vapeur d'eau The catalyst is treated with water vapor
avant ou pendant son contact avec l'ester gras et l'hydro- before or during contact with the fatty ester and the hydro-
gène. Selon un premier mode de mise en oeuvre de gene. According to a first embodiment of
l'invention, on effectue le procédé d'hydrogénation par pa- the invention, the hydrogenation process is carried out by
liers Dans un premier stade, on fait passer l'ester gras et l'hydrogène sur le catalyseur pour produire l'alcool gras correspondant Dans un second stade, on fait passer de In a first stage, the fatty ester and hydrogen are passed over the catalyst to produce the corresponding fatty alcohol.
la vapeur d'eau sur le catalyseur pour en régénérer l'acti- water vapor on the catalyst to regenerate the
vité Dans un troisième stade, on fait passer un supplément d'ester gras et d'hydrogène sur le catalyseur pour produire une nouvelle quantité d'alcool gras On exécute commodément In a third stage, a supplement of fatty ester and hydrogen is passed over the catalyst to produce a new amount of fatty alcohol.
ce mode de réalisation de l'invention en retenant le cata- this embodiment of the invention while retaining the cat-
lyseur dans le réacteur, en coupant l'arrivée de l'ester gras au réacteur et en la remplaçant avec une arrivée de vapeur d'eau et, ensuite, en coupant l'arrivée de vapeur lyser in the reactor, cutting off the arrival of the fatty ester to the reactor and replacing it with an inlet of steam and then cutting off the steam inlet
d'eau et en rétablissant l'arrivée d'ester au réacteur. water and restoring the arrival of ester to the reactor.
L'arrivée d'hydrogène gazeux au réacteur peut être mainte- The arrival of hydrogen gas to the reactor can now be
nue pendant la distribution de vapeur d'eau. naked during the distribution of water vapor.
Ce mode de réalisation de l'invention offre l'avantage selon lequel la vapeur d'eau après passage sur le catalyseur peut être séparément collectée et n'adultère This embodiment of the invention has the advantage that water vapor after passage over the catalyst can be separately collected and adulterated.
pas notablement l'alcool gras produit. not significantly the fatty alcohol produced.
Dans un second mode de mise en oeuvre de l'in- In a second mode of implementation of the in-
vention, l'alimentation du catalyseur comprend un mélange d'ester gras et d'eau ensemble avec de l'hydrogène La proportion d'eau qu'on ajoute à la charge d'ester gras In this case, the catalyst feed comprises a mixture of fatty ester and water together with hydrogen. The proportion of water which is added to the fatty ester charge
peut être comprise entre 0,1 et 2 % en poids comme par exem- can be between 0.1 and 2% by weight, for example
ple 1,0 à 1,8 % en poids et notamment environ 1 %. from 1.0 to 1.8% by weight and especially about 1%.
En variante, la vapeur d'eau peut être admise en continu Alternatively, the water vapor can be admitted continuously
dans l'arrivée d'hydrogène gazeux. in the arrival of hydrogen gas.
Ce mode de réalisation permet d'exécuter la réaction d'hydrogénation en continu On peut faire passer de cette façon suffisamment de vapeur d'eau sur le cataly- seur pour en stabiliser l'activité Toutefois, dans ce mode de réalisation, l'eau est entrainée dans l'alcool gras produit et il peut, donc, être nécessaire de l'éliminer This embodiment allows the hydrogenation reaction to be carried out continuously. In this way, sufficient water vapor can be passed over the catalyst to stabilize the activity. is drawn into the fatty alcohol produced and it may, therefore, be necessary to eliminate it
ultérieurement, par exemple par distillation. subsequently, for example by distillation.
Sans vouloir être liée par une théorie quel- Without wishing to be bound by any theory
conque, la Demanderesse pense que pendant la réaction d' the applicant believes that during the reaction of
hydrogénation, l'état électronique du cuivre dans le cata- hydrogenation, the electronic state of copper in the
lyseur change progressivement en provoquant une perte d'ac- The lyseur gradually changes, causing a loss of
tivité et que le traitement à la vapeur d'eau provoque une oxydation partielle de Cu(O) en Cu(I), pour en régénérer l'activité On ne pense pas que la teneur en humidité du and the steam treatment causes a partial oxidation of Cu (O) to Cu (I), to regenerate its activity. It is not thought that the moisture content of the
catalyseur joue un rôle important étant donné que le trai- The catalyst plays an important role as the
tement à la vapeur d'eau ne s'est pas révélé comme aboutis- water vapor did not prove to be successful
sant à une absorption notable d'eau par le catalyseur. due to significant water absorption by the catalyst.
L'invention convient particulièrement à l'hydro- The invention is particularly suitable for hydro-
génation des esters d'acides gras, ce qui signifie selon generation of fatty acid esters, which means according to
l'invention un ester évaporable quelconque d'un acide ali- the invention any evaporable ester of an
phatique carboxylique, surtout les esters dérivés des hui- carboxylic phage, especially esters derived from
les et graisses naturelles, en particulier les esters d'acides gras en C 12 18 avec des alcools en C 1 5, surtout and natural fats, in particular the C 12-18 fatty acid esters with C 1 -C 5 alcohols, especially
avec le méthanol.with methanol.
De préférence, on effectue la réaction d'hydro- Preferably, the hydrolysis reaction is carried out
génation à une température de 200 à 2300 C et sous une pres- at a temperature of 200 to 2300 C and under a pressure of
sion de 3 à 5 M Pa Le rapport molaire de l'ester à l'hydro- from 3 to 5 M Pa. The molar ratio of the ester to the hydro-
gène dépend de la distribution des longueurs de chaînes de gene depends on the distribution of chain lengths of
la charge d'ester et on peut le calculer à partir du rap- the ester charge and can be calculated from the
port de la tension de vapeur de ce mélange à la pression de réaction à la pression totale On utilise l'hydrogène gazeux lui-même bien qu'on puisse aussi employer des mélanges de the vapor pressure of this mixture is applied to the reaction pressure at the total pressure. Hydrogen gas itself is used although mixtures of
celui-ci avec d'autres composants gazeux. this one with other gaseous components.
Le catalyseur contient du cuivre et est sur- The catalyst contains copper and is
tout un catalyseur au cuivre-zinc De tels catalyseurs sont connus dans la technique, par exemple dans GB 2 116 552 (Dacy McKee) déjà cité, GB 1 436 773 (Du Pont), US 3923694 (ICI) et US 4 283 581 (Chevron) Un catalyseur représenta- tif comprend un mélange réduit d'oxyde de cuivre et d'oxyde de zinc pouvant aussi contenir d'autres oxydes métalliques Such catalysts are known in the art, for example in GB 2,116,552 (Dacy McKee) already cited, GB 1,436,773 (Du Pont), US 3923694 (ICI) and US 4,283,581 (US Pat. Chevron) A representative catalyst comprises a reduced mixture of copper oxide and zinc oxide which may also contain other metal oxides
ainsi que des charges ou des supports tels que le charbon. as well as charges or supports such as coal.
De préférence, le mélange Cu O/Zn O avant réduction contient de 5 à 95 %, par exemple de 10 à 70 % en poids de Cu O et de à 5 %, par exemple 90 à 30 % en poids de Zn O Les autres matières présentes ne constituent pas normalement plus de Preferably, the mixture Cu O / Zn O before reduction contains from 5 to 95%, for example from 10 to 70% by weight of Cu O and from 5%, for example 90 to 30% by weight of Zn O The others materials present do not normally constitute more than
% en poids du catalyseur.% by weight of the catalyst.
On peut préparer le catalyseur par des procédés connus, par exemple par coprécipitation, calcination et The catalyst can be prepared by known methods, for example by coprecipitation, calcination and
réduction en utilisant de l'hydrogène ou de l'oxyde de car- reduction using hydrogen or carbon monoxide
bone à une température de 160 à 250 'C pendant 8 à 24 heures. at a temperature of 160 to 250 ° C for 8 to 24 hours.
La Demanderesse est au courant du brevet euro- The applicant is aware of the European patent
péen EP-A-350 762 (Henkel) qui décrit la déshydrogénation en phase gazeuse des 1,2-diols aliphatiques contenant de 5 à 60 % en poids d'eau pour former des 1,2-cétone-alcools en présence d'un catalyseur contenant du cuivre On stipule EP-A-350,762 (Henkel) which discloses the gas phase dehydrogenation of aliphatic 1,2-diols containing from 5 to 60% by weight of water to form 1,2-ketone-alcohols in the presence of a catalyst containing copper is stipulated
que,dans ce procédé, l'eau augmente la sélectivité et sup- that in this process, water increases selectivity and
prime la dimérisation sans supprimer l'activité La haute premium dimerization without suppressing the activity The high
capacité thermique de la vapeur d'eau retarde le refroidis- thermal capacity of the water vapor retards the cooling
sement. D'autre part, la présente invention concerne ment. On the other hand, the present invention
l'activité du catalyseur utilisé dans une réaction différen- the activity of the catalyst used in a different reaction
te, c'est à dire l'hydrogénation des esters en alcools, te, ie the hydrogenation of esters to alcohols,
ce qui n'est suggéré en aucune façon par la description de which is not suggested in any way by the description of
EP-A-350762.EP-A-350762.
Exemple: Dans cet exemple, le catalyseur est un cata- Example: In this example, the catalyst is a catalyst
lyseur activé de cuivre/zinc ayant un rapport pondéral Cu/Zn de 0,55 On installe le catalyseur dans un réacteur d'hydrogénation On admet dans le réacteur un mélange d' esters méthyliques en C 12 18 (débit 7 kg/h) et d'hydrogène activated copper / zinc catalyst having a Cu / Zn weight ratio of 0.55 The catalyst is installed in a hydrogenation reactor. A mixture of C 12 18 methyl esters (flow rate 7 kg / h) is admitted into the reactor and hydrogen
( 750 Nm 3/h) à une température de 205 'C et sous une pres- (750 Nm 3 / h) at a temperature of 205 ° C and under a pressure of
sion de 4 M Pa On sépare l'alcool gras brut du débit du ré- 4 M Pa The crude fatty alcohol is separated from the
acteur, la proportion d'esters méthyliques non convertis actor, the proportion of unconverted methyl esters
servant à calculer l'efficacité de la réaction d'hydrogéna- used to calculate the efficiency of the hydrogenation reaction
tion On recycle l'hydrogène à l'entrée du réacteur. Hydrogen is recycled to the reactor inlet.
Dans un premier essai, la conversion initiale In a first try, the initial conversion
de la réaction est de 97,2 % Après 50 heures, cette ef- of the reaction is 97.2% After 50 hours, this
ficacité tombe à 97 % A partir de ce stade, on incorpore de ficiency drops to 97%. From this point on, we incorporate
l'eau dans l'alimentation à raison de 1,2 % en poids par rap- water in the diet at the rate of 1.2% by weight
port au débit d'alimentation d'ester méthylique La conver- at the feed rate of methyl ester The conversion
sion de la réaction monte alors à 97,7 % et elle demeure à ce reaction then rises to 97.7% and remains at
niveau aussi longtemps qu'on conserve l'eau dans la charge. level as long as you keep the water in the load.
Dans un second essai, la conversion initiale In a second test, the initial conversion
de la réaction est de 97,6 % Après 50 heures, cette conver- of the reaction is 97.6% After 50 hours, this conversion
sion tombe à 96,9 % A partir de ce stade, on incorpore dans la charge 1, 8 % en poids d'eau La conversion se stabilise à 97 % Après 90 heures, on réduit le niveau d'eau dans la charge à 1 % en poids La conversion demeure à 97 % Après heures de plus, on coupe l'arrivée d'eau dans la charge et on observe une chute notable de l'efficacité qui tombe At this point, the charge is incorporated in the feed 1, 8% by weight of water. The conversion stabilizes at 97%. After 90 hours, the water level in the feed is reduced to 1%. % by weight The conversion remains at 97% After more hours, we cut the water inlet in the load and there is a notable drop in efficiency that falls
au dessous de 96 % après 60 heures de plus. below 96% after 60 hours more.
Cet exemple démontre l'avantage d'introduction This example demonstrates the introductory advantage
d'eau dans la charge d'ester/hydrogène pour maintenir l'ac- of water in the ester / hydrogen charge to maintain the
tivité du catalyseur.catalyst activity.
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