WO2010146117A2 - Method for hydrogenating glycerin into 1,2-propanediol hydrogenating desulfurization in a sacrificial bed - Google Patents

Method for hydrogenating glycerin into 1,2-propanediol hydrogenating desulfurization in a sacrificial bed Download PDF

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WO2010146117A2
WO2010146117A2 PCT/EP2010/058543 EP2010058543W WO2010146117A2 WO 2010146117 A2 WO2010146117 A2 WO 2010146117A2 EP 2010058543 W EP2010058543 W EP 2010058543W WO 2010146117 A2 WO2010146117 A2 WO 2010146117A2
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catalyst
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hydrogenation
stream
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Roman Prochazka
Stephan Maurer
Oliver Bey
Jochen Steiner
Jochem Henkelmann
Gerhard Theis
Peter Wahl
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Basf Se
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/60Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by elimination of -OH groups, e.g. by dehydration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/88Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound
    • C07C29/90Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound using hydrogen only

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of 1,2-propanediol from glycerol comprising at least the steps (A) providing a glycerol stream G1, (B) desulfurizing the glycerol stream G1 from step (A) by hydrogenation with hydrogen at a pressure of 50 - 300 bar in the presence of a catalyst to obtain a glycerol stream G2, and (C) hydrogenation of the glycerol stream G2 from step (B) with hydrogen in the presence of a catalyst to obtain 1, 2-propanediol.
  • WO 2007/099161 A1 discloses a process for the preparation of 1, 2-propanediol from glycerol-containing streams by reduction with hydrogen in the presence of a copper-containing, heterogeneous catalyst at a temperature of 100 to 320 0 C and a pressure of 100 to 325 bar.
  • the glycerol used in the hydrogenation can be subjected to catalytic desulfurization before the hydrogenation.
  • the reactant stream is hydrogenated in the presence of a catalyst with hydrogen, wherein this takes place at a temperature of 40 to 200 0 C and a pressure of 1 to 40 bar.
  • DE 541 362 discloses a process for the hydrogenation of polyoxy compounds, for example glycerol or carbohydrates, at a pressure of 10 to 60 atmospheres or higher pressures such. B. 200 atmospheres or 1000 atmospheres, and a temperature of 200 to 240 0 C. DE 541 362 does not disclose a process for the production of 1, 2-propanediol from glycerol, in which the crude glycerol is first subjected to desulfurization.
  • DE 524 101 discloses a process for the reduction of polyhydric alcohols.
  • copper, silver, zinc or nickel catalysts from ethyl glycol or of glycerol Propylengly- col and n-propyl alcohol can be obtained at a temperature of 250-260 0 C in the presence of hydrogenation catalysts.
  • DE 524 101 does not disclose a process for the preparation of 1,2-propanediol from glycerol, in which the crude glycerol is first subjected to desulfurization.
  • DE 43 02 464 A1 discloses a process for the preparation of 1, 2-propanediol by hydrogenation of glycerol in the presence of a heterogeneous catalyst at a pressure of 20 to 300 bar and a temperature of 150 to 320 0 C.
  • a heterogeneous catalyst at a pressure of 20 to 300 bar and a temperature of 150 to 320 0 C.
  • the use of glycerol-containing streams, which originate from the production of biodiesel and processes for pretreatment of these educt streams are not disclosed in DE 43 02 464 A1.
  • EP 0 523 015 discloses a process for the catalytic hydrogenation of glycerol for the preparation of 1, 2-propanediol and 1, 2-ethanediol in the presence of a Co / Zn catalyst.
  • the starting compound used is an aqueous solution of glycerol having a glycerol content of 20 to 60% by weight.
  • WO 2005/095536 discloses a process for the preparation of propylene glycol from glycerol, wherein the glycerol-containing stream having a water content of less than 50 wt .-% at a temperature of 150 to 250 0 C and a pressure of 1 to 25 bar catalytically hydrogenated becomes.
  • the object of the present invention is to provide a process for the preparation of 1,2-propanediol from glycerol, which is distinguished by a particularly long service life of the hydrogenation catalyst used. Furthermore, the activity of the catalyst should be particularly high.
  • the process according to the invention is intended to remove catalyst poisons present in the educt stream in order to increase the service life of the catalyst in the hydrogenation of glycerol to 1,2-propanediol. Furthermore, 1,2-propanediol should be obtainable in high yield and purity by the process according to the invention.
  • step (B) desulfurization of the glycerol stream G1 from step (A) by hydrogenation with hydrogen at a pressure of 50 - 300 bar in the presence of a catalyst to obtain a Glycerinstrom G2, and
  • step (C) Hydrogenation of the glycerol stream G2 from step (B) with hydrogen in the presence of a catalyst to obtain 1, 2-propanediol.
  • Step (A) of the method according to the invention comprises providing a glycerin stream G1.
  • step (A) all the glycerol streams G1 known to the person skilled in the art can be used in step (A), for example comprising those obtainable from industrial processes.
  • the glycerol streams G1 which can be used according to the invention should have purities which are suitable for the process according to the invention.
  • glycerol streams G1 from the treatment of oil and / or fat-containing starting materials for example, from the soap, fatty acid and fatty acid ester production, etc., are used.
  • glycerol-containing streams which are industrially available and have purities suitable for the process according to the invention can be used.
  • corresponding glycerol-containing streams are used in the processing of oil and / or fat-containing starting materials, e.g. As in the production of soap, or in the production of fatty acids and fatty acid esters, etc. obtained.
  • the glycerol-containing stream preferably provided in step (A) is preferably a glycerol-containing stream obtained in the preparation of the higher fatty acid alkyl esters by transesterification of the fatty acid triglycerides, especially in the production of "biodiesel"
  • biodiesel means a mixture of fatty acid alkyl esters obtainable from biogenic oil and / or fat-containing starting materials which can be used as fuel in diesel engines.
  • Oils and fats are generally solid, semi-solid or liquid fatty acid triglycerides, particularly from vegetable or animal sources, which in the chemical sense essentially comprise glycerol esters of the higher fatty acids.
  • Suitable higher fatty acids are, for example, the saturated or mono- or polyunsaturated fatty acids, which preferably have 8 to 40, particularly preferably 12 to 30, carbon atoms.
  • n-nonanoic acid n-decanoic acid, n-undecanoic acid, n-tridecanoic acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, margaric acid, nonadecanoic acid, peanutic acid, behenic acid, lignoic acid, cerotic acid, melissic acid, palmitinoleic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, stearic acid , Elaostearic acid, etc.
  • Vegetable fats and oils are based essentially on fatty acids having an even number of carbon atoms, while animal fats and oils may also comprise fatty acids having an odd number of carbon atoms in the free form or bound as triglyceride esters.
  • the unsaturated fatty acids found in vegetable fats and oils are in the cis configuration, while animal unsaturated fatty acids are often in the trans configuration.
  • glycerol-containing stream in step (A) may be used to provide the glycerol-containing stream in step (A).
  • These can be shares of other ingredients, eg. Free fatty acids.
  • the proportion of free fatty acids is generally from 0 to 50 wt .-%, preferably 0.1 to 20 wt .-%.
  • free fatty acids may be removed before or after the transesterification of the fatty acid triglycerides. Salts of these fatty acids, eg.
  • the alkali metal salts may be previously converted to the free acid by reaction with a strong acid, e.g. B. with HCl. The isolation of the free fatty acids takes place z.
  • Suitable fats and oils which are suitable for providing the glycerol-containing stream according to step (A) of the process according to the invention are generally fatty and / or oleaginous constituents which, after being obtained from the corresponding biogenic starting materials, are initially other purposes, eg. For example, have been used for technical purposes or for food production, and therefore may be chemically modified or unmodified or may contain additional ingredients. These can be at least partially removed.
  • fats and the oils which are suitable for providing the glycerol-containing stream in step (A) are fatty or oleaginous components which, after their recovery from the corresponding biogenic starting materials, have not yet been used for other purposes, e.g. , For example, for technical purposes or for food production have been used, and thus contain only components derived from the starting materials or related to the extraction of the starting materials.
  • Other constituents than fatty acid triglycerides and optionally free fatty acids may optionally be at least partially separated from the starting materials by transesterification before step (A) of the process according to the invention.
  • the fats or oils used or unused may be freed of undesirable components such as lecithins, carbohydrates, proteins, oil sludge, water, etc.
  • Vegetable oils and fats are those which are generally derived from vegetable source materials such as seeds, roots, leaves or other suitable plant parts.
  • Animal fats or oils are predominantly derived from animal feedstocks such as animal organs, tissues or other body parts or body fluids such as milk.
  • Industrial oils and fats are those obtained in particular from animal or vegetable raw materials and for technical purposes.
  • the used or unused, unrefined or purified oils and / or fats come especially from soap base, brown fat, yellow fat, industrial tallow, industrial lard, frying oil, animal fat, edible tallow, unrefined vegetable oils, unpurified animal oils or mixtures thereof ,
  • “soap base material” is understood to mean by-products which are obtained in the processing of vegetable oils, in particular in edible oil refineries, for example based on soybean, rapeseed or sunflower oil.
  • "Seefeng round cloth” has a proportion of about 50 up to 80% by weight of free fatty acids.
  • “Brown fat” is understood according to the invention as a waste product containing animal fat, which has a content of free fatty acids 15 to 40 wt .-%.
  • “Yellow fat” comprises about 5 to 15 wt .-% of free fatty acids.
  • “Industrial tallow” and “industrial lard” are understood according to the invention as animal fats, which are produced for industrial purposes and obtained after drying or wet-melting process, for. B. from slaughterhouse waste. Industrial tallow is added according to the acid number, i. H. the content of free fatty acids, evaluated, the z. B. 1 to 20 wt .-% is.
  • the "animal fats” include the fat-containing waste products obtained in the use of poultry, livestock, pigs, fish and marine mammals as a solid residue.
  • the stream containing glycerol provided in step (A) of the process according to the invention is preferably obtained from unpurified vegetable oils as starting material.
  • This can be based on liquid or of the solid compositions obtained from vegetable starting materials, for.
  • Such unrefined vegetable oils may also be vegetable oils obtained by extraction.
  • the proportion of free fatty acids in the unrefined vegetable fats and oils is z. B. 0 to 20 wt .-%.
  • the vegetable oils Before the vegetable oils are supplied to the transesterification, the vegetable oils can be subjected to one or more treatment steps.
  • purified vegetable oils eg. As raffinates or semiraffinates of the above-mentioned vegetable oils can be used as starting materials.
  • rapeseed oil selected from the group consisting of rapeseed oil, palm oil, soybean oil, sunflower oil, corn oil, cottonseed oil, palm kernel oil, coconut fat and mixtures thereof
  • rapeseed oil or a mixture containing rapeseed oil particular preference is given to rapeseed oil or a mixture containing rapeseed oil.
  • Tiered oils or fats are selected from the group consisting of milk fat, wool fat, beef tallow, pork fat, fish oils, Tran, etc., and mixtures thereof.
  • the production of the glycerol-comprising stream for step (A) of the process according to the invention particularly preferably comprises the following steps:
  • Step a1)
  • provision of a starting mixture containing biogenic fats and / or oils according to step a1) comprises at least one purification step.
  • the fat and / or oil-containing starting mixture may be at least be subjected to a purification process suitable for fats and oils, such as clarification, filtration, treatment with bleaching earth or working up with acids or bases, for the separation of impurities such as proteins, phosphatides and sludges. Also possible is a combination of the mentioned methods.
  • At least one d-Cg monoalcohol is preferably used for the transesterification of the fatty acid triglycerides.
  • the use of methanol or ethanol is particularly preferred.
  • the transesterification of the fatty acid triglycerides can be carried out by acidic or preferably basic catalysis. Suitable acids are, for. For example, mineral acids such as HCl, H 2 SO 4 or H 3 PO 4 . At least one base is preferably used as the catalyst.
  • Preferred bases are alkali metal hydroxides such as NaOH, KOH, alkaline earth metal hydroxides such as Ca (OH) 2 , alkali metal and alkaline earth metal d-Ce alkoxides such as NaOCH 3 , KOCH 3 , Na (OCH 2 CH 2 ) and Ca (OCH 2 CH 2 ) 2 and mixtures thereof.
  • NaOH, KOH or NaOCH 3 are particularly preferably used.
  • the amount of the base used is generally in the range of 0.1 to 10 wt%, preferably 0.2 to 5 wt%, based on the amount of the fatty acid triglycerides used.
  • the base is preferably used in the form of an aqueous or an alcoholic, more preferably an alcoholic, solution.
  • a solution of NaOCH 3 in methanol is preferably used for the transesterification.
  • the transesterification is preferably carried out at a temperature of 20 to 150 0 C, more preferably 30 to 95 0 C.
  • the transesterification takes place in conventional apparatus known to those skilled in the art, preferably continuously, more preferably in a column.
  • a high-boiling phase enriched with the basic catalyst, with unreacted monoalcohol and glycerol, which is formed in the transesterification, and a low-boiling phase, which is enriched with the transesterification product, is generally obtained in this case. If the transesterification product still contains triglycerides which have not been transesterified, these may be separated or subjected to a further transesterification stage.
  • the mixture obtained from the transesterification is then preferably fed to a drying unit in order to remove residual amounts of water. After drying lies the preferred desired end product "biodiesel" in purified form, and can be used directly.
  • the optionally present free fatty acids are preferably esterified with the same d-Cg monoalcohol which is used for the transesterification of the fatty acid triglycerides.
  • the esterification of the free fatty acids can take place before, during or after the transesterification of the fatty acid triglycerides. In a preferred embodiment, the esterification of the free fatty acids takes place before the transesterification of the fatty acid triglycerides.
  • the esterification of the free fatty acids can be carried out by basic or preferably acid catalysis. Suitable acids are the above-mentioned mineral acids, such as HCl, H 2 SO 4 or H 3 PO 4 , para-toluene-sulfonic acid, etc.
  • the esterification is preferably carried out at a temperature of 20 to 95 0 C, especially 40 to 80 0 C.
  • the esterification takes place in customary and known to the expert devices, such as a column.
  • the esterification mixture is separated to obtain at least one biodiesel-enriched fraction and at least one glycerol-enriched fraction.
  • This separation is preferably carried out by the conventional distillation methods known to those skilled in the art. Suitable distillation apparatuses are those mentioned above.
  • the at least one glycerol-enriched fraction obtained in step a3) may optionally be subjected to at least one work-up step.
  • the removal of undesirable components such as salts and components that adversely affect the catalytic hydrogenation or the removal of water or, if present, the organic solvent.
  • the glycerol stream G1 used in step (A) optionally contains water.
  • the glycerol stream G1 preferably has a water content of less than 30% by weight, more preferably less than 20% by weight, for example 8 to 12% by weight, in particular 10% by weight. Methods for determining the water content are known in the art, for example Karl Fischer titration.
  • the use of a glycerol stream G1 having a water content in the range of less than 30 wt .-%, preferably less than 20 wt .-%, allows the production of 1, 2-propanediol with high yields and high selectivity in the temperature and pressure range of the method according to the invention (step (C)).
  • glycerol streams G1 which are essentially not anhydrous, in particular of streams which have a higher water content than glycerol monohydrate, but according to the invention is also possible with high yields and high selectivity.
  • a water content in the range of 3 to 30 wt .-% may be advantageous for the rheological properties during the hydrogenation.
  • a glycerol stream G1 is used in step (A) of the process according to the invention, which has a water content of 3 to 30 wt .-%, preferably 5 to 20 wt .-%, each based on the total current G1, for example to lower the viscosity of the reaction mixture during hydrogenation.
  • the glycerol stream G1 can generally contain at least one further, preferably a glycerol-miscible, and therefore also water-miscible, organic solvent instead of or in combination with water.
  • the glycerol stream G1 used in step (A) of the process according to the invention generally has a total solvent content of less than 20% by weight, preferably less than 15% by weight, very preferably less than 10% by weight and in particular preferably less than 5% by weight, in each case based on the total glycerol flow G1.
  • the proportion of the organic solvent is preferably less than 50% by weight, more preferably less than 20% by weight, in each case on the total amount of solvent.
  • Suitable glycerol-miscible organic solvents are C 1 -C 4 -alcohols, for example methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, tert-butanol, polyols, and mono- and dialkyl ethers thereof, cyclic ethers For example, dioxane and tetrahydrofuran, etc.
  • Other suitable solvents are aromatic hydrocarbons, for example benzene, toluene or the xylene.
  • Preferred organic solvents are CrC 4 -AlkOhOIe, preferably methanol and / or ethanol, and mixtures thereof with water.
  • a particularly preferred glycerol stream G1 used in step (A) of the process according to the invention contains no organic solvents, ie in the glycerol stream G1 used according to the invention the content of organic solvents is more preferably less than 4% by weight, preferably less as 2% by weight, more preferably less than 1% by weight.
  • Analytical methods for determining the content of organic solvents are known to the person skilled in the art, for example gas chromatography GC or high performance liquid chromatography to HPLC.
  • the glycerol stream G1 provided in step (A) of the process according to the invention generally has a sulfur content of 0.1 to 20 ppm, preferably 0.1 to 5 ppm.
  • the said amount of sulfur is preferably present in sulfur-containing compounds, for example as organic sulfur-containing compounds, for example sulfur-containing amino acids such as cysteine and / or methionine, or as inorganic sulfur-containing compounds, for example sulfates or sulfides.
  • the glycerol stream G1 provided in step (A) of the process according to the invention may, in addition to sulfur, optionally contain further substances as impurity, for example inorganic salts, for example NaCl, KCl. These are for example in amounts of 0 to 5 wt .-%, based on the current G1, before.
  • impurity for example inorganic salts, for example NaCl, KCl.
  • the glycerol stream G1 is first fed to at least one work-up step.
  • This pretreatment step (s) includes, for example, at least one purification step to remove unwanted components. Further, this pretreatment step (s) also includes lowering the level of water and / or, if present, organic solvents, for example, to achieve the preferred levels specified above. Depending on the origin of the glycerol stream G1, this may contain, in addition to the sulfur-containing compounds, inorganic salts as undesired components. These can be removed from the glycerol stream G1, for example by appropriate work-up steps, for example thermal work-up, for example with a Sambay evaporator.
  • the stream G1 is treated by distillation to obtain a stream G1 which contains substantially no inorganic salts.
  • Further pretreatment steps to which the glycerol stream G1 may be subjected are, for example, distillation, adsorption, ion exchange, membrane separation, crystallization or extraction, or a combination of two or more of these methods, to obtain a glycerol stream G1 satisfying the requirements of the present invention Method corresponds. These methods are known to the person skilled in the art and are described, for example, in WO 2007/099161 A1.
  • the glycerol stream G1 preferably used according to the invention may also contain acidic compounds.
  • a measure of the content of acidic compounds is the Versei- number, which can be determined by methods known in the art.
  • the glycerol stream G1 used in step (A) of the process according to the invention has a saponification number of 0.1 to 10 mg KOH / g, preferably 0.1 to 5 mg KOH / g, particularly preferably 0.1 to 3 mg KOH / g , on.
  • Step (B) of the process according to the invention comprises the desulfurization of the glycerol stream G1 from step (A) by hydrogenation with hydrogen at a pressure of 50 to 300 bar in the presence of a catalyst in order to obtain a glycerol stream G2.
  • the desulfurization according to step (B) of the process according to the invention serves to lower the content of sulfur-containing compounds.
  • the reduction of the sulfur content is advantageous because the catalyst used in the hydrogenation to 1, 2-propanediol is damaged by the presence of sulfur, and thus has a limited activity.
  • the separation of sulfur from the reactant stream thus contributes to increasing the activity and the service life of the hydrogenation catalyst.
  • Suitable catalysts which can be used in step (B) of the process according to the invention generally comprise metal components known to the person skilled in the art, which are selected, for example, from groups 6, 7, 8, 9, 10, 11 and 12 of the Periodic Table of the Elements ( new IUPAC nominee).
  • the present invention relates to the process according to the invention, wherein in step (B) a catalyst is used comprising at least one metal component selected from the groups 6, 7, 8, 9, 10, 11 and / or 12 of the Periodic Table of the Elements (new IUPAC nomenclature).
  • the metals present in the catalyst used in step (B) of the process according to the invention are selected from the group consisting of Mo, Ni, Cu, Ag, Zn and mixtures thereof.
  • the catalyst in step (B) can be used in oxidized, reduced form or in the form of a mixture comprising oxidized and reduced fractions.
  • the active element of the catalyst according to step (B) can be used on a support material or unsupported.
  • Suitable support materials are for example selected from the group consisting of activated carbon, graphite, carbon black, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SiC, silicates, zeolites, clay-like earth, z. B. bentonite, and mixtures thereof.
  • the application of the at least one metal component and optionally further components to the support material can be carried out by methods known to the person skilled in the art, for example by co-precipitation or impregnation.
  • the catalyst used in step (B) of the process according to the invention can generally be used in any form known to those skilled in the art, for example as spheres, rings, cylinders, cuboids and / or other geometric bodies.
  • Unsupported catalysts may be formed by shaping processes known to those skilled in the art, e.g. Extrusion, tableting, etc.
  • the shape of the supported catalysts of step (B) is generally dictated by the shape of the support material.
  • a copper-containing catalyst is used in step (B) of the process according to the invention. This may be supported or not supported.
  • the catalyst can be used in the form of a uniform composition, as impregnated catalyst, coated catalyst or precipitated catalyst.
  • a large number of copper-containing catalysts which may additionally contain at least one further element from groups 1 to 15 of the periodic table and lanthanides (new IUPAC nomenclature) are suitable for step (B) of the process according to the invention.
  • Particularly preferred further elements are selected from the group consisting of Ca, Mg, Al, La, Ti, Zr, Cr, Mo, W, Mn, Ni, Co, Zn and mixtures thereof.
  • a skeletal catalyst or a metal sponge catalyst is used in step (B) of the process according to the invention, for example, known as "Raney catalysts.”
  • Raney catalysts include, in particular, Raney copper and copper-containing metal alloys in the form of a Raney catalyst.
  • Raney catalysts containing at least 95%, more preferably at least 99%, copper as the metal component are preferred. Processes for the preparation of Raney catalysts are known to the person skilled in the art and are described, for example, in DE-A-43 35 360, DE-A-43 45 265, DE-A-44 46 907 and EP-A-842-699.
  • Preferred catalysts which can be used in step (B) of the process according to the invention include the following metals or combinations of metals in oxidic form, reduced form (elementary form) or a combination thereof. Metals which are stable in more than one oxidation state can be used as a whole in an oxidation state or in a combination of different oxidation states.
  • silica quartz
  • porcelain magnesium oxide
  • tin oxide silicon carbide
  • TiC> 2 rutile and / or anatase
  • ZrC> 2 Al 2 O 3
  • aluminum silicate Steatite (magnesium silicate), zirconium silicate, cersilicate or mixtures thereof.
  • Particularly preferred support materials are alumina and silica.
  • Silica materials of different origin or production process for example pyrogenically or wet-chemically produced silica, such as silica gels, aerogels or precipitated silica, can be used as silica support material for the catalyst used in step (B) of the process according to the invention be used.
  • a catalyst in step (B) of the process according to the invention a catalyst can be used which comprises copper in oxidic form and optionally additionally in elemental form.
  • the catalyst used in step (B) of the process according to the invention preferably contains at least 23% by weight, particularly preferably at least 35% by weight, of copper in oxidic and / or elemental form, based on the total weight of the catalyst.
  • a catalyst is used in step (B) of the process according to the invention, preferably containing, in addition to copper, another metal selected from the group consisting of Al, La, W, Mo, Ti, Zr and mixtures thereof, more preferably in oxidic Shape.
  • composition of the catalyst according to step (B) of the process according to the invention is generally such that the proportion of copper oxide in the range of 40 to 90 wt .-%, the content of the oxides of La, W, Mo, Ti and / or Zr in the range of 0 to 50 wt .-% and the content of alumina up to 50 wt .-%, each based on the total weight of the catalyst.
  • the total mass of said metal oxides is at least 80 wt .-% of the catalyst, the missing wt .-% of materials that do not fall under the above-mentioned oxidic compounds, for example, elemental copper in an amount of up to 15 wt .-% ,
  • a catalyst is used in step (B) of the process according to the invention comprising an oxidic material containing
  • alumina in an amount of 15 ⁇ y ⁇ 35% by weight, preferably 20 ⁇ y ⁇ 30% by weight, and (c) at least one of the oxides of La, W, Mo, Ti or Zr, preferably of La and / or W, in an amount of 3 ⁇ z ⁇ 20% by weight, preferably 3 ⁇ z ⁇ 15% by weight , in each case based on the total weight of the oxidic material after calcination, wherein 80 ⁇ x + y + z ⁇ 100 wt .-%, preferably 95 ⁇ x + y + z ⁇ 100 wt .-% applies.
  • a catalyst is used in step (B), which corresponds to the following general formula CuOm (Al 2 Os) n (La 2 O 3 ) O, where
  • m 0.55 to 0.85 preferably 0.60 to 0.75, particularly preferably 0.60 to 0.70, n 0.15 to 0.30, preferably 0.18 to 0.28, particularly preferably 0, 20 to 0.25 and 0.01 to 0.10, preferably 0.02 to 0.08, particularly preferably 0.03 to 0.06
  • the catalyst used is preferably reduced in situ by treatment with hydrogen. This is preferably done under the conditions that are also present in step (B).
  • the catalyst which is preferably used in step (B) can generally be arranged in the reactor in a manner known per se in the art, for example as a fixed bed.
  • Step (B) of the process according to the invention can generally be carried out in any reactor known to the person skilled in the art for carrying out such a reaction, for example a shaft reactor which can be operated in trickle or bottom mode.
  • a shaft reactor which can be operated in trickle or bottom mode.
  • the desulfurization according to step (B) of the process according to the invention is carried out at a pressure of 50 to 200 bar, preferably 100 to 250 bar, particularly preferably 150 to 220 bar.
  • the desulfurization according to step (B) of the process according to the invention is carried out at a temperature of 100 to 300 ° C., preferably 120 to 250 ° C., particularly preferably 160 to 220 ° C.
  • the desulfurization by hydrogenation according to step (B) of the process according to the invention is carried out in the presence of hydrogen as a reducing agent.
  • the hydrogen used according to the invention generally has a purity of> 99.8% by volume, preferably 99.9% by volume, particularly preferably ⁇ 99.95% by volume.
  • the weight ratio of glycerol stream G1 to hydrogen in step (B) of the process according to the invention is 40,000: 1 to 1,000: 1, preferably 38,000: 1 to 5,000: 1, more preferably 37,000: 1 to 15,000: 1, very particularly preferably 36,000: 1 to 25,000: 1, more preferably 35,000: 1 to 30,000: 1.
  • Step (B) of the process according to the invention can be carried out continuously or batchwise, preferably continuously.
  • a glycerol stream G2 is obtained which differs from glycerol stream G1 by a reduced sulfur content.
  • the sulfur-containing compounds are preferably removed from the stream G1 by being bound to the catalyst used by reductive chemisorption.
  • step (B) of the process according to the invention the glycerol contained in glycerol stream G1 is at least partially reduced to 1,2-propanediol.
  • step (B) The glycerol stream G2 obtained in step (B) is converted in a preferred embodiment directly into step (C) of the process according to the invention.
  • steps (B) and (C) are carried out in a reactor so that the stream obtained in step (B) is transferred directly to step (C).
  • steps (B) and (C) are carried out in at least two spatially separate reactors.
  • Step (C) of the process according to the invention comprises the hydrogenation of the glycerol stream G2 from step (B) with hydrogen in the presence of a catalyst in order to obtain 1,2-propanediol.
  • Methods for the hydrogenation of glycerol-containing streams are known per se to those skilled in the art.
  • the hydrogenation step (C) being preceded by a desulfurization step (B) according to the invention, it is possible to separate sulfur-containing compounds which would act as catalyst poisons in step (C), so that the catalyst used in step (C) produces a longer life and higher activity.
  • step (C) of the process according to the invention it is generally possible to use all catalysts which have been mentioned with regard to step (B). Therefore, what has been said about the catalyst used in step (B) also applies correspondingly to step (C).
  • step (C) of the process according to the invention a catalyst is used comprising an oxidic material containing
  • a catalyst is used in step (C), which corresponds to the following general formula CuOm (Al 2 Os) n (La 2 O 3 ) O, where
  • m 0.55 to 0.85 preferably 0.60 to 0.75, particularly preferably 0.60 to 0.70, n 0.15 to 0.30, preferably 0.18 to 0.28, particularly preferably 0, 20 to 0.25 and 0.01 to 0.10, preferably 0.02 to 0.08, particularly preferably 0.03 to 0.06
  • the catalysts used in step (C) of the process according to the invention can, for. B. in a fixed bed or as a suspension.
  • the hydrogenation may, for. B. in the trickle bed, in the upflow mode or in the liquid phase.
  • the catalysts are preferably in finely divided form, for. As a powder used.
  • the catalysts are preferably used as moldings, for. In the form of pressed cylinders, tablets, lozenges, strands, rings, stars or extrudates, for example solid extrudates, polylobal extrudates, hollow extrudates and honeycombs.
  • Excess hydrogen is preferably recycled, so that it is preferably possible to separate off a portion of the hydrogen so as to discharge inert materials.
  • step (C) of the process according to the invention a reactor or a plurality of reactors arranged in series or in parallel.
  • the temperature in the hydrogenation in step (C) of the process according to the invention is generally from 100 to 325 0 C, preferably 150 to 300 C °, particularly preferably 175 to 250 0 C.
  • Step (C) of the process according to the invention is generally carried out at a pressure of 100 to 325 bar, preferably 140 to 250 bar.
  • the present invention also relates to the process according to the invention, wherein the hydrogenation in step (C) is carried out at a temperature of 100 to 325 0 C and a pressure of 100 to 325 bar.
  • the molar ratio of hydrogens to glycerol in step (C) is preferably 2: 1 to 500: 1, more preferably 3: 1 to 100: 1.
  • the catalyst space velocity in the continuous procedure is preferably 0.1 to 1, particularly preferably 0.2 to 0.6 and very particularly preferably 0.3 to 0.6, kg of glycerol to be hydrogenated per kg of catalyst per hour.
  • the hydrogenation according to step (C) of the process according to the invention is generally carried out up to a conversion with respect to glycerol of at least 90%, preferably at least 95%.
  • the selectivity with respect to 1,2-propanediol is according to According to the invention, preferably at least 85%, particularly preferably at least 90%, very particularly preferably at least 95%.
  • the hydrogenation is preferably carried out continuously.
  • the product obtained after step (C) of the process according to the invention contains essentially 1,2-propanediol.
  • Further constituents are, if appropriate, inter alia methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, 1,3-propanediol, glycerol, ethylene glycol and / or water.
  • the product obtained after the hydrogenation according to step (C) can be worked up by methods known to the person skilled in the art, for example thermal treatment, preferably distillation, adsorption, ion exchange, membrane separation, crystallization or extraction or a combination of two or more of these processes, wherein distillative workup is preferred.
  • thermal treatment preferably distillation, adsorption, ion exchange, membrane separation, crystallization or extraction or a combination of two or more of these processes, wherein distillative workup is preferred.
  • distillation processes known to those skilled in the art can be used.
  • Suitable devices for the workup by distillation are also known to the person skilled in the art.
  • the glycerol separated off in the work-up of the product from step (C) of the process according to the invention can in a preferred embodiment be recycled to the hydrogenation stage.
  • Carrier gas helium
  • a fluid circulation reactor is used for the glycerol hydrogenation.
  • a catalyst containing Cu, La and Al are filled in oxidic form.
  • the catalyst is reduced in situ with hydrogen.
  • the reactor is followed by a second reactor (control reactor), which is filled under identical operating conditions with the same catalyst.
  • this reactor corresponds to the reactor in which, according to step (C), the glycerol stream G2 is reduced to 1,2-propanediol.
  • the catalyst in the second reactor is also assayed for traces of sulfur after 8000 hours to determine the efficiency of the first reactor.
  • the reactor effluent is collected and analyzed.
  • the catalyst is removed in portions and analyzed for sulfur content. Based on the measured data, a sulfur profile is created over the catalyst bed.

Abstract

The present invention relates to a method for producing 1,2-propanediol from glycerin, comprising at least the steps of: (A) providing a glycerin flow G1, (B) desulfurization of the glycerin flow G1 from step (A) by hydrogenating with hydrogen at a pressure of 50 – 300 bar in the presence of a catalyst in order to obtain a glycerin flow G2, and (C) hydrogenating the glycerin flow G2 from step (B) with hydrogen in the presence of a catalyst, in order to obtain 1,2-propanediol.

Description

Verfahren zur Hydrierung von Glycerin zu 1 ,2-Propandiol - Hydrierende Entschwefelung im Opferbett Method for the hydrogenation of glycerol to 1,2-propanediol - Hydrogenating desulphurisation in the sacrificial bed
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1 ,2-Propandiol aus Glycerin, umfassend mindestens die Schritte (A) Bereitstellen eines Glycerinstromes G1 , (B) Entschwefelung des Glycerinstromes G1 aus Schritt (A) durch Hydrierung mit Wasserstoff bei einem Druck von 50 - 300 bar in Gegenwart eines Katalysators, um einen Glycerinstrom G2 zu erhalten, und (C) Hydrierung des Glycerinstromes G2 aus Schritt (B) mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators, um 1 ,2-Propandiol zu erhalten.The present invention relates to a process for the preparation of 1,2-propanediol from glycerol comprising at least the steps (A) providing a glycerol stream G1, (B) desulfurizing the glycerol stream G1 from step (A) by hydrogenation with hydrogen at a pressure of 50 - 300 bar in the presence of a catalyst to obtain a glycerol stream G2, and (C) hydrogenation of the glycerol stream G2 from step (B) with hydrogen in the presence of a catalyst to obtain 1, 2-propanediol.
Verfahren zur Herstellung von 1 ,2-Propandiol sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.Processes for the preparation of 1, 2-propanediol are already known from the prior art.
WO 2007/099161 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 1 ,2-Propandiol aus Glycerin-enthaltenden Strömen durch Reduktion mit Wasserstoff in Gegenwart eines Kupfer-enthaltenden, heterogenen Katalysators bei einer Temperatur von 100 bis 320 0C und einem Druck von 100 bis 325 bar. Das in die Hydrierung eingesetzte Glycerin kann vor der Hydrierung einer katalytischen Entschwefelung unterworfen werden. Dazu wird der Eduktstrom in Gegenwart eines Katalysators mit Wasserstoff hydriert, wobei dies bei einer Temperatur von 40 bis 200 0C und einem Druck von 1 bis 40 bar erfolgt.WO 2007/099161 A1 discloses a process for the preparation of 1, 2-propanediol from glycerol-containing streams by reduction with hydrogen in the presence of a copper-containing, heterogeneous catalyst at a temperature of 100 to 320 0 C and a pressure of 100 to 325 bar. The glycerol used in the hydrogenation can be subjected to catalytic desulfurization before the hydrogenation. For this purpose, the reactant stream is hydrogenated in the presence of a catalyst with hydrogen, wherein this takes place at a temperature of 40 to 200 0 C and a pressure of 1 to 40 bar.
DE 541 362 offenbart ein Verfahren zur Hydrierung von Polyoxyverbindungen, beispielsweise Glycerin oder Kohlenhydrate, bei einem Druck von 10 bis 60 Atmosphären oder auch höheren Drücken wie z. B. 200 Atmosphären oder 1000 Atmosphären, und einer Temperatur von 200 bis 240 0C. DE 541 362 offenbart kein Verfahren zur Her- Stellung von 1 ,2-Propandiol aus Glycerin, bei dem das Roh-Glycerin zunächst einer Entschwefelung unterworfen wird.DE 541 362 discloses a process for the hydrogenation of polyoxy compounds, for example glycerol or carbohydrates, at a pressure of 10 to 60 atmospheres or higher pressures such. B. 200 atmospheres or 1000 atmospheres, and a temperature of 200 to 240 0 C. DE 541 362 does not disclose a process for the production of 1, 2-propanediol from glycerol, in which the crude glycerol is first subjected to desulfurization.
DE 524 101 offenbart ein Verfahren zur Reduktion von mehrwertigen Alkoholen. So kann in Gegenwart von Hydrierungskatalysatoren, beispielsweise Kupfer-, Silber-, Zink- oder Nickelkatalysatoren aus Glycol Ethylalkohol oder aus Glycerin Propylengly- col und n-Propylalkohol bei einer Temperatur von 250 bis 260 0C erhalten werden. DE 524 101 offenbart kein Verfahren zur Herstellung von 1 ,2-Propandiol aus Glycerin, bei dem das Roh-Glycerin zunächst einer Entschwefelung unterworfen wird. DE 43 02 464 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 1 ,2-Propandiol durch Hydrierung von Glycerin in Gegenwart eines heterogenen Katalysators bei einem Druck von 20 bis 300 bar und einer Temperatur von 150 bis 320 0C. Die Verwendung von Glycerin enthaltenden Strömen, die aus der Biodiesel-Herstellung stammen und Verfahren zur Vorbehandlung dieser Eduktströme sind in DE 43 02 464 A1 nicht offenbart.DE 524 101 discloses a process for the reduction of polyhydric alcohols. For example, copper, silver, zinc or nickel catalysts from ethyl glycol or of glycerol Propylengly- col and n-propyl alcohol can be obtained at a temperature of 250-260 0 C in the presence of hydrogenation catalysts. DE 524 101 does not disclose a process for the preparation of 1,2-propanediol from glycerol, in which the crude glycerol is first subjected to desulfurization. DE 43 02 464 A1 discloses a process for the preparation of 1, 2-propanediol by hydrogenation of glycerol in the presence of a heterogeneous catalyst at a pressure of 20 to 300 bar and a temperature of 150 to 320 0 C. The use of glycerol-containing streams, which originate from the production of biodiesel and processes for pretreatment of these educt streams are not disclosed in DE 43 02 464 A1.
EP 0 523 015 offenbart ein Verfahren zur katalytischen Hydrierung von Glycerin zur Herstellung von 1 ,2-Propandiol und 1 ,2-Ethandiol in Gegenwart eines Co/Zn- Katalysators. Gemäß diesem Dokument wird als Ausgangsverbindung eine wässrige Lösung von Glycerin mit einem Glyceringehalt von 20 bis 60 Gew.-%, verwendet.EP 0 523 015 discloses a process for the catalytic hydrogenation of glycerol for the preparation of 1, 2-propanediol and 1, 2-ethanediol in the presence of a Co / Zn catalyst. According to this document, the starting compound used is an aqueous solution of glycerol having a glycerol content of 20 to 60% by weight.
WO 2005/095536 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Propylenglykol aus Glycerin, bei dem Glycerin-enthaltender Strom mit einem Wassergehalt von weniger als 50 Gew.-% bei einer Temperatur von 150 bis 250 0C und einem Druck von 1 bis 25 bar katalytisch hydriert wird.WO 2005/095536 discloses a process for the preparation of propylene glycol from glycerol, wherein the glycerol-containing stream having a water content of less than 50 wt .-% at a temperature of 150 to 250 0 C and a pressure of 1 to 25 bar catalytically hydrogenated becomes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von 1 ,2- Propandiol aus Glycerin bereitzustellen, welches sich durch eine besonders lange Standzeit des eingesetzten Hydrierungskatalysators auszeichnet. Des Weiteren soll die Aktivität des Katalysators besonders hoch sein. Das erfindungsgemäße Verfahren soll dazu dienen, in dem Eduktstrom vorhandene Katalysatorgifte zu entfernen, um die Standzeit des Katalysators in der Hydrierung von Glycerin zu 1 ,2-Propandiol zu erhöhen. Des Weiteren soll durch das erfindungsgemäße Verfahren 1 ,2-Propandiol in ho- her Ausbeute und Reinheit zugänglich sein.The object of the present invention is to provide a process for the preparation of 1,2-propanediol from glycerol, which is distinguished by a particularly long service life of the hydrogenation catalyst used. Furthermore, the activity of the catalyst should be particularly high. The process according to the invention is intended to remove catalyst poisons present in the educt stream in order to increase the service life of the catalyst in the hydrogenation of glycerol to 1,2-propanediol. Furthermore, 1,2-propanediol should be obtainable in high yield and purity by the process according to the invention.
Diese Aufgaben werden gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von 1 ,2-Propandiol aus Glycerin, umfassend mindestens die Schritte:These objects are achieved by the process according to the invention for the preparation of 1,2-propanediol from glycerol, comprising at least the steps:
(A) Bereitstellen eines Glycerinstromes G1 ,(A) providing a glycerol stream G1,
(B) Entschwefelung des Glycerinstromes G1 aus Schritt (A) durch Hydrierung mit Wasserstoff bei einem Druck von 50 - 300 bar in Gegenwart eines Katalysators, um einen Glycerinstrom G2 zu erhalten, und(B) desulfurization of the glycerol stream G1 from step (A) by hydrogenation with hydrogen at a pressure of 50 - 300 bar in the presence of a catalyst to obtain a Glycerinstrom G2, and
(C) Hydrierung des Glycerinstromes G2 aus Schritt (B) mit Wasserstoff in Gegen- wart eines Katalysators, um 1 ,2-Propandiol zu erhalten.(C) Hydrogenation of the glycerol stream G2 from step (B) with hydrogen in the presence of a catalyst to obtain 1, 2-propanediol.
Die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden detailliert beschrieben. Schritt (A):The individual steps of the method according to the invention are described in detail below. Step (A):
Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen eines Glyce- rin ström es G1.Step (A) of the method according to the invention comprises providing a glycerin stream G1.
Im Allgemeinen können in Schritt (A) erfindungsgemäß alle dem Fachmann bekannten Glycerinströme G1 eingesetzt werden, beispielsweise umfassend die aus industriellen Verfahren zugänglichen. Die erfindungsgemäß einsetzbaren Glycerinströme G1 sollen dabei Reinheiten aufweisen, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind.In general, all the glycerol streams G1 known to the person skilled in the art can be used in step (A), for example comprising those obtainable from industrial processes. The glycerol streams G1 which can be used according to the invention should have purities which are suitable for the process according to the invention.
Insbesondere werden Glycerinströme G1 aus der Behandlung von Öl- und/oder Fettenthaltenden Ausgangsmaterialien, beispielsweise aus der Seifen-, Fettsäure- und Fettsäureesterproduktion etc., eingesetzt.In particular, glycerol streams G1 from the treatment of oil and / or fat-containing starting materials, for example, from the soap, fatty acid and fatty acid ester production, etc., are used.
Im Allgemeinen sind alle Glycerin enthaltenden Ströme, die industriell erhältlich sind und für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Reinheiten aufweisen, einsetzbar. Insbesondere werden entsprechende Glycerin enthaltenden Ströme bei der Verarbeitung von Öl und/oder Fett enthaltenden Ausgangsmaterialien, z. B. bei Herstellung von Seife, oder bei der Herstellung von Fettsäuren und Fettsäureestern etc., erhalten. Der Glycerin enthaltende Strom, der bevorzugt in Schritt (A) bereitgestellt wird, ist vorzugsweise ein Glycerin enthaltender Strom, der bei der Herstellung der Alkylester der höheren Fettsäuren durch Umesterung der Fettsäure-Triglyceride erhalten wird, insbesondere bei der Herstellung von „Biodiesel". Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet „Biodiesel" eine Mischung von Fettsäurealkylestern, die aus biogenen Öl- und/oder Fett-enthaltenden Ausgangsmaterialien erhältlich ist, und als Treibstoff in Dieselmotoren verwendet werden kann.In general, all glycerol-containing streams which are industrially available and have purities suitable for the process according to the invention can be used. In particular, corresponding glycerol-containing streams are used in the processing of oil and / or fat-containing starting materials, e.g. As in the production of soap, or in the production of fatty acids and fatty acid esters, etc. obtained. The glycerol-containing stream preferably provided in step (A) is preferably a glycerol-containing stream obtained in the preparation of the higher fatty acid alkyl esters by transesterification of the fatty acid triglycerides, especially in the production of "biodiesel" In the context of the present invention, "biodiesel" means a mixture of fatty acid alkyl esters obtainable from biogenic oil and / or fat-containing starting materials which can be used as fuel in diesel engines.
Im Allgemeinen sind alle dem Fachmann bekannten biogenen Öl- und/oder Fett enthaltenden Ausgangsmischungen zur Herstellung des Glycerin enthaltenden Stroms ge- eignet. Öle und Fette sind im Allgemeinen feste, halbfeste oder flüssige Fettsäure- Triglyceride, insbesondere aus pflanzlichen oder tierischen Quellen, die im chemischen Sinn im Wesentlichen Glycerin-Ester der höheren Fettsäuren umfassen. Geeignete höhere Fettsäuren sind beispielsweise die gesättigten oder einfach oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren, die vorzugsweise 8 bis 40, besonders vorzugsweise 12 bis 30, Kohlenstoffatome aufweisen. Diese umfassen beispielsweise n-Nonansäure, n- Decansäure, n-Undecansäure, n-Tridecansäure, Myristinsäure, Pentadecansäure, Palmitinsäure, Margarinsäure, Nonadecansäure, Erdnußsäure, Behensäure, Lignoze- rinsäure, Cerotinsäure, Melissinsäure, Palmitinoleinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Stearinsäure, Elaostearinsäure, etc. Pflanzliche Fette und Öle basieren im Wesentlichen auf Fettsäuren, die eine gerade Anzahl der Kohlenstoffatome haben, während tierische Fette und Öle auch Fettsäuren umfassen können, die eine ungerade Zahl der Kohlenstoffatome haben, in der freien Form oder gebunden als Triglyceridester. Die ungesättigten Fettsäuren, die in den pflanzlichen Fetten und in den Ölen auftreten, liegen in der cis-Konfiguration vor, während tierische, ungesättigte Fettsäuren häufig in der trans-Konfiguration vorliegen.In general, all biogenic oil and / or fat-containing starting mixtures known to the person skilled in the art are suitable for the preparation of the glycerol-containing stream. Oils and fats are generally solid, semi-solid or liquid fatty acid triglycerides, particularly from vegetable or animal sources, which in the chemical sense essentially comprise glycerol esters of the higher fatty acids. Suitable higher fatty acids are, for example, the saturated or mono- or polyunsaturated fatty acids, which preferably have 8 to 40, particularly preferably 12 to 30, carbon atoms. These include, for example, n-nonanoic acid, n-decanoic acid, n-undecanoic acid, n-tridecanoic acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, margaric acid, nonadecanoic acid, peanutic acid, behenic acid, lignoic acid, cerotic acid, melissic acid, palmitinoleic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, stearic acid , Elaostearic acid, etc. Vegetable fats and oils are based essentially on fatty acids having an even number of carbon atoms, while animal fats and oils may also comprise fatty acids having an odd number of carbon atoms in the free form or bound as triglyceride esters. The unsaturated fatty acids found in vegetable fats and oils are in the cis configuration, while animal unsaturated fatty acids are often in the trans configuration.
Im Allgemeinen können bereits verwendete oder unbenutzte, gereinigte oder ungereinigte pflanzliche, tierische oder industrielle Öle oder Fette oder Gemische davon für das Bereitstellen des Glycerin enthaltenden Stroms in Schritt (A) verwendet werden. Diese können Anteile weiterer Bestandteile, z. B. freie Fettsäuren, umfassen. Der Anteil der freien Fettsäuren beträgt im Allgemeinen von 0 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 20 Gew.-%. Freie Fettsäuren können gegebenenfalls vor oder nach der Umeste- rung der Fettsäure-Triglyceride entfernt werden. Salze dieser Fettsäuren, z. B. die Al- kalimetallsalze, können zuvor in die freie Säure durch Umsetzung mit einer starken Säure umgewandelt werden, z. B. mit HCl. Die Isolierung der freien Fettsäuren erfolgt z. B. durch Zentrifugieren. Vorzugsweise werden freie Fettsäuren, die in der Ausgangsmischung der Umesterung vorliegen, ebenfalls in die entsprechenden Alkylester umgewandelt. Dieses kann vor, während oder nach der Umesterung der Fettsäure- Triglyceride erfolgen.Generally, used or unused, purified or unpurified vegetable, animal or industrial oils or fats or mixtures thereof may be used to provide the glycerol-containing stream in step (A). These can be shares of other ingredients, eg. Free fatty acids. The proportion of free fatty acids is generally from 0 to 50 wt .-%, preferably 0.1 to 20 wt .-%. Optionally, free fatty acids may be removed before or after the transesterification of the fatty acid triglycerides. Salts of these fatty acids, eg. For example, the alkali metal salts may be previously converted to the free acid by reaction with a strong acid, e.g. B. with HCl. The isolation of the free fatty acids takes place z. B. by centrifugation. Preferably, free fatty acids present in the starting mixture of the transesterification are also converted to the corresponding alkyl esters. This can be done before, during or after the transesterification of the fatty acid triglycerides.
Geeignete Fette und Öle, die für das Bereitstellen des Glycerin enthaltenden Stroms gemäß Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind, sind im Allgemeinen fett- und/oder ölhaltige Bestandteile, die, nach ihrer Gewinnung aus den ent- sprechenden biogenen Ausgangsmaterialien, zunächst für sonstige Zwecke, z. B. für technische Zwecke oder für die Nahrungsmittelherstellung verwendet worden sind, und daher chemisch modifiziert oder unmodifiziert sein können oder zusätzliche Bestandteile enthalten können. Diese können zumindest teilweise entfernt werden.Suitable fats and oils which are suitable for providing the glycerol-containing stream according to step (A) of the process according to the invention are generally fatty and / or oleaginous constituents which, after being obtained from the corresponding biogenic starting materials, are initially other purposes, eg. For example, have been used for technical purposes or for food production, and therefore may be chemically modified or unmodified or may contain additional ingredients. These can be at least partially removed.
Noch nicht zuvor verwendete Fette und die Öle, die für das Bereitstellen des Glycerin enthaltenden Stroms in Schritt (A) geeignet sind, sind fett- oder ölhaltige Bestandteile, die, nach ihrer Gewinnung aus den entsprechenden biogenen Ausgangsmaterialien, noch nicht für sonstige Zwecke, z. B. für technische Zwecke oder für die Nahrungsmittelherstellung, verwendet worden sind, und die folglich nur Bestandteile enthalten, die aus den Ausgangsmaterialien stammen oder, die mit der Gewinnung der Ausgangsmaterialien in Verbindung stehen. Andere Bestandteile als Fettsäure-Triglyceride und gegebenenfalls freie Fettsäuren, können gegebenenfalls von den Ausgangsmaterialien durch Umesterung vor Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest teilweise abgetrennt werden. Zur Reinigung und/oder zur Abreicherung können die verwendeten oder nicht verwendeten Fette oder die Öle von unerwünschten Bestandteile wie Lecithine, Kohlenhydrate, Proteine, Öl-Schlamm, Wasser, etc. befreit werden.Not previously used fats and the oils which are suitable for providing the glycerol-containing stream in step (A) are fatty or oleaginous components which, after their recovery from the corresponding biogenic starting materials, have not yet been used for other purposes, e.g. , For example, for technical purposes or for food production have been used, and thus contain only components derived from the starting materials or related to the extraction of the starting materials. Other constituents than fatty acid triglycerides and optionally free fatty acids may optionally be at least partially separated from the starting materials by transesterification before step (A) of the process according to the invention. For cleaning and / or depletion, the fats or oils used or unused may be freed of undesirable components such as lecithins, carbohydrates, proteins, oil sludge, water, etc.
Pflanzliche Öle und Fette sind solche, die im Allgemeinen aus pflanzlichen Ausgangsmaterialien, wie Saatgütern, Wurzeln, Blättern oder von sonstigen geeigneten Pflanze- Teilen stammen. Tierische Fette oder Öle stammen überwiegend von tierischen Ausgangsmaterialien, wie Tierorganen, Gewebe oder sonstigen Körper-Teilen oder Körperflüssigkeiten, wie Milch. Industrielle Öle und Fette sind die, die insbesondere aus tierischen oder pflanzlichen Ausgangsmaterialien und für technische Zwecke erhalten wurden. Die verwendeten oder nicht verwendeten, ungereinigten oder gereinigten Öle und/oder Fette stammen insbesondere von Seifengrundstoff, braunem Fett, gelbem Fett, industriellem Talg, industriellem Schweinefett, Bratenöl, tierischem Fett, essbarem Talg, ungereinigten Pflanzenölen, ungereinigten tierischen Ölen oder Mischungen da- von.Vegetable oils and fats are those which are generally derived from vegetable source materials such as seeds, roots, leaves or other suitable plant parts. Animal fats or oils are predominantly derived from animal feedstocks such as animal organs, tissues or other body parts or body fluids such as milk. Industrial oils and fats are those obtained in particular from animal or vegetable raw materials and for technical purposes. The used or unused, unrefined or purified oils and / or fats come especially from soap base, brown fat, yellow fat, industrial tallow, industrial lard, frying oil, animal fat, edible tallow, unrefined vegetable oils, unpurified animal oils or mixtures thereof ,
Unter „Seifengrundstoff" werden erfindungsgemäß Nebenprodukte verstanden, die bei der Verarbeitung von Pflanzenölen, insbesondere in Speiseöl-Raffinerien, erhalten werden, beispielsweise auf Basis von Sojabohnen-, Raps- oder Sonnenblumenöl. „Sei- feng rund stoff" hat einen Anteil von ungefähr 50 bis 80 Gew.-% freien Fettsäuren. „Braunes Fett" wird erfindungsgemäß als tierisches Fett enthaltendes Abfallprodukt verstanden, das einen Anteil an freien Fettsäuren 15 bis 40 Gew.-% aufweist. „Gelbes Fett" umfasst ungefähr 5 bis 15 Gew.-% freie Fettsäuren.According to the invention, "soap base material" is understood to mean by-products which are obtained in the processing of vegetable oils, in particular in edible oil refineries, for example based on soybean, rapeseed or sunflower oil. "Seefeng round cloth" has a proportion of about 50 up to 80% by weight of free fatty acids. "Brown fat" is understood according to the invention as a waste product containing animal fat, which has a content of free fatty acids 15 to 40 wt .-%. "Yellow fat" comprises about 5 to 15 wt .-% of free fatty acids.
„Industrieller Talg" und „industrielles Schweinefett" werden erfindungsgemäß als tierische Fette verstanden, die für industrielle Zwecke hergestellt werden und nach dem Trocknen oder dem nassen Schmelz-Verfahren erhalten werden, z. B. aus Schlachthaus-Abfällen. Industrieller Talg wird entsprechend der Säurezahl, d. h. dem Gehalt an freien Fettsäuren, bewertet, der z. B. 1 bis 20 Gew.-% beträgt."Industrial tallow" and "industrial lard" are understood according to the invention as animal fats, which are produced for industrial purposes and obtained after drying or wet-melting process, for. B. from slaughterhouse waste. Industrial tallow is added according to the acid number, i. H. the content of free fatty acids, evaluated, the z. B. 1 to 20 wt .-% is.
Die „tierischen Fette" umfassen insbesondere die Fett enthaltenden Abfallprodukte, die in der Verwendung von Geflügel, Vieh, Schweinen, Fische und von marinen Säugetieren, als fester Rückstand erhalten werden.In particular, the "animal fats" include the fat-containing waste products obtained in the use of poultry, livestock, pigs, fish and marine mammals as a solid residue.
Bevorzugt wird der in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte Glycerin enthaltende Strom aus ungereinigten Pflanzenölen als Ausgangsmaterial erhalten. Dabei kann von flüssigen oder von den festen Zusammensetzungen ausgegangen werden, die von pflanzlichen Ausgangsmaterialien erhalten werden, z. B. indem man diese dem Absetzen, Zentrifugieren oder Filtrieren unterwirft, in denen nur mechanischen Kräfte, wie Schwerkraft, Zentrifugalkraft oder Druck, für das Trennen des Öls von den festen Bestandteilen verantwortlich sind. Solche ungereinigten Pflanzenöle können auch Pflanzenöle sein, die durch Extraktion erhalten werden. Der Anteil der freien Fettsäuren in den ungereinigten pflanzlichen Fetten und Ölen und ist z. B. 0 bis 20 Gew.-%.The stream containing glycerol provided in step (A) of the process according to the invention is preferably obtained from unpurified vegetable oils as starting material. This can be based on liquid or of the solid compositions obtained from vegetable starting materials, for. By subjecting them to settling, centrifuging or filtering, in which only mechanical forces, such as gravity, centrifugal force or pressure, for the separation of the oil are responsible for the solid components. Such unrefined vegetable oils may also be vegetable oils obtained by extraction. The proportion of free fatty acids in the unrefined vegetable fats and oils and is z. B. 0 to 20 wt .-%.
Bevor die Pflanzenöle der Umesterung zugeführt werden, können die Pflanzenöle einem oder mehreren Behandlungsschritten unterworfen werden. So können gereinigte Pflanzenöle, z. B. Raffinate oder Semiraffinate der oben erwähnten Pflanzenöle als Ausgangsmaterialien verwendet werden.Before the vegetable oils are supplied to the transesterification, the vegetable oils can be subjected to one or more treatment steps. Thus, purified vegetable oils, eg. As raffinates or semiraffinates of the above-mentioned vegetable oils can be used as starting materials.
Besonders bevorzugt wird erfindungsgemäß ein Pflanzenöl oder ein Fett verwendet, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rapsöl, Palmöl, Sojabohnenöl, Sonnenblumenöl, Maisöl, Baumwollsamenöl, Palmkernöl, Kokosnussfett und Mischungen davon, besonders bevorzugt sind Rapsöl oder ein Gemisch, das Rapsöl enthält, bevor- zugte tierische Öle oder Fette sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Milchfett, Wollfett, Rindfleisch-Talg, Schweinefleischfett, Fischölen, Tran, etc. und Mischungen davon.According to the invention, particular preference is given to using a vegetable oil or a fat selected from the group consisting of rapeseed oil, palm oil, soybean oil, sunflower oil, corn oil, cottonseed oil, palm kernel oil, coconut fat and mixtures thereof, particular preference is given to rapeseed oil or a mixture containing rapeseed oil. Tiered oils or fats are selected from the group consisting of milk fat, wool fat, beef tallow, pork fat, fish oils, Tran, etc., and mixtures thereof.
Besonders bevorzugt umfasst die Herstellung des Glycerin enthaltenden Stroms für Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens die folgenden Schritte:The production of the glycerol-comprising stream for step (A) of the process according to the invention particularly preferably comprises the following steps:
a1 ) Bereitstellen einer Startmischung enthaltend biogene Fette und/oder Öle,a1) providing a starting mixture containing biogenic fats and / or oils,
a2) Umesterung der in der Startmischung enthaltenden Fettsäure-Triglyceride mit mindestens einem Ci-C9-Monoalcohol und gegebenenfalls Veresterung der in der Mischung vorliegenden freien Fettsäuren unter Ausbildung eines Veresterungsgemisches,a2) transesterification of the fatty acid triglycerides containing in the starting mixture with at least one C 1 -C 9 monoalcohol and optionally esterification of the free fatty acids present in the mixture to form an esterification mixture,
a3) Auftrennung des Veresterungsgemisches, um wenigstens eine mit Biodiesel an- gereicherte Fraktion und wenigstens eine mit Glycerin angereicherte Fraktion zu erhalten,a3) separation of the esterification mixture to obtain at least one biodiesel-enriched fraction and at least one glycerol-enriched fraction,
a4) gegebenenfalls Aufarbeitung der wenigstens einen mit Glycerin angereichertena4) if appropriate, workup of the at least one glycerol-enriched
Fraktion.Fraction.
Schritt a1 ):Step a1):
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst Bereitstellen einer Startmischung enthaltend biogene Fette und/oder Öle gemäß Schritt a1 ) mindestens einen Reinigungs- schritt. Für die Reinigung kann die fett- und/oder ölhaltige Startmischung mindestens einem für Fette und Öle geeignete Reinigungsverfahren unterworfen werden, wie Klärung, Filtration, Aufbereitung mit Bleicherden oder Aufarbeitung mit Säuren oder Basen, zur Abtrennung von Verunreinigungen wie Proteine, Phosphatide und Schlämme. Möglich ist auch eine Kombination der genannten Verfahren.In a preferred embodiment, provision of a starting mixture containing biogenic fats and / or oils according to step a1) comprises at least one purification step. For cleaning, the fat and / or oil-containing starting mixture may be at least be subjected to a purification process suitable for fats and oils, such as clarification, filtration, treatment with bleaching earth or working up with acids or bases, for the separation of impurities such as proteins, phosphatides and sludges. Also possible is a combination of the mentioned methods.
Schritt a2):Step a2):
Mindestens ein d-Cg-Monoalkohol, insbesondere mindestens ein d-C4-Monoalkohol wird für die Umesterung der Fettsäure-Triglyceride vorzugsweise verwendet. Die Ver- wendung von Methanol oder Ethanol ist besonders bevorzugt. Die Umesterung des Fettsäure-Triglyceride kann durch säurehaltige oder vorzugsweise basische Katalyse erfolgen. Geeignete Säuren sind z. B. Mineralsäuren, wie HCl, H2SO4 oder H3PO4. Bevorzugt wird mindestens eine Base als Katalysator verwendet. Bevorzugte Basen sind Alkalimetallhydroxide wie NaOH, KOH, Erdalkalimetallhydroxide wie Ca(OH)2, Alkali- und Erdalkalimetall-d-Ce-alkoholate wie NaOCH3, KOCH3, Na(OCH2CH2) und Ca(OCH2CH2)2 und Gemische davon. NaOH, KOH oder NaOCH3 werden besonders bevorzugt verwendet.At least one d-Cg monoalcohol, in particular at least one dC 4 monoalcohol, is preferably used for the transesterification of the fatty acid triglycerides. The use of methanol or ethanol is particularly preferred. The transesterification of the fatty acid triglycerides can be carried out by acidic or preferably basic catalysis. Suitable acids are, for. For example, mineral acids such as HCl, H 2 SO 4 or H 3 PO 4 . At least one base is preferably used as the catalyst. Preferred bases are alkali metal hydroxides such as NaOH, KOH, alkaline earth metal hydroxides such as Ca (OH) 2 , alkali metal and alkaline earth metal d-Ce alkoxides such as NaOCH 3 , KOCH 3 , Na (OCH 2 CH 2 ) and Ca (OCH 2 CH 2 ) 2 and mixtures thereof. NaOH, KOH or NaOCH 3 are particularly preferably used.
Die Menge der verwendeten Base liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 5 Gew.-%, basierend auf der Menge der verwendeten Fettsäure-Triglyceride.The amount of the base used is generally in the range of 0.1 to 10 wt%, preferably 0.2 to 5 wt%, based on the amount of the fatty acid triglycerides used.
Die Base wird vorzugsweise in Form einer wässrigen oder einer alkoholischen, besonders bevorzugt einer alkoholischen, Lösung verwendet. Eine Lösung von NaOCH3 in Methanol wird für die Umesterung vorzugsweise verwendet.The base is preferably used in the form of an aqueous or an alcoholic, more preferably an alcoholic, solution. A solution of NaOCH 3 in methanol is preferably used for the transesterification.
Die Umesterung erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 20 bis 150 0C, besonders bevorzugt 30 bis 95 0C.The transesterification is preferably carried out at a temperature of 20 to 150 0 C, more preferably 30 to 95 0 C.
Die Umesterung erfolgt in dem Fachmann bekannten üblichen Vorrichtungen, bevorzugt kontinuierlich, besonders bevorzugt in einer Kolonne. Bevorzugt wird dabei im Allgemeinen eine hoch siedende Phase, angereichert mit dem basischen Katalysator, mit nicht umgesetzten Monoalkohol und Glycerin, das in der Umesterung gebildet wird, und eine niedrig siedende Phase, die mit dem Umesterungsprodukt angereichert ist, erhalten. Wenn das Umesterungsprodukt noch Triglyceride enthält, die nicht um- geestert worden sind, können diese abgetrennt oder einer weiteren Umesterungs-Stufe unterworfen werden.The transesterification takes place in conventional apparatus known to those skilled in the art, preferably continuously, more preferably in a column. A high-boiling phase enriched with the basic catalyst, with unreacted monoalcohol and glycerol, which is formed in the transesterification, and a low-boiling phase, which is enriched with the transesterification product, is generally obtained in this case. If the transesterification product still contains triglycerides which have not been transesterified, these may be separated or subjected to a further transesterification stage.
Das aus der Umesterung erhaltene Gemisch wird dann bevorzugt einer Trocknungs- einheit zugeführt, um Restmengen an Wasser zu entfernen. Nach dem Trocknen liegt das bevorzugt gewünschte Endprodukt „Biodiesel" in gereinigter Form vor, und kann direkt verwendet werden.The mixture obtained from the transesterification is then preferably fed to a drying unit in order to remove residual amounts of water. After drying lies the preferred desired end product "biodiesel" in purified form, and can be used directly.
Die gegebenenfalls vorliegenden freien Fettsäuren werden vorzugsweise mit dem glei- chen d-Cg-Monoalcohol verestert, der für die Umesterung der Fettsäure-Triglyceride verwendet wird. Die Veresterung der freien Fettsäuren kann vor, während oder nach der Umesterung der Fettsäure-Triglyceride erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Veresterung der freien Fettsäuren vor der Umesterung der Fettsäure-Triglyceride. Die Veresterung der freien Fettsäuren kann durch basische oder vorzugsweise saure Katalyse erfolgen. Geeignete Säuren sind die oben erwähnten Mineralsäuren, wie HCl, H2SO4 oder H3PO4, para-Toluol-sulfonsäure, etc. Die Veresterung erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 20 bis 95 0C, insbesondere 40 bis 80 0C. Die Veresterung erfolgt in üblichen und dem Fachmann bekannten Vorrichtungen, beispielsweise einer Kolonne.The optionally present free fatty acids are preferably esterified with the same d-Cg monoalcohol which is used for the transesterification of the fatty acid triglycerides. The esterification of the free fatty acids can take place before, during or after the transesterification of the fatty acid triglycerides. In a preferred embodiment, the esterification of the free fatty acids takes place before the transesterification of the fatty acid triglycerides. The esterification of the free fatty acids can be carried out by basic or preferably acid catalysis. Suitable acids are the above-mentioned mineral acids, such as HCl, H 2 SO 4 or H 3 PO 4 , para-toluene-sulfonic acid, etc. The esterification is preferably carried out at a temperature of 20 to 95 0 C, especially 40 to 80 0 C. The esterification takes place in customary and known to the expert devices, such as a column.
Schritt a3):Step a3):
Während oder nach der Umesterung und/oder der Veresterung wird das Veresterungsgemisch aufgetrennt, um wenigstens eine mit Biodiesel angereicherte Fraktion und wenigstens eine mit Glycerin angereicherte Fraktion zu erhalten. Diese Auftrennung erfolgt vorzugsweise durch die herkömmlichen Destillations-Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind. Geeignete Destillations-Vorrichtungen sind die oben erwähnten.During or after transesterification and / or esterification, the esterification mixture is separated to obtain at least one biodiesel-enriched fraction and at least one glycerol-enriched fraction. This separation is preferably carried out by the conventional distillation methods known to those skilled in the art. Suitable distillation apparatuses are those mentioned above.
Schritt a4):Step a4):
Die wenigstens eine mit Glycerin angereicherte Fraktion, die in Schritt a3) erhalten wird, kann gegebenenfalls mindestens einem Aufarbeitungs-Schritt unterworfen werden. Dieser umfasst z. B. die Entfernung von unerwünschten Bestandteilen wie Salze und von Bestandteilen, die nachteilig die katalytische Hydrierung oder die Entfernung von Wasser oder, wenn vorliegend, des organischen Lösungsmittels, beeinflussen. Bezüglich der möglichen Verfahren in Schritt a4) wird auf das oben Gesagte verwiesen.The at least one glycerol-enriched fraction obtained in step a3) may optionally be subjected to at least one work-up step. This includes z. For example, the removal of undesirable components such as salts and components that adversely affect the catalytic hydrogenation or the removal of water or, if present, the organic solvent. With regard to the possible methods in step a4), reference is made to the above.
In dem Glycerinstrom G1 , welcher in Schritt (A) eingesetzt wird, ist gegebenenfalls Wasser enthalten. Bevorzugt weist der Glycerinstrom G1 einen Wassergehalt von weniger als 30 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 20 Gew.-%, beispielsweise 8 bis 12 Gew.-%, insbesondere 10 Gew.-%, auf. Verfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise Karl Fischer Titration. Die Verwendung eines Glycerinstromes G1 mit einem Wassergehalt im Bereich von weniger als 30 Gew.-%, bevorzugt weniger als 20 Gew.-%, erlaubt die Herstellung von 1 ,2-Propandiol mit hohen Ausbeuten und einer hohen Selektivität in dem Temperatur- und Druckbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens (Schritt (C)). Die Hydrierung von Glycerinströmen G1 , welche im Wesentlichen nicht wasserfrei sind, insbesondere von Strömen, welche einen höheren Wassergehalt als Glycerin-Monohydrat aufweisen, ist jedoch erfindungsgemäß ebenfalls mit hohen Ausbeuten und einer hohen Selektivität möglich. Die Verwendung von Glycerinströmen G1 , die mehr Wasser enthalten als beschrieben, beispielsweise mehr als 20 Gew.-%, ist jedoch aufgrund der verringerten Raum-Zeit-Ausbeute wirtschaftlich weniger bevorzugt. Davon abgesehen kann ein Wassergehalt im Bereich von 3 bis 30 Gew.-% vorteilhaft für die rheologischen Eigenschaften während der Hydrierung sein.The glycerol stream G1 used in step (A) optionally contains water. The glycerol stream G1 preferably has a water content of less than 30% by weight, more preferably less than 20% by weight, for example 8 to 12% by weight, in particular 10% by weight. Methods for determining the water content are known in the art, for example Karl Fischer titration. The use of a glycerol stream G1 having a water content in the range of less than 30 wt .-%, preferably less than 20 wt .-%, allows the production of 1, 2-propanediol with high yields and high selectivity in the temperature and pressure range of the method according to the invention (step (C)). The hydrogenation of glycerol streams G1, which are essentially not anhydrous, in particular of streams which have a higher water content than glycerol monohydrate, but according to the invention is also possible with high yields and high selectivity. The use of glycerol streams G1 which contain more water than described, for example more than 20% by weight, is however economically less advantageous owing to the reduced space-time yield. Apart from that, a water content in the range of 3 to 30 wt .-% may be advantageous for the rheological properties during the hydrogenation.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher ein Glycerinstrom G1 in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt, welcher einen Wassergehalt von 3 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20 Gew.-% aufweist, jeweils bezogen auf den gesamten Strom G1 , beispielsweise um die Viskosität der Reaktionsmischung während der Hydrierung zu senken.In a preferred embodiment, therefore, a glycerol stream G1 is used in step (A) of the process according to the invention, which has a water content of 3 to 30 wt .-%, preferably 5 to 20 wt .-%, each based on the total current G1, for example to lower the viscosity of the reaction mixture during hydrogenation.
Der Glycerinstrom G1 kann im Allgemeinen wenigstens ein weiteres, bevorzugt ein Glycerin-mischbares, und daher auch Wasser-mischbares, organisches Lösungsmittel anstelle von oder in Kombination mit Wasser enthalten. Der Glycerinstrom G1 , welcher in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, hat im Allgemeinen einen Gesamtlösungsmittelgehalt von weniger als 20 Gew.-%, bevorzugt weniger als 15 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 10 Gew.-% und insbesondere bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf den gesamten Glycerinstrom G1.The glycerol stream G1 can generally contain at least one further, preferably a glycerol-miscible, and therefore also water-miscible, organic solvent instead of or in combination with water. The glycerol stream G1 used in step (A) of the process according to the invention generally has a total solvent content of less than 20% by weight, preferably less than 15% by weight, very preferably less than 10% by weight and in particular preferably less than 5% by weight, in each case based on the total glycerol flow G1.
Werden erfindungsgemäß Lösungsmittelmischungen, welche Wasser und wenigstens ein weiteres Glycerin- oder Wasser-mischbares organisches Lösungsmittel enthalten, verwendet, so ist der Anteil des organischen Lösungsmittels bevorzugt kleiner als 50 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner als 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Lösungsmittel.If according to the invention solvent mixtures which comprise water and at least one further glycerol or water-miscible organic solvent are used, the proportion of the organic solvent is preferably less than 50% by weight, more preferably less than 20% by weight, in each case on the total amount of solvent.
Geeignete Glycerin-mischbare organische Lösungsmittel sind Ci-C4-Alkohole, bei- spielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, tert-Butanol, Po- lyole, sowie Mono- und Dialkylether davon, cyclische Ether, beispielsweise Dioxan und Tetrahydrofuran etc. Andere geeignete Lösungsmittel sind aromatische Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Benzol, Toluol oder die XyIoIe. Bevorzugte organische Lösungsmittel sind CrC4-AIkOhOIe, bevorzugt Methanol und/oder Ethanol, und Mischungen davon mit Wasser. Ein besonders bevorzugter Glycerinstrom G1 , welcher in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, enthält keine organischen Lösungsmittel, d. h. in dem erfindungsgemäß eingesetzten Glycerinstrom G1 beträgt der Gehalt an organi- sehen Lösungsmitteln besonders bevorzugt weniger als 4 Gew.-%, bevorzugt weniger als 2 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 1 Gew.-%. Analytische Methoden zur Bestimmung des Gehaltes an organischen Lösungsmitteln sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise Gaschromatographie GC oder High Performance Liquid Chroma- tography HPLC.Suitable glycerol-miscible organic solvents are C 1 -C 4 -alcohols, for example methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, tert-butanol, polyols, and mono- and dialkyl ethers thereof, cyclic ethers For example, dioxane and tetrahydrofuran, etc. Other suitable solvents are aromatic hydrocarbons, for example benzene, toluene or the xylene. Preferred organic solvents are CrC 4 -AlkOhOIe, preferably methanol and / or ethanol, and mixtures thereof with water. A particularly preferred glycerol stream G1 used in step (A) of the process according to the invention contains no organic solvents, ie in the glycerol stream G1 used according to the invention the content of organic solvents is more preferably less than 4% by weight, preferably less as 2% by weight, more preferably less than 1% by weight. Analytical methods for determining the content of organic solvents are known to the person skilled in the art, for example gas chromatography GC or high performance liquid chromatography to HPLC.
Der in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte Glycerinstrom G1 weist im Allgemeinen einen Schwefelgehalt von 0,1 bis 20 ppm, bevorzugt 0,1 bis 5 ppm, auf. In dem Glycerinstrom G1 liegt die genannte Menge an Schwefel bevorzugt in Schwefel enthaltenden Verbindungen vor, beispielsweise als organische Schwefel ent- haltende Verbindungen, beispielsweise Schwefel enthaltende Aminosäuren wie Cystein und/oder Methionin, oder als anorganische Schwefel enthaltende Verbindungen, beispielsweise Sulfate oder Sulfide.The glycerol stream G1 provided in step (A) of the process according to the invention generally has a sulfur content of 0.1 to 20 ppm, preferably 0.1 to 5 ppm. In the glycerol stream G1, the said amount of sulfur is preferably present in sulfur-containing compounds, for example as organic sulfur-containing compounds, for example sulfur-containing amino acids such as cysteine and / or methionine, or as inorganic sulfur-containing compounds, for example sulfates or sulfides.
Der in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte Glycerinstrom G1 kann neben Schwefel gegebenenfalls weitere Stoffe als Verunreinigung enthalten, beispielsweise anorganische Salze, beispielsweise NaCI, KCl. Diese liegen beispielsweise in Mengen von 0 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Strom G1 , vor.The glycerol stream G1 provided in step (A) of the process according to the invention may, in addition to sulfur, optionally contain further substances as impurity, for example inorganic salts, for example NaCl, KCl. These are for example in amounts of 0 to 5 wt .-%, based on the current G1, before.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Glycerinstrom G1 , bevor dieser in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt wird, zunächst wenigstens einem Aufarbeitungsschritt zugeführt. Diese(r) Vorbehandlungsschritt(e) um- fasst/umfassen beispielsweise wenigstens einen Reinigungsschritt zur Entfernung ungewünschter Komponenten. Des Weiteren umfasst/umfassen diese(r) Vorbehand- lungsschritt(e) auch die Senkung des Gehalts an Wasser und/oder, falls vorhanden, an organischen Lösungsmitteln, beispielsweise um die oben angegebenen bevorzugten Gehalte zu erreichen. Abhängig vom Ursprung des Glycerinstromes G1 , kann dieser neben den Schwefel enthaltenden Verbindungen anorganische Salze als ungewünschte Komponenten enthalten. Diese können von dem Glycerinstrom G1 beispielsweise durch entsprechende Aufarbeitungsschritte, beispielsweise thermische Aufarbeitung, beispielsweise mit einem Sambay-Verdampfer, entfernt werden.In a preferred embodiment, before it is provided in step (A) of the process according to the invention, the glycerol stream G1 is first fed to at least one work-up step. This pretreatment step (s) includes, for example, at least one purification step to remove unwanted components. Further, this pretreatment step (s) also includes lowering the level of water and / or, if present, organic solvents, for example, to achieve the preferred levels specified above. Depending on the origin of the glycerol stream G1, this may contain, in addition to the sulfur-containing compounds, inorganic salts as undesired components. These can be removed from the glycerol stream G1, for example by appropriate work-up steps, for example thermal work-up, for example with a Sambay evaporator.
Bevorzugt wird der Strom G1 destillativ behandelt, um einen Strom G1 zu erhalten, der im Wesentlichen keine anorganischen Salze enthält. Weitere Vorbehandlungsschritte, denen der Glycerinstrom G1 unterworfen werden kann, sind beispielsweise Destillation, Adsorption, lonenaustausch, Membranen- Trennungsverfahren, Kristallisation oder Extraktion oder eine Kombination von zwei oder mehr dieser Methoden, um einen Glycerinstrom G1 zu erhalten, der den Anforde- rungen des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht. Diese Verfahren sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in WO 2007/099161 A1 beschrieben.Preferably, the stream G1 is treated by distillation to obtain a stream G1 which contains substantially no inorganic salts. Further pretreatment steps to which the glycerol stream G1 may be subjected are, for example, distillation, adsorption, ion exchange, membrane separation, crystallization or extraction, or a combination of two or more of these methods, to obtain a glycerol stream G1 satisfying the requirements of the present invention Method corresponds. These methods are known to the person skilled in the art and are described, for example, in WO 2007/099161 A1.
Der erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Glycerinstrom G1 kann auch saure Verbindungen enthalten. Ein Maß für den Gehalt an sauren Verbindungen ist die Versei- fungszahl, die nach dem Fachmann bekannten Verfahren bestimmt werden kann. Im Allgemeinen weist der in Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Glycerinstrom G1 eine Verseifungszahl von 0,1 bis 10 mg KOH/g, bevorzugt 0,1 bis 5 mg KOH/g, besonders bevorzugt 0,1 bis 3 mg KOH/g, auf.The glycerol stream G1 preferably used according to the invention may also contain acidic compounds. A measure of the content of acidic compounds is the Versei- number, which can be determined by methods known in the art. In general, the glycerol stream G1 used in step (A) of the process according to the invention has a saponification number of 0.1 to 10 mg KOH / g, preferably 0.1 to 5 mg KOH / g, particularly preferably 0.1 to 3 mg KOH / g , on.
Schritt (B):Step (B):
Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Entschwefelung des Glyce- rinstroms G1 aus Schritt (A) durch Hydrierung mit Wasserstoff bei einem Druck von 50 bis 300 bar in Gegenwart eines Katalysators, um einen Glycerinstrom G2 zu erhalten.Step (B) of the process according to the invention comprises the desulfurization of the glycerol stream G1 from step (A) by hydrogenation with hydrogen at a pressure of 50 to 300 bar in the presence of a catalyst in order to obtain a glycerol stream G2.
Die Entschwefelung gemäß Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens dient dazu, den Gehalt an Schwefel enthaltenden Verbindungen zu senken. Die Senkung des Schwefelgehalts ist von Vorteil, da der in der Hydrierung zu 1 ,2-Propandiol eingesetzte Katalysator durch die Gegenwart von Schwefel geschädigt wird, und somit eine einge- schränkte Aktivität aufweist. Die Abtrennung von Schwefel aus dem Eduktstrom trägt somit dazu bei, dass die Aktivität und die Standzeit des Hydrierungskatalysators erhöht werden.The desulfurization according to step (B) of the process according to the invention serves to lower the content of sulfur-containing compounds. The reduction of the sulfur content is advantageous because the catalyst used in the hydrogenation to 1, 2-propanediol is damaged by the presence of sulfur, and thus has a limited activity. The separation of sulfur from the reactant stream thus contributes to increasing the activity and the service life of the hydrogenation catalyst.
Geeignete Katalysatoren, welche in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können, umfassen im Allgemeinen dem Fachmann bekannte Metallkomponenten, die beispielsweise ausgewählt sind aus den Gruppen 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 und 12 des Periodensystems der Elemente (neue lUPAC-Nomanklatur).Suitable catalysts which can be used in step (B) of the process according to the invention generally comprise metal components known to the person skilled in the art, which are selected, for example, from groups 6, 7, 8, 9, 10, 11 and 12 of the Periodic Table of the Elements ( new IUPAC nominee).
Daher betrifft die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform das erfindungsgemäßes Verfahren, wobei in Schritt (B) ein Katalysator eingesetzt wird, umfassend wenigstens eine Metallkomponente, ausgewählt aus den Gruppen 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 und/oder 12 des Periodensystems der Elemente (neue lUPAC-Nomanklatur). Insbesondere sind die in dem in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Katalysator vorliegenden Metalle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mo, Ni, Cu, Ag, Zn und Mischungen davon.Therefore, in a preferred embodiment, the present invention relates to the process according to the invention, wherein in step (B) a catalyst is used comprising at least one metal component selected from the groups 6, 7, 8, 9, 10, 11 and / or 12 of the Periodic Table of the Elements (new IUPAC nomenclature). In particular, the metals present in the catalyst used in step (B) of the process according to the invention are selected from the group consisting of Mo, Ni, Cu, Ag, Zn and mixtures thereof.
Der Katalysator in Schritt (B) kann in oxidierter Form, reduzierter Form oder in Form einer Mischung umfassend oxidierte und reduzierte Anteile, eingesetzt werden. Das aktive Element des Katalysators gemäß Schritt (B) kann auf einem Trägermaterial oder ungeträgert eingesetzt werden.The catalyst in step (B) can be used in oxidized, reduced form or in the form of a mixture comprising oxidized and reduced fractions. The active element of the catalyst according to step (B) can be used on a support material or unsupported.
Geeignete Trägermaterialien sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Graphit, Ruß, AI2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, SiC, Silikate, Zeolithe, tonartige Erde, z. B. Bentonit, und Mischungen davon.Suitable support materials are for example selected from the group consisting of activated carbon, graphite, carbon black, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SiC, silicates, zeolites, clay-like earth, z. B. bentonite, and mixtures thereof.
Das Aufbringen der wenigstens einen Metallkomponente und gegebenenfalls weiteren Komponenten auf das Trägermaterial kann nach dem Fachmann bekannten Verfahren, beispielsweise durch Co-Ausfällen oder Imprägnierung, erfolgen.The application of the at least one metal component and optionally further components to the support material can be carried out by methods known to the person skilled in the art, for example by co-precipitation or impregnation.
Der in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Katalysator kann im Allgemeinen in jeder dem Fachmann bekannten Form eingesetzte werden, beispiels- weise als Kugeln, Ringe, Zylinder, Quader und/oder andere geometrische Körper. Nicht geträgerte Katalysatoren können durch dem Fachmann bekannte Formgebungsprozesse geformt werden, z. B. Extrudierung, Tablettierung, etc. Die Form der geträ- gerten Katalysatoren gemäß Schritt (B) wird im Allgemeinen durch die Form des Trägermaterials vorgegeben.The catalyst used in step (B) of the process according to the invention can generally be used in any form known to those skilled in the art, for example as spheres, rings, cylinders, cuboids and / or other geometric bodies. Unsupported catalysts may be formed by shaping processes known to those skilled in the art, e.g. Extrusion, tableting, etc. The shape of the supported catalysts of step (B) is generally dictated by the shape of the support material.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Kupfer-enthaltender Katalysator eingesetzt. Dieser kann geträ- gert oder nicht geträgert sein. Der Katalysator kann in Form einer einheitlichen Zusammensetzung, als imprägnierter Katalysator, beschichteter Katalysator oder gefällter Katalysator verwendet werden.In a particularly preferred embodiment, a copper-containing catalyst is used in step (B) of the process according to the invention. This may be supported or not supported. The catalyst can be used in the form of a uniform composition, as impregnated catalyst, coated catalyst or precipitated catalyst.
Allgemein ist eine große Anzahl von Kupfer-enthaltenden Katalysatoren, welche zusätzlich wenigstens ein weiteres Element aus den Gruppen 1 bis 15 des Periodensystems und Lanthanide (neue lUPAC-Nomenklatur) enthalten können, für Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Besonders bevorzugte weitere Elemente sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ca, Mg, AI, La, Ti, Zr, Cr, Mo, W, Mn, Ni, Co, Zn und Mischungen davon.In general, a large number of copper-containing catalysts which may additionally contain at least one further element from groups 1 to 15 of the periodic table and lanthanides (new IUPAC nomenclature) are suitable for step (B) of the process according to the invention. Particularly preferred further elements are selected from the group consisting of Ca, Mg, Al, La, Ti, Zr, Cr, Mo, W, Mn, Ni, Co, Zn and mixtures thereof.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Ver- fahrens ein skelettartiger Katalysator oder ein Metallschwamm-Katalysator eingesetzt, beispielsweise bekannt als „Raney-Katalysatoren". Bevorzugte Raney-Katalysatoren umfassen insbesondere Raney-Kupfer und Kupfer-enthaltende Metall-Legierungen in Form eines Raney-Katalysators.In a preferred embodiment, a skeletal catalyst or a metal sponge catalyst is used in step (B) of the process according to the invention, for example, known as "Raney catalysts." Preferred Raney catalysts include, in particular, Raney copper and copper-containing metal alloys in the form of a Raney catalyst.
Raney-Katalysatoren, die als Metallkomponente wenigstens 95 %, besonders bevorzugt wenigstens 99 %, Kupfer enthalten, sind bevorzugt. Verfahren zur Herstellung von Raney-Katalysatoren sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise beschrieben in DE-A-43 35 360, DE-A-43 45 265, DE-A-44 46 907 und EP-A-842-699.Raney catalysts containing at least 95%, more preferably at least 99%, copper as the metal component are preferred. Processes for the preparation of Raney catalysts are known to the person skilled in the art and are described, for example, in DE-A-43 35 360, DE-A-43 45 265, DE-A-44 46 907 and EP-A-842-699.
Bevorzugte Katalysatoren, die in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können, umfassen die folgenden Metalle bzw. Kombinationen von Metallen in oxidischer Form, reduzierter Form (elementarer Form) oder einer Kombination davon. Metalle, welche in mehr als einer Oxidationsstufe stabil sind, können als Ganzes in einer Oxidationsstufe eingesetzt werden oder in einer Kombination von unter- schiedlichen Oxidationsstufen.Preferred catalysts which can be used in step (B) of the process according to the invention include the following metals or combinations of metals in oxidic form, reduced form (elementary form) or a combination thereof. Metals which are stable in more than one oxidation state can be used as a whole in an oxidation state or in a combination of different oxidation states.
1. Cu1. Cu
2. Cu, Ti2. Cu, Ti
3. Cu, Zr3. Cu, Zr
4. Cu, Mn4. Cu, Mn
5. Cu, AI5. Cu, AI
6. Cu, Ni, Mn6. Cu, Ni, Mn
7. Cu, AI, wenigstens ein weiteres Metall ausgewählt aus La, W, Mo, Mn, Zn, Ti, Zr,7. Cu, Al, at least one further metal selected from La, W, Mo, Mn, Zn, Ti, Zr,
Sn, Ni, CoSn, Ni, Co
8. Cu, Zn, Zr8. Cu, Zn, Zr
9. Cu, Zr, Ca9. Cu, Zr, Ca
10. Cu, Cr, C10. Cu, Cr, C
1 1. Cu, AI, Mn, gegebenenfalls Zr.1 1. Cu, Al, Mn, optionally Zr.
Im Allgemeinen können alle Trägermaterialien, die dem Fachmann bekannt sind, eingesetzt werden, beispielsweise Siliciumdioxid (Quarz), Porzellan, Magnesiumoxid, Zinnoxid, Siliciumcarbid, TiC>2 (Rutil und/oder Anatas), ZrC>2, AI2O3, Aluminiumsilikat, Steatit (Magnesiumsilikat), Zirkoniumsilikat, Cersilikat oder Mischungen davon. Besonders bevorzugte Trägermaterialien sind Alumina und Silica. Silica-Materialien mit un- terschiedlichem Ursprung bzw. Herstellungsverfahren, beispielsweise pyrogen oder nass-chemisch hergestelltes Silica, wie Silica-Gele, Aero-Gele oder gefälltes Silica, können als Silica-Trägermaterial für den in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Katalysator verwendet werden. Als weitere besonders bevorzugte Ausführungsform kann in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Katalysator eingesetzt werden, der Kupfer in oxidischer Form und gegebenenfalls zusätzlich in elementarer Form, aufweist. In dieser Ausführungsform enthält der in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Kataly- sator bevorzugt wenigstens 23 Gew.-%, insbesondere bevorzugt wenigstens 35 Gew.- %, Kupfer in oxidischer und/oder elementarer Form, basierend auf dem Gesamtgewicht des Katalysators.In general, all support materials known to those skilled in the art can be used, for example silica (quartz), porcelain, magnesium oxide, tin oxide, silicon carbide, TiC> 2 (rutile and / or anatase), ZrC> 2 , Al 2 O 3 , aluminum silicate, Steatite (magnesium silicate), zirconium silicate, cersilicate or mixtures thereof. Particularly preferred support materials are alumina and silica. Silica materials of different origin or production process, for example pyrogenically or wet-chemically produced silica, such as silica gels, aerogels or precipitated silica, can be used as silica support material for the catalyst used in step (B) of the process according to the invention be used. As a further particularly preferred embodiment, in step (B) of the process according to the invention a catalyst can be used which comprises copper in oxidic form and optionally additionally in elemental form. In this embodiment, the catalyst used in step (B) of the process according to the invention preferably contains at least 23% by weight, particularly preferably at least 35% by weight, of copper in oxidic and / or elemental form, based on the total weight of the catalyst.
Verfahren zur Herstellung solcher Katalysatoren sind dem Fachmann bekannt, insbe- sondere Imprägnierung des Trägermaterials mit Lösungen der Katalysator- Komponenten, welche dann in die katalytisch aktive Form durch thermische Behandlung, Zersetzung und/oder Reduktion überführt werden. Geeignete Verfahren zur Herstellung solcher Katalysatoren sind beispielsweise in WO 2007/099161 offenbart.Methods for producing such catalysts are known to the person skilled in the art, in particular impregnation of the support material with solutions of the catalyst components, which are then converted into the catalytically active form by thermal treatment, decomposition and / or reduction. Suitable processes for preparing such catalysts are disclosed, for example, in WO 2007/099161.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Katalysator eingesetzt, enthaltend neben Kupfer bevorzugt ein weiteres Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AI, La, W, Mo, Ti, Zr und Mischungen davon, besonders bevorzugt in oxidischer Form.In a particularly preferred embodiment, a catalyst is used in step (B) of the process according to the invention, preferably containing, in addition to copper, another metal selected from the group consisting of Al, La, W, Mo, Ti, Zr and mixtures thereof, more preferably in oxidic Shape.
Die Zusammensetzung des Katalysators gemäß Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Allgemeinen so, dass der Anteil an Kupferoxid im Bereich von 40 bis 90 Gew.-%, der Gehalt der Oxide von La, W, Mo, Ti und/oder oder Zr im Bereich von 0 bis 50 Gew.-% und der Gehalt an Aluminiumoxid bis zu 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, beträgt. Die Gesamtmasse der genannten Metalloxide beträgt dabei wenigstens 80 Gew.-% des Katalysators, wobei die fehlenden Gew.-% Materialien ausmachen, die nicht unter die oben genannten oxidischen Verbindungen fallen, beispielsweise elementares Kupfer in einer Menge von bis zu 15 Gew.-%.The composition of the catalyst according to step (B) of the process according to the invention is generally such that the proportion of copper oxide in the range of 40 to 90 wt .-%, the content of the oxides of La, W, Mo, Ti and / or Zr in the range of 0 to 50 wt .-% and the content of alumina up to 50 wt .-%, each based on the total weight of the catalyst. The total mass of said metal oxides is at least 80 wt .-% of the catalyst, the missing wt .-% of materials that do not fall under the above-mentioned oxidic compounds, for example, elemental copper in an amount of up to 15 wt .-% ,
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Katalysator eingesetzt umfassend ein oxidisches Material, enthaltendIn a particularly preferred embodiment, a catalyst is used in step (B) of the process according to the invention comprising an oxidic material containing
(a) Kupferoxid in einer Menge von 50 < x < 80 Gew.-%, bevorzugt 55 < x < 75 Gew.-%,(a) copper oxide in an amount of 50 <x <80% by weight, preferably 55 <x <75% by weight,
(b) Aluminiumoxid in einer Menge von 15 < y < 35 Gew.-%, bevorzugt 20 < y < 30 Gew.-%, und (c) wenigstens eines der Oxide von La, W, Mo, Ti oder Zr, bevorzugt von La und/oder W, in einer Menge von 3 < z < 20 Gew.-%, bevorzugt 3 < z < 15 Gew.-%, in jedem Fall bezogen auf das Gesamtgewicht des oxidischen Materials nach Calcinierung, wobei 80 ≤ x + y +z < 100 Gew.-%, bevorzugt 95 < x + y + z < 100 Gew.-% gilt.(b) alumina in an amount of 15 <y <35% by weight, preferably 20 <y <30% by weight, and (c) at least one of the oxides of La, W, Mo, Ti or Zr, preferably of La and / or W, in an amount of 3 <z <20% by weight, preferably 3 <z <15% by weight , in each case based on the total weight of the oxidic material after calcination, wherein 80 ≦ x + y + z <100 wt .-%, preferably 95 <x + y + z <100 wt .-% applies.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (B) ein Katalysator eingesetzt, der der folgenden allgemeinen Formel CuOm(AI2Os)n(La2O3)O entspricht, wobeiIn a particularly preferred embodiment of the process according to the invention, a catalyst is used in step (B), which corresponds to the following general formula CuOm (Al 2 Os) n (La 2 O 3 ) O, where
m 0,55 bis 0,85, bevorzugt 0,60 bis 0,75, besonders bevorzugt 0,60 bis 0,70, n 0,15 bis 0,30, bevorzugt 0,18 bis 0,28, besonders bevorzugt 0,20 bis 0,25 und o 0,01 bis 0,10, bevorzugt 0,02 bis 0,08, besonders bevorzugt 0,03 bis 0,06m 0.55 to 0.85, preferably 0.60 to 0.75, particularly preferably 0.60 to 0.70, n 0.15 to 0.30, preferably 0.18 to 0.28, particularly preferably 0, 20 to 0.25 and 0.01 to 0.10, preferably 0.02 to 0.08, particularly preferably 0.03 to 0.06
bedeuten, wobei die Summe von m, n und o jeweils 1 ist.mean, where the sum of m, n and o is 1 each.
Vor Beginn der Entschwefelung gemäß Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der eingesetzte Katalysator bevorzugt durch Behandlung mit Wasserstoff in situ reduziert. Dies geschieht bevorzugt unter den Bedingungen, die auch in Schritt (B) vorliegen.Before the start of the desulfurization according to step (B) of the process according to the invention, the catalyst used is preferably reduced in situ by treatment with hydrogen. This is preferably done under the conditions that are also present in step (B).
Der Katalysator, der in Schritt (B) bevorzugt eingesetzt wird, kann im Allgemeinen in dem Fachmann an sich bekannter Weise in dem Reaktor angeordnet werden, beispielsweise als Festbett.The catalyst which is preferably used in step (B) can generally be arranged in the reactor in a manner known per se in the art, for example as a fixed bed.
Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Allgemeinen in jedem dem Fachmann für die Durchführung derartiger Reaktion als geeignet bekannten Reaktor erfolgen, beispielsweise ein Schachtreaktor, der in Riesel- oder Sumpffahrweise betrieben werden kann.Step (B) of the process according to the invention can generally be carried out in any reactor known to the person skilled in the art for carrying out such a reaction, for example a shaft reactor which can be operated in trickle or bottom mode.
Die Entschwefelung gemäß Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem Druck von 50 bis 200 bar, bevorzugt 100 bis 250 bar, insbesondere bevorzugt 150 bis 220 bar, durchgeführt. Durch diesen im Vergleich zum Stand der Technik hohen Druck, gelingt es, den Glycerinstrom G1 in kurzer Zeit nahezu vollständig von Schwefel enthaltenden Verbindungen zu befreien.The desulfurization according to step (B) of the process according to the invention is carried out at a pressure of 50 to 200 bar, preferably 100 to 250 bar, particularly preferably 150 to 220 bar. By this compared to the prior art high pressure, it is possible to almost completely free the Glycerinstrom G1 in a short time of sulfur-containing compounds.
Die Entschwefelung gemäß Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Temperatur von 100 bis 300 0C, bevorzugt 120 bis 250 0C, insbesondere bevorzugt 160 bis 220 0C, durchgeführt. Die Entschwefelung durch Hydrierung gemäß Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Gegenwart von Wasserstoff as Reduktionsmittel durchgeführt.The desulfurization according to step (B) of the process according to the invention is carried out at a temperature of 100 to 300 ° C., preferably 120 to 250 ° C., particularly preferably 160 to 220 ° C. The desulfurization by hydrogenation according to step (B) of the process according to the invention is carried out in the presence of hydrogen as a reducing agent.
Der erfindungsgemäß eingesetzte Wasserstoff hat im Allgemeinen eine Reinheit von > 99,8 Vol.-%, bevorzugt 99,9 Vol.-%, insbesondere bevorzugt ≥ 99,95 Vol.-%.The hydrogen used according to the invention generally has a purity of> 99.8% by volume, preferably 99.9% by volume, particularly preferably ≥99.95% by volume.
Im Allgemeinen beträgt das Gewichtsverhältnis von Glycerinstrom G1 zu Wasserstoff in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens 40.000 : 1 bis 1.000 : 1 , bevorzugt 38.000 : 1 bis 5.000 : 1 , besonders bevorzugt 37.000 : 1 bis 15.000 : 1 , ganz beson- ders bevorzugt 36.000 : 1 bis 25.000 : 1 , insbesondere bevorzugt 35.000 : 1 bis 30.000 : 1.In general, the weight ratio of glycerol stream G1 to hydrogen in step (B) of the process according to the invention is 40,000: 1 to 1,000: 1, preferably 38,000: 1 to 5,000: 1, more preferably 37,000: 1 to 15,000: 1, very particularly preferably 36,000: 1 to 25,000: 1, more preferably 35,000: 1 to 30,000: 1.
Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann kontinuierlich oder diskontinuierlich, bevorzugt kontinuierlich, durchgeführt werden.Step (B) of the process according to the invention can be carried out continuously or batchwise, preferably continuously.
Nach Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Glycerinstrom G2 erhalten, der sich von Glycerinstrom G1 durch einen verringerten Schwefelgehalt unterscheidet.After step (B) of the process according to the invention, a glycerol stream G2 is obtained which differs from glycerol stream G1 by a reduced sulfur content.
Erfindungsgemäß werden in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Schwefel enthaltenden Verbindungen bevorzugt aus dem Strom G1 entfernt, indem sie durch reduktive Chemisorption an den eingesetzten Katalysator gebunden werden.According to the invention, in step (B) of the process according to the invention, the sulfur-containing compounds are preferably removed from the stream G1 by being bound to the catalyst used by reductive chemisorption.
In Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das in Glycerinstrom G1 enthal- tene Glycerin zumindest teilweise zu 1 ,2-Propandiol reduziert.In step (B) of the process according to the invention, the glycerol contained in glycerol stream G1 is at least partially reduced to 1,2-propanediol.
Der in Schritt (B) erhaltene Glycerinstrom G2 wird in einer bevorzugten Ausführungsform direkt in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens überführt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte (B) und (C) in einem Reaktor durchgeführt, so dass der in Schritt (B) erhaltene Strom direkt in Schritt (C) überführt wird.The glycerol stream G2 obtained in step (B) is converted in a preferred embodiment directly into step (C) of the process according to the invention. In a particularly preferred embodiment, steps (B) and (C) are carried out in a reactor so that the stream obtained in step (B) is transferred directly to step (C).
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte (B) und (C) in mindestens zwei voneinander räumlich getrennten Reaktoren durchgeführt.In a preferred embodiment, steps (B) and (C) are carried out in at least two spatially separate reactors.
Schritt (C):Step (C):
Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Hydrierung des Glycerin- stromes G2 aus Schritt (B) mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators, um 1 ,2- Propandiol zu erhalten. Verfahren zur Hydrierung von Glycerin enthaltenden Strömen sind dem Fachmann an sich bekannt. Dadurch, dass dem Hydrierschritt (C) erfindungsgemäß ein Entschwefelungsschritt (B) vorgeschaltet ist, gelingt es, Schwefel enthaltende Verbindungen, die in Schritt (C) als die als Katalysatorgifte fungieren würde, abzutrennen, so dass der in Schritt (C) eingesetzte Katalysator eine längere Standzeit und eine höhere Aktivität aufweist.Step (C) of the process according to the invention comprises the hydrogenation of the glycerol stream G2 from step (B) with hydrogen in the presence of a catalyst in order to obtain 1,2-propanediol. Methods for the hydrogenation of glycerol-containing streams are known per se to those skilled in the art. By virtue of the hydrogenation step (C) being preceded by a desulfurization step (B) according to the invention, it is possible to separate sulfur-containing compounds which would act as catalyst poisons in step (C), so that the catalyst used in step (C) produces a longer life and higher activity.
In Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens können im Allgemeinen alle Kataly- satoren eingesetzt werden, die bezüglich Schritt (B) genannt worden sind. Daher gilt das bezüglich des in Schritt (B) eingesetzten Katalysators Gesagte auch entsprechend bezüglich Schritt (C).In step (C) of the process according to the invention, it is generally possible to use all catalysts which have been mentioned with regard to step (B). Therefore, what has been said about the catalyst used in step (B) also applies correspondingly to step (C).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (C) der gleiche Katalysator wie in Schritt (B) eingesetzt. Somit wird in einer bevorzugten Ausführungsform in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Katalysator eingesetzt umfassend ein oxidisches Material, enthaltendIn a preferred embodiment, the same catalyst as in step (B) is used in step (C). Thus, in a preferred embodiment, in step (C) of the process according to the invention, a catalyst is used comprising an oxidic material containing
(a) Kupferoxid in einer Menge von 50 ≤ x ≤ 80 Gew.-%, bevorzugt 55 < x < 75 Gew.-%,(a) copper oxide in an amount of 50 ≦ x ≦ 80 wt%, preferably 55 <x <75 wt%,
(b) Aluminiumoxid in einer Menge von 15 < y < 35 Gew.-%, bevorzugt 20 < y < 30 Gew.-%, und(b) alumina in an amount of 15 <y <35% by weight, preferably 20 <y <30% by weight, and
(c) wenigstens eines der Oxide von La, W, Mo, Ti oder Zr, bevorzugt von La und/oder W, in einer Menge von 3 < z < 20 Gew.-%, bevorzugt 3 ≤ z < 15 Gew.-%, in jedem Fall bezogen auf das Gesamtgewicht des oxidischen Materials nach Calcinierung, wobei 80 ≤ x + y +z < 100 Gew.-%, bevorzugt 95 < x + y + z < 100 Gew.-% gilt.(c) at least one of the oxides of La, W, Mo, Ti or Zr, preferably of La and / or W, in an amount of 3 <z <20% by weight, preferably 3 ≦ z <15% by weight , in each case based on the total weight of the oxidic material after calcination, wherein 80 ≦ x + y + z <100 wt .-%, preferably 95 <x + y + z <100 wt .-% applies.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (C) ein Katalysator eingesetzt, der der folgenden allgemeinen Formel CuOm(AI2Os)n(La2O3)O entspricht, wobeiIn a particularly preferred embodiment of the process according to the invention, a catalyst is used in step (C), which corresponds to the following general formula CuOm (Al 2 Os) n (La 2 O 3 ) O, where
m 0,55 bis 0,85, bevorzugt 0,60 bis 0,75, besonders bevorzugt 0,60 bis 0,70, n 0,15 bis 0,30, bevorzugt 0,18 bis 0,28, besonders bevorzugt 0,20 bis 0,25 und o 0,01 bis 0,10, bevorzugt 0,02 bis 0,08, besonders bevorzugt 0,03 bis 0,06m 0.55 to 0.85, preferably 0.60 to 0.75, particularly preferably 0.60 to 0.70, n 0.15 to 0.30, preferably 0.18 to 0.28, particularly preferably 0, 20 to 0.25 and 0.01 to 0.10, preferably 0.02 to 0.08, particularly preferably 0.03 to 0.06
bedeuten, wobei die Summe von m, n und o jeweils 1 ist. Die in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Katalysatoren können z. B. in einem fixierten Bett oder als Suspension verwendet werden. Die Hydrierung kann z. B. im Rieselbett, in Sumpffahrweise oder in der Flüssigphase durchgeführt werden. Für die Flüssigphasenhydrierung werden die Katalysatoren bevorzugt in fein geteilter Form, z. B. als Pulver, verwendet. Bei der Hydrierung im Tröpfelbett- Verfahren werden die Katalysatoren bevorzugt als Formteile verwendet, z. B. in Form von gepressten Zylindern, Tabletten, Pastillen, Strängen, Ringen, Sternen oder Extru- daten, beispielsweise feste Extrudate, polylobale Extrudate, hohle Extrudate und Wabenkörper.mean, where the sum of m, n and o is 1 each. The catalysts used in step (C) of the process according to the invention can, for. B. in a fixed bed or as a suspension. The hydrogenation may, for. B. in the trickle bed, in the upflow mode or in the liquid phase. For the liquid phase hydrogenation, the catalysts are preferably in finely divided form, for. As a powder used. In the hydrogenation in trickle bed process, the catalysts are preferably used as moldings, for. In the form of pressed cylinders, tablets, lozenges, strands, rings, stars or extrudates, for example solid extrudates, polylobal extrudates, hollow extrudates and honeycombs.
Überschüssiger Wasserstoff wird vorzugsweise recycliert, so dass es bevorzugt möglich ist, einen Teils des Wasserstoffs abzutrennen, um so inerte Materialien auszuschleusen.Excess hydrogen is preferably recycled, so that it is preferably possible to separate off a portion of the hydrogen so as to discharge inert materials.
Es ist möglich, in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Reaktor oder eine Mehrzahl an Reaktoren, die in der Reihe oder parallel angeordnet sind, zu verwenden.It is possible to use in step (C) of the process according to the invention a reactor or a plurality of reactors arranged in series or in parallel.
Die Temperatur in der Hydrierung in Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt im Allgemeinen 100 bis 325 0C, bevorzugt 150 bis 300 C°, besonders bevorzugt 175 bis 250 0C.The temperature in the hydrogenation in step (C) of the process according to the invention is generally from 100 to 325 0 C, preferably 150 to 300 C °, particularly preferably 175 to 250 0 C.
Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Allgemeinen bei einem Druck von 100 bis 325 bar, bevorzugt 140 bis 250 bar, durchgeführt.Step (C) of the process according to the invention is generally carried out at a pressure of 100 to 325 bar, preferably 140 to 250 bar.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung auch das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Hydrierung in Schritt (C) bei einer Temperatur von 100 bis 325 0C und einem Druck von 100 bis 325 bar erfolgt.Therefore, the present invention also relates to the process according to the invention, wherein the hydrogenation in step (C) is carried out at a temperature of 100 to 325 0 C and a pressure of 100 to 325 bar.
Das Molverhältnis von Wasserstoffen zum Glycerin ist in Schritt (C) bevorzugt 2:1 bis 500:1 , besonders bevorzugt 3:1 bis 100:1.The molar ratio of hydrogens to glycerol in step (C) is preferably 2: 1 to 500: 1, more preferably 3: 1 to 100: 1.
Die Katalysator-Raumgeschwindigkeit in der kontinuierlichen Fahrweise beträgt bevorzugt 0,1 bis 1 , besonders bevorzugt 0,2 bis 0,6 und ganz besonders bevorzugt 0,3 bis 0,6, kg zu hydrierendes Glycerin pro kg Katalysator pro Stunde.The catalyst space velocity in the continuous procedure is preferably 0.1 to 1, particularly preferably 0.2 to 0.6 and very particularly preferably 0.3 to 0.6, kg of glycerol to be hydrogenated per kg of catalyst per hour.
Die Hydrierung gemäß Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Allgemeinen bis zu einem Umsatz bezüglich Glycerin von mindestens 90 %, bevorzugt mindestens 95 %, durchgeführt. Die Selektivität bezüglich 1 ,2-Propanediol beträgt erfin- dungsgemäß bevorzugt mindestens 85 %, besonders bevorzugt mindestens 90 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 %.The hydrogenation according to step (C) of the process according to the invention is generally carried out up to a conversion with respect to glycerol of at least 90%, preferably at least 95%. The selectivity with respect to 1,2-propanediol is according to According to the invention, preferably at least 85%, particularly preferably at least 90%, very particularly preferably at least 95%.
Die Hydrierung wird bevorzugt kontinuierlich durchgeführt. Das nach Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene Produkt enthält im Wesentlichen 1 ,2- Propandiol. Weitere Bestandteile sind gegebenenfalls unter anderem Methanol, Etha- nol, n-Propanol, iso-Propanol, 1 ,3-Propanediol, Glycerin, Ethylenglykol und/oder Wasser.The hydrogenation is preferably carried out continuously. The product obtained after step (C) of the process according to the invention contains essentially 1,2-propanediol. Further constituents are, if appropriate, inter alia methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, 1,3-propanediol, glycerol, ethylene glycol and / or water.
Das nach der Hydrierung gemäß Schritt (C) erhaltene Produkt kann durch dem Fachmann bekannte Verfahren aufgearbeitet werden, beispielsweise thermische Behandlung, vorzugsweise Destillation, Adsorption, lonenaustausch, Membran- Trennverfahren, Kristallisation oder Extraktion oder eine Kombination von zwei oder mehr dieser Verfahren, wobei eine destillative Aufarbeitung bevorzugt ist. Erfindungs- gemäß können dem Fachmann bekannte Destillationsverfahren eingesetzt werden. Geeignete Vorrichtungen für die destillative Aufarbeitung sind dem Fachmann ebenfalls bekannt.The product obtained after the hydrogenation according to step (C) can be worked up by methods known to the person skilled in the art, for example thermal treatment, preferably distillation, adsorption, ion exchange, membrane separation, crystallization or extraction or a combination of two or more of these processes, wherein distillative workup is preferred. According to the invention, distillation processes known to those skilled in the art can be used. Suitable devices for the workup by distillation are also known to the person skilled in the art.
Das bei der Aufarbeitung des Produktes aus Schritt (C) des erfindungsgemäßen Ver- fahrens abgetrennte Glycerin kann in einer bevorzugten Ausführungsform in die Hyd- rier-Stufe zurück geführt werden.The glycerol separated off in the work-up of the product from step (C) of the process according to the invention can in a preferred embodiment be recycled to the hydrogenation stage.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:The invention is further illustrated by the following examples:
BeispieleExamples
Als Einsatzstoff für die folgenden Versuche wird Glycerin der Qualitäten Pharmaglyce- rin und Rein-Glycerin der Firma JCM Biodiesel Neckermann GmbH eingesetzt. Tabelle 1 zeigt die Analysedaten des eingesetzten Glycerins.As starting material for the following experiments, glycerine of the qualities pharmaceutical grade and pure glycerine of the company JCM Biodiesel Neckermann GmbH is used. Table 1 shows the analysis data of the glycerol used.
Tabelle 1 : Analytik des PharmaglycerinsTable 1: Analysis of the Pharmaglycerin
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Details zur GC-Analytik zur Hydrierung von GlycerinDetails on GC analysis for the hydrogenation of glycerol
Die Analytik des Einsatzstoffes Glycerin sowie des Reaktionsaustrags erfolgt durch Gaschromatographie GC, die dem Fachmann bekannt ist. Gerät: HP 5890-2 mit ProbensamplerThe analysis of the starting material glycerol and the reaction is carried out by gas chromatography GC, which is known in the art. Device: HP 5890-2 with sample sampler
Range: 2Range: 2
Säule: 30 mDBWax; Filmdicke: 0,25 μm Probenvolumen: 1 μlColumn: 30 m DBWax; Film thickness: 0.25 μm Sample volume: 1 μl
Trägergas: HeliumCarrier gas: helium
Flussrate: 100 ml/minFlow rate: 100 ml / min
Injektortemperatur: 240 0C Detektor: FID Detektortemperatur: 250 0CInjector temperature: 240 0 C Detector: FID Detector temperature: 250 0 C
Temperaturprogramm: 5 min bei 40 0C, 10 °C/min bis 240 °C/15 min,Temperature program: 5 min at 40 0 C, 10 ° C / min to 240 ° C / 15 min,
Gesamtlaufzeit 45 min.Total running time 45 min.
Beispiel EntschwefelungExample desulfurization
Für die Glycerin-Hydrierung wird ein Reaktor mit Flüssigkeitsumlauf verwendet. In den ersten Reaktor werden 1000 ml eines Katalysators enthaltend Cu, La und AI in oxidischer Form eingefüllt. Der Katalysator wird in situ mit Wasserstoff reduziert. Eine GIy- cerin-Wasser-Mischung mit einem Wassergehalt von 10 Gew.-% und Wasserstoff wer- den in den ersten Reaktor eingeführt und bei einer Temperatur von 175 bis 215 0C und einem Druck von 200 bar mit dem Katalysator in Kontakt gebracht.For the glycerol hydrogenation, a fluid circulation reactor is used. In the first reactor 1000 ml of a catalyst containing Cu, La and Al are filled in oxidic form. The catalyst is reduced in situ with hydrogen. A glycidyl cerin-water mixture having a water content of 10 wt .-% and hydrogen advertising the introduced into the first reactor and brought bar at a temperature of 175-215 0 C and a pressure of 200 with the catalyst in contact.
Dem Reaktor wird ein zweiter Reaktor (Kontrollreaktor) nachgeschaltet, der unter identischen Betriebsbedingungen mit dem gleichen Katalysator gefüllt ist. Dieser Reaktor entspricht bei tatsächlicher Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dem Reaktor, in dem gemäß Schritt (C) der Glycerinstrom G2 zu 1 ,2-Propandiol reduziert wird.The reactor is followed by a second reactor (control reactor), which is filled under identical operating conditions with the same catalyst. When the process according to the invention is actually carried out, this reactor corresponds to the reactor in which, according to step (C), the glycerol stream G2 is reduced to 1,2-propanediol.
Der in dem zweiten Reaktor befindliche Katalysator wird ebenfalls nach 8000 Stunden auf Schwefelspuren untersucht, um die Wirksamkeit des ersten Reaktors zu bestimmen. Der Reaktoraustrag wird gesammelt und analysiert. Nach 8000 Betriebsstunden wird der Katalysator portionsweise ausgebaut und bezüglich des Schwefelgehaltes analysiert. Anhand von den gemessenen Daten wird ein Schwefelprofil über die Kata- lysatorschüttung erstellt. Die Bezeichnung der Proben entspricht der Position im Reaktor (Probe 1 = Eingang und Probe 4 = Ausgang, Probe 5 = Eingang nach Reaktor).The catalyst in the second reactor is also assayed for traces of sulfur after 8000 hours to determine the efficiency of the first reactor. The reactor effluent is collected and analyzed. After 8000 hours of operation, the catalyst is removed in portions and analyzed for sulfur content. Based on the measured data, a sulfur profile is created over the catalyst bed. The designation of the samples corresponds to the position in the reactor (sample 1 = inlet and sample 4 = outlet, sample 5 = inlet after reactor).
Tabelle 2Table 2
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Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von 1 ,2-Propandiol aus Glycerin, umfassend mindestens die Schritte:1. A process for the preparation of 1, 2-propanediol from glycerol, comprising at least the steps:
(A) Bereitstellen eines Glycerinstromes G1 ,(A) providing a glycerol stream G1,
(B) Entschwefelung des Glycerinstromes G1 aus Schritt (A) durch Hydrierung mit Wasserstoff bei einem Druck von 50 - 300 bar in Gegenwart eines Katalysators, um einen Glycerinstrom G2 zu erhalten, und (C) Hydrierung des Glycerinstromes G2 aus Schritt (B) mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators, um 1 ,2-Propandiol zu erhalten.(B) desulfurizing the Glycerinstromes G1 from step (A) by hydrogenation with hydrogen at a pressure of 50 - 300 bar in the presence of a catalyst to obtain a Glycerinstrom G2, and (C) hydrogenation of the Glycerinstromes G2 from step (B) Hydrogen in the presence of a catalyst to obtain 1, 2-propanediol.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (B) und2. The method according to claim 1, characterized in that the steps (B) and
(C) in mindestens zwei von einander getrennten Reaktoren durchgeführt werden.(C) are carried out in at least two separate reactors.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten (B) und (C) der gleiche Katalysator eingesetzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in steps (B) and (C), the same catalyst is used.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in Schritt (A) bereitgestellte Glycerinstrom G1 einen Schwefelgehalt von 0,1 bis 5 ppm aufweist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in step (A) provided Glycerinstrom G1 has a sulfur content of 0.1 to 5 ppm.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung in Schritt (C) bei einer Temperatur von 100 bis 325 0C und einem Druck von 100 bis 325 bar erfolgt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the hydrogenation in step (C) at a temperature of 100 to 325 0 C and a pressure of 100 to 325 bar.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der in Schritt (A) bereit gestellte Glycerinstrom G1 einen Wassergehalt von höchstens 30 Gew.-% aufweist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the provided in step (A) glycerol flow G1 has a water content of at most 30 wt .-%.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Glycerinstrom G1 eingesetzt wird, der bei der Herstellung von Alkylestern von höheren Fettsäuren durch Umesterung der entsprechenden Fettsäuretriglyceri- den erhalten wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a Glycerinstrom G1 is used, which is obtained in the production of alkyl esters of higher fatty acids by transesterification of the corresponding fatty acid triglycerides.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (B) ein Katalysator eingesetzt wird, umfassend wenigstens eine Metallkomponente, ausgewählt aus den Gruppen 6, 7, 8, 9, 10, 11 und/oder 12 des Periodensystems der Elemente (neue lUPAC-Nomanklatur). 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that in step (B), a catalyst is used, comprising at least one metal component selected from the groups 6, 7, 8, 9, 10, 11 and / or 12 of Periodic Table of the Elements (new IUPAC nomenclature).
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WO2007099161A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-07 Basf Se Process for the preparation of 1,2-propanediol
WO2009027501A2 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 Basf Se Method for producing 1,2-propandiol by hydrogenating glycerine in at least three successive reactors

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