用于生产脂肪醇的设备制造技术

本实用新型专利技术涉及用于生产脂肪醇的设备。具体地，本实用新型专利技术涉及用于从含有至少一种脂肪酸酯和至少一种游离脂肪酸的反应混合物生产脂肪醇的设备，其中用氢气将所述至少一种脂肪酸酯氢化为至少一种脂肪醇，其中在150℃至300℃的温度和50巴至250巴的压力下在催化剂上进行所述氢化，并且其中在氢化前降低所述反应混合物中的所述至少一种游离脂肪酸的含量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于从含有至少一种脂肪酸酯和至少一种游离脂肪酸的反应混合物生产脂肪醇的方法和设备，其中用氢气将所述至少一种脂肪酸酯氢化为至少一种脂肪醇，其中在150至300℃的温度和50至250巴的压力下在催化剂上进行所述氢化。
技术介绍
脂肪醇主要是具有链长为8至18个C原子的烷基基团的直链单官能末端醇。一般来说，脂肪醇是通过脂肪酸或脂肪酸混合物的相应酯、特别是甲酯的氢化而从可再生原料获得的。例如在“乌尔曼工业化学百科全书(UllmannsderTechnischenChemie)”，第三版，第7卷，第440页及之后的页码中描述了脂肪醇的这种生产方法。这种催化反应根据以下反应方案进行：R1＝CnH2n+1，且n＝7～17R2＝CnH2n+1，且n＝1～18由于其生产、游离脂肪酸的酯化，用作原料的脂肪酸酯仍含有残余量的游离脂肪酸。可以通过滴定方式由碱性滴定剂氢氧化钾(KOH)的消耗量来确定游离脂肪酸的含量。其基于所用的脂肪酸酯量按mg计的消耗量提供所谓的以单位mg(KOH)/g计的酸值(脂肪酸酯)。脂肪酸酯的工业纯度处于0.5至1.0mg(KOH)/g(脂肪酸酯)的酸值范围内。US6187974描述了一种从月桂油生产脂肪醇的方法。月桂油是植物油椰子油和棕榈仁油，是因为它们具有高含量的月桂酸。从烷烃正十二烷衍生的月桂酸被脱酸并且随后在碱性催化的酯交换步骤中用甲醇转化为相应的脂肪酸甲酯并纯化。对纯化的脂肪酸甲酯进行选择性氢化，以便获得相应的脂肪醇。这种和类似的氢化方法的共同之处在于，催化剂在所述方法的过程中展现出降低的催化剂活性。这种降低的活性导致如下事实：必须明显延长脂肪酸酯在反应器中的停留时间以实现高的转化率，或者根本不再实现完全转化。特别是在工业规模上的操作中，出现如下问题：必须经常更换催化剂，这一方面涉及关于新催化剂或催化剂再生的高成本，并且另一方面导致设备的长期停机。
技术实现思路
因此，本技术的目的是提供使得脂肪酸酯的氢化用催化剂在延长的时间内稳定地保持活性的方法。通过具有本申请的方法实现了这一目的。在所述方法中，在催化剂上将含有至少一种脂肪酸酯和至少一种非酯化游离脂肪酸的反应混合物氢化为相应的脂肪醇。在150至300℃的温度和50至300巴的压力下进行所述氢化。根据本技术，在氢化前降低反应混合物中所含的游离脂肪酸的量，由此可以实现催化剂的更长使用寿命和关于脂肪醇的提高的产率。本技术是基于如下发现：混合物中所含的游离脂肪酸原则上根据以下反应同样被转化为相应的醇其中R＝CnH2n+1，且n＝7～17，但是，只要它们包含在体系中，它们就占据并阻断所用催化剂的自由活性中心。特别是当在170至220℃的温度下和/或在50至100巴的压力下进行氢化时，这种作用对于所得转化率值是决定性的，是因为在这些条件下，游离脂肪酸的转化是在明显减慢的速率下进行的并且因此所述游离脂肪酸在相应的长时间内存在于体系中。可以通过降低反应混合物中所含的游离脂肪酸的量来防止先前观察到的如下影响：在中压范围内的氢化实验中，异质引入反应混合物中的催化剂的催化活性明显降低和所谓的催化剂浸出的发生率增加，即出现活性中心的释放。因此，也可以在不增加催化剂消耗量的情况下并使用关于所进行操作的类似工艺成本来进行脂肪醇的中压合成。这特别具有经济利益，原因是，由于并非所有的设备部分必须被设计为用于高压范围，而使得这种设备的投资成本明显低于高压设备。计算揭示，对于生产能力为100kt/a的中型设备，投资成本节省约15-20％。特别是当催化剂以固体形式存在时，需要至少部分去除反应混合物中所含的游离脂肪酸，这是因为在固体催化剂体系的情况下，这些脂肪酸在长时间内临时占据催化表面并因此出现催化剂活性降低。优选地，所用的催化剂是金属催化剂，特别优选是铜基催化剂，优选基于亚铬酸铜。含铜催化剂具有如下优点：其在高的空间/时间产率下以很大的选择性将脂肪酸酯转化为脂肪醇。具有铁或锰的不同掺杂的基于铜和亚铬酸铜的催化剂是特别优选的。当使用金属催化剂时，特别是当使用含铜催化剂时，特别强烈地揭示出游离脂肪酸的腐蚀性质。在实验室实验中发现，金属表面的降解进行得如此强烈，以至于当使用含铜催化剂时，这种降解甚至以铜-微红变色形式在反应产物中变得在视觉上可见。因此，特别是当使用金属催化剂时，必须在以根据本技术的方式进行实际氢化之前至少部分地去除或中和游离脂肪酸，以达到可接受的转化率值。此外，已发现将反应混合物中所含的游离脂肪酸量降低至≤0.1mg(KOH)/g(脂肪酸酯)的酸值是特别有利的。因此酸值是如此的低以至于几乎可以完全排除所述影响、即活性催化中心的占据。可以通过添加碱来实现反应混合物中所含的游离脂肪酸量的降低。通过形成相应的盐，所述游离脂肪酸可以其脂肪酸盐形式去除并且反应混合物中存在的酸性基团的量可以明显降低。作为碱，优选使用NaOH或KOH，是因为这些碱是可以以低成本获得的物质，其具有如此高的碱度以至于几乎发生完全的中和反应。这种中和之后接着是脂肪酸盐的分离、优选在柱中进行的水洗涤，和干燥。此外，可以通过使用离子交换器来降低反应混合物中所含的游离脂肪酸的量。这具有如下优点：破坏催化剂的酸性基团的数目降低，而在反应混合物中没有盐形成。原则上，使用处于其OH-形式的碱性阴离子交换器，这就是为何在交换期间仅对应于脂肪酸浓度的水量释放至待处理的脂肪酸酯的原因。脂肪酸被保留在离子交换器中。本技术的一个有利方面提供使用脂肪酸甲酯作为脂肪酸酯，是因为可以容易地分离所得短链醇甲醇。在工业规模上，几乎完全是通过甘油三酸酯与甲醇的酯交换反应来生产脂肪酸甲酯。除了脂肪酸甲酯之外，在相同的程度上用于根据本技术的氢化方法的原料也是脂肪醇的脂肪酸酯(所谓的蜡酯)。然而，原则上，其它脂肪酸酯，特别是短链醇如乙醇或丙醇的酯，也是可能的。当使用脂肪酸甲酯时，除了相应的脂肪醇之外，在其氢化期间还获得甲醇。当反应产物(脂肪醇)在反应器出口处的压力降至低于甲醇在反应器中存在的个别温度下的分压的值时，留在产物流中的甲醇的残余量可以蒸发并且可以获得几乎不含甲醇的产物。本技术此外还包含一种设备，其用于优选根据所述方法，从含有至少一种脂肪酸酯和至少一种游离脂肪酸的反应混合物生产脂肪醇。这种设备提供用于在150至250℃的温度和50至300巴的压力下在催化剂上氢化脂肪酸酯的反应器。所述反应器还包括用于引入氢气的气体引入装置。根据本技术，所述设备包括用于在氢化前降低在反应混合物中所含的游离脂肪酸量的工具。利用这种设备设置，可以可靠地防止由于存在的游离脂肪酸而强烈降低催化剂的催化活性。在本技术的一个优选方面，反应器被设计用于在170至220℃的温度和50至100巴的压力下的氢化。这种设计具有如下优点：用于生产脂肪醇的设备的投资成本明显低于被设计用于约200至250巴的高压范围的已知设备。此外，已发现运转具有氢气再循环管道的反应器是特别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从含有至少一种脂肪酸酯和至少一种游离脂肪酸的反应混合物生产脂肪醇的设备，所述设备包括用于在催化剂上将所述至少一种脂肪酸酯氢化为至少一种脂肪醇的反应器(20)，其中所述反应器被设计用于150至300℃的温度和50至250巴的压力，并且包括用于引入氢气的气体引入装置(29)，其特征在于使用离子交换器或配料装置用于在所述氢化前降低所述反应混合物中的所述至少一种游离脂肪酸的含量。

【技术特征摘要】
2014.09.12 DE 102014113197.51.一种用于从含有至少一种脂肪酸酯和至少一种游离脂肪酸的反应混合物生产脂肪醇的设备，所述设备包括用于在催化剂上将所述至少一种脂肪酸酯氢化为至少一种脂肪醇的反应器(20)，其中所述反应器被设计用于150至300℃的温度和50至250巴的压力，并且包括用于引入氢气的气体引入装置(29)，其特征在于使用离子交换器或配料装置用于在所述氢化前降低所述反应混合物中的所述至少一种游离脂肪酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁道夫·邦施，英戈·鲍尔，
申请(专利权)人：乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：法国;FR