DE1060373B - Verfahren zur Herstellung von hoehermolekularen Fettalkoholen - Google Patents

Description

kl. 12 o 5/02

INTERNAT. KL. C 07 C

PATENTAMT

C 13450 IVb/12 ο

ANMELDETAG: 4.JULI1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

2. JULI 1959

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von höhermolekularen Fettalkoholen und Glycerin aus festem oder flüssigem tierischem und pflanzlichem Fett, ζ. B. aus Talg und Kokosnußöl. Diese höhermolekularen aliphatischen Alkohole und deren Gemische, die in normalen primären Alkoholen mit 10 oder mehr C-Atomen vorherrschen, sind als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Netzmitteln, Dispergiermitteln und Schaummitteln, in Reinigungsmitteln u. dgl. von Nutzen.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung dieser höhermolekularen Fettalkohole besteht in der Hydrierung von höhermolekularen. Fettsäuren. Dieses Verfahren hat jedoch bestimmte Nachteile, wie die Bildung von Wasser in der Hydrierungsstufe, die die Lebensdauer des Katalysators verkürzt, die Verwendung großer Mengen Wasserstoff, um das Wasser aus dem System mitzureißen, eine hohe Acidität der Beschickung und damit Probleme hinsichtlich der Korrosion der Apparatur sowie eine Tendenz der freien Säuren, zu decarboxylieren und so unerwünschte öle zu bilden. Ein anderes Verfahren umfaßt die Hydrierung der Ester höherer Fettsäuren mit niedrigmolekularem Alkohol, z. B. Methanol. Auch dieses Verfahren hat jedoch einige schwerwiegende Nachteile, wie die Notwendigkeit, A^erfahren zur Herstellung des Esters auszuarbeiten, und Probleme hinsichtlich der Abtrennung des Verfahrensproduktes, die sich aus der Überschneidung der Siedepunkte der Ester und der als Produkt entstehenden höhermolekularen Fettalkohole ergeben. Dies machte es erforderlich, die Hydrierung im wesentlichen bis zur Vollendung durchzuführen, um das Problem der schwer abtrennbaren, nicht umgewandelten Ester auszuschalten. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Fettalkoholen umfaßt die direkte Hydrierung von Fetten.. Ein solches Verfahren bedingt jedoch den Verlust des Glycerins, das bei diesem Verfahren in Produkte, wie Isopropanol, umgewandelt wird.

Die Erfindung schaltet die oben aufgezählten Nachteile aus, da sie die Herstellung von höhermolekularen Fettalkoholen sowie die Gewinnung von Glycerin in vollem Umfang und in reiner Form bewirkt. Außerdem hat der Katalysator im erfmdungsgemäßen Verfahren eine lange Lebensdauer, und es treten im wesentlichen keine Korrosionsprobleme auf. Es erfolgt auch keinerlei Decarboxylierung. Trennungsschwierigkeiten werden infolge der großen Unterschiede in den Siedepunkten des hydrierten höhermolekularen Fettalkohols und des nicht hydrierten Esters des höhermolekularen Fettalkohols ebenfalls vermieden. Es besteht auch nicht die Notwendigkeit einer vollständigen Hydrierung. Gemäß der Erfindung ist es möglich, innerhalb von Umwandlungsbereichen Verfahren zur Herstellung von höhermolekularen Fettalkoholen

Anmelder:

California Research Corporation, San Francisco, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Beil, Rechtsanwalt, Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 5. Juli 1955

William G. Toland, San Rafael, Calif.,

und Irving E. Levine, Berkeley, Calif. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genahnt worden

zu arbeiten, in denen die Hydrierung am schnellsten vor sich geht, wodurch verhältnismäßig lange Reaktionszeiten, die für eine lOO°/oige Umwandlung erforderlich sind, vermieden werden. Ergebnisse dieser Vorteile sind große Ersparnisse bei der Apparatur und die Durchführung des Verfahrens in einem kompakten, stark wirksamen System, was in den bekannten Verfahren nicht möglich war. . Das Verfahren besteht darin, daß man das Fett unter Umesterungsbedingungen mit einem höhermolekularen Fettalkohol in Berührung bringt, wobei Glycerin, Fettalkohol und eine an Fettalkoholester reiche Fraktion entstehen. Das Glycerin und der Fettalkoholester werden dann, z. B. durch fraktionierte Destillation oder durch Waschen, mit Wasser, abgetrennt. Die an Fettalkoholester reiche Fraktion wird in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators unter geeigneten Bedingungen mit Wasserstoff in Berührung gebracht, worauf mindestens ein größerer Teil der Hydrierungsprodukte unter Umesterungsbedingungen mit weiteren Mengen Fett zusammentritt.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht aus der Umesterung eines Fettes mit einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten höhermolekularen Fettalkohol in einer Destillations- öder Umesterungszone, der Entfernung einer Kopffraktion, die den höhermolekularen Fettalkohol und Glycerin ent-

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hält, sowie einer Bodenfraktion, die deri höhermoler · < kularen Fettalkoholester einer Fettsäure enthält, aus der Destillationszone, dem Hydrieren der Bodenfraktion zur Erzeugung von den höhermolekularen Fettalkohol enthaltenden Hydrierungsprodukten und Über- 5, führung der Hydrierungsprodukte mit weiteren Mengen Fett in dieOestillationszone.

Die Umesterung des Fettes mit dem P'ettalkohol erfolgt in Gegenwart eines Umesterungskatalysators bekannter Art, z. B. von Bleiglätte oder Bleioxyd. Andere bekannte Umesterungskatalysatoren, wie Zinn, Cadmium, Zink und deren Verbindungen, Natriumäthylaf. und Sulfosäuren, können ebenfalls verwendet werden (s. die Veröffentlichung »Glycerol« von C. S. Miner und N. N. D al ton, Reinhold Publishing Corporation [1953], New York, N. Y.).

Die bei der Umesterung verwendeten Temperaturen werden vorteilhaft unter den Temperaturen gehalten, bei denen eine wesentliche Polymerisation und Zersetzung des Glycerins eintreten würde. Eine Temperatür von ungefähr 340° C stellt eine befriedigende obere Temperaturgrenze dar. Da eine zu niedrige Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeit verzögert, ist eine Temperatur von .etwa 150° C eine befriedigende untere Temperaturgrenze. Ein bevorzugter Temperaturbereich liegt zwischen ungefähr 175 und 290° C.

Um das Glycerin und den'höheren Fettalkohol mit einer geeigneten Geschwindigkeit abdestillieren zu können, sind niedrige Drücke in der Größenordnung von 2 bis 20 mm Hg in der Umesterungszone erforderlich. Die Rückführung von Wasserstoff oder anderen inerten Gasen hat ein zweckmäßigeres Arbeiten zur Folge insofern, als ein viel höherer Gesamtarbeitsdruck erhalten wird, als er leicht mit einer üblichen Vakuumanlage erreicht werden kann. So ist es mit Hilfe von rückgeführtem Wasserstoff oder eines anderen, inerten Gases möglich, mit Drücken von 50 bis 100 mm Hg zu arbeiten.

Die Verweilzeit der Reaktionsteilnehmer in der Umesterungszone kann je "nach der Temperatur sehr kurz sein, wobei bei niedrigeren Temperaturen eine längere Reaktionsdauer und bei höheren Temperaturen eine kürzere Verweilzeit erforderlich ist; eine zu lange Verweilzeit verursacht eine Verfärbung des Produkts, eine zu kurze Verweilzeit niedrige Ausbeuten an Glycerin. Im allgemeinen erweist sich eine Verweilzeit von etwa 1 bis 100 Minuten als zufriedenstellend.

Es wurde auch gefunden, daß das erfindungsgemäße Verfahren wirksamer ist, wenn ein stöchiometrischer Überschuß an höhermolekularen Fettalkohol im Vergleich zum Glycerin verwendet wird. Dementsprechend wird am vorteilhaftesten ein größeres Molverhältnis von Alkohol zu Glycerin als 3:1 verwendet. Ein Verhältnis von 7 Mol höhermolekularem Fettalkohol zu 1 Mol Glycerin stellt die praktische obere Grenze dar. . Anschließend an die Umesterung werden die Ester der .'höhermolekularen Fettalkohole in einer Hydrierungszone zu höhermolekularen Fettalkoholen hydriert.

■ Geeignete Hydrierungskatälysatoren sind die üblichen für die Hydrierung von Estern verwendeten Katalysatoren. Zu diesen gehören die Chromite von Metallen, z. B. von Kupfer, Metalle, wie Cadmium, Silber, Zinn und deren Oxyde sowie die Oxyde von Zink, Chrom, Magnesium und Mangan und die Rutheliiiirn enthaltenden Hydrierungskatalysatoren.

■ ' Die Hydrierung kann bei Temperaturen von etwa 205 bis 370° C und Drücken, von etwa 35 bis 350 kg/cm² innerhalb weniger Minuten und länger, z. B. innerhalb von 60 Minuten, in Gegenwart von ungefähr V2 bis 10% eines Katalysators, bezogen auf den Ester, bewerkstelligt werden, wobei der Katalysator im Ester suspendiert oder in Form einer festliegenden Schicht verwendet wird, über welche der Ester geleitet wird.

Die Zeichnung zeigt schematisch die Umesterungs- und Hydrierungszone, die Abscheidung und Rückführung der Hydrierungsprodukte und des Katalysators.

Das Fett, z. B. Talg, das den Umesterungskatalysator, wie Bleiglätte, enthält, wird an deren oberem Ende und der höhere Fettalkohol, z. B. Talgalkohol, der in einer nachfolgenden Verfahrensstufe erzeugt wird, an deren unterem Ende in die Umesterungszone gebracht. Beim Herabsinken des Fettes in der Umesterungszone findet unter den oben beschriebenen Austauschbedingungen die Umesterung mit dem in den oberen Teil der Kolonne destillierenden Talgalkohol statt, wobei Glycerin und der Ester aus Talgsäure und Talgalkohol gebildet werden. Bei der Reaktionstemperatur, z. B. von 205° C, werden das Glycerin und der überschüssige Talgalkohol in eine Trennvorrichtung destilliert, wo zwei leicht voneinander trennbare Phasen von Talgalkohol und Glycerin gebildet werden, wobei Wasserstoffgas im Kreislauf durch den Reaktor geleitet wird, um den zum Destillieren des Alkohols und Glycerins bei der Reaktionstemperatur erforderlichen Partialdruck aufrechtzuerhalten. Der Talgsäure-Talgalkohol-Ester sammelt sich am Boden der Umesterungszone, von wo er in eine Katalysator-Abscheidungszone, z. B. eine Filtrierzone, geführt wird. Der Katalysator wird vom Ester getrennt und in die Umesterungszone zurückgeführt; der Ester wird in die Hydrierzone geleitet. Ein Katalysator, z. B. Kupferchromit, wird mit dem eintretenden Ester und mit dem in der Nähe des Bodens der Hydrierzone eingeführten Wasserstoff in Berührung gebracht und der Talgsäure-Talgalkohol-Ester unter den angeführten Bedingungen hydriert. Nach der Hydrierung wird der Katalysator aus den Hydrierungsprodukten entfernt und mit ergänzendem Katalysator soweit wie erforderlich in die Hydrierungszone zurückgeführt. Die Hydrierungsprodukte, die den höhermolekularen Fettalkohol ■ enthalten, werden zur Verwendung bei der Umesterungsreaktion in die Umesterungszone geleitet.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung höhermolekularer Fettalkohole durch Umesterung von Fetten und anschließende Hydrierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Umesterung mit einem höhermolekularen Fettalkohol durchgeführt wird, wobei man in einer Destillationszone eine Kopffraktion, die Fettalkohol und Glycerin enthält, und eine Bodenfraktion, die einen Ester aus einem höhermolekularen Fettalkohol und einer Fettsäure enthält, aus der Destillationszone entfernt, die Bodenfraktion in einer Hydrierzone in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators mit Wasserstoff in Berührung bringt und das höhermolekularen Fettalkohol enthaltende Hydrierungsprodukt zusammen mit weiteren Mengen Fett in die Destillationszone leitet.

2. λ^erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fett in Gegenwart eines Umesterungskatalysators mit einem stöchiometrischen Überschuß, insbesondere von über 3:1 bis

7:1, an höherem Fettalkohol bei einer Temperatur von etwa 150 bis 315° C und unter vermindertem Druck umestert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bodenfraktion aus der Destillationszone bei einer Temperatur von etwa 205 bis 370° C und einem Druck von etwa 35 bis 350 kg/cm² in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators hydriert.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Umesterungskatalysator Bleiglätte oder Kupferchromit verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fett Talg verwendet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 629 244;
K. S. Markley, Fatty acids (1947), S 297 bis 301.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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