[发明专利]超临界脂肪酸甲酯加氢制备脂肪醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备脂肪醇的方法，特别涉及利用超临界过程中的共溶剂。

背景技术

醇系表面活性剂由于具有去污力强、低温洗涤效果好、配伍能力强和生物降解快等优异的综合性能，而得到了重要的应用。

作为醇系表面活性剂的重要原料，脂肪醇的需求量也逐年增加。作为表面活性剂原料使用的脂肪醇，大多来源于天然油脂的深加工产品。主要工艺过程是首先将天然油脂与甲醇通过酯交换反应制得脂肪酸甲酯(FAME)，然后在铜系催化剂作用下脂肪酸甲酯羰基基团加氢制得脂肪醇。以天然动植物油脂为原料制备的脂肪醇，由于原料来源可再生，产品绿色环保，其前景日益看好。

以脂肪酸甲酯为原料制备脂肪醇，传统工艺过程，如Peter，R.A.Fatty AlcoholProduction and Use，INFORM 7：502-504(1996)文献公开的方法，是以铜铬氧化物和锌铬氧化物为固相催化剂，在高温(200-350℃)、高压(20-30MPa)条件下非均相催化加氢制备得到。反应方程式如下所示：

R-COOCH₃+2H₂→R-CH₂OH+CH₃OH

(FAME)          (FOH)

采用的反应器形式主要有固定床、滴流床或悬浮床反应器。例如美国P&G公司采用亚铬酸铜系催化剂在淤浆床反应器中操作；德国Henkel公司开发的铜锌催化剂在固定床反应器中操作；New Japan Chemical Co.采用Cu-Cr和Cu-Zn催化剂在滴流床反应器中操作。以上工艺过程中，脂肪醇的产率和反应速率取决于反应器中氢气的压力，因此通常氢气都大大过量(20-100mol氢气/mol脂肪酸甲酯)，氢气的循环使用量较大，且反应过程耗时长，催化剂通常需要过量使用。传统工艺的反应体系中，共存着三个相态，分别是：氢气气相，其中富含氢气；脂肪酸甲酯液相，其中富含脂肪酸甲酯，溶解于其中的氢气取决于氢气的分压；催化剂固相。

因为氢气难溶于脂肪酸甲酯液相，氢气的分压要很大才能保证其在脂肪酸甲酯液相具有一定的溶解度，因此氢气需要大大过量。也正是由于氢气在液相中的低溶解度和传质阻力导致氢在固体催化剂表面的浓度很低，并最终导致反应速率很慢。因此，究其本质该反应过程的反应速率是传质控制，反应体系中的气液、固液等相界面之间存在着较大的传质阻力。

通过向反应体系中加入一种惰性溶剂作为共溶剂，在其作用下，反应体系的氢气相和脂肪酸甲酯液相间的界面消失，形成一个完全混溶的均相体系，是消除氢气相和脂肪酸甲酯液相相间传质阻力的一个方法。

但是选用何种溶剂作为气液反应体系共溶剂时还需要满足一定的条件。作为共溶剂使用，该溶剂在反应的温度和压力条件下，必须兼具液体和气体的特性，才能同时与液相和气相具有很好的相容性。

通常超临界流体才能具有这种特性。因此在选择何种溶剂作为脂肪酸甲酯加氢反应体系的超临界共溶剂时，首先该溶剂的临界温度应该合适，应当低于反应温度(＜200℃)，以确保溶剂相与氢气的完全互溶；但又不能太低，以确保它具有较强的类似液体的溶剂性质。同时作为溶剂，它还应该具有惰性、无毒等特性。

针对脂肪酸甲酯氢解制备脂肪醇的反应体系，国外研究者已分别采用超临界丙烷、丁烷和二氧化碳作为脂肪酸甲酯加氢反应体系的超临界共溶剂，进行了相关研究，如：M.Hrrd，P.Mller，PCT Patent Application WO 96/01304(1996).报道的方法，结果表明，将以上的超临界共溶剂添加入反应体系后，可使反应体系形成均相，消除了氢气向液相和催化剂固体表面扩散的传质阻力，并促使反应速率较传统工艺过程得到提高，反应系统的压力也得到了一定程度的降低。但是研究结果也表明，使用超临界丙烷和丁烷作为共溶剂，脂肪酸甲酯加氢制备脂肪醇容易产生过度氢化的现象，生成较多长链烷烃副产物。使用超临界二氧化碳作为共溶剂虽然反应的选择性更好，但是二氧化碳作为一种超临界溶剂，一般仅限于作为低分子量物质的共溶剂使用。它与长链烃类物质的共溶性较差，为了要达到共溶效果，所需的压力很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种超临界脂肪酸甲酯加氢制备脂肪醇的方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的技术构思是这样的：