Способ получения высших жирных спиртов

Изобретение относится к способу получения высших жирных спиртов (ВЖС), которые широко применяют в табачной промышленности, при производстве моющих средств, пластификаторов, пенных стабилизаторов, присадок для смазочных масел, а также для производства косметических средств. Способ включает взаимодействие углеводородной фракции С₁₀-C₁₈ с пероксидом водорода в присутствии растворителя. При этом процесс проводят при 20-50°С, при мольном соотношении углеводородной фракции С₁₀-C₁₈ и пероксида водорода (1,0-13,0):1, на катализаторе - титансодержащем цеолите, загружаемом в количестве от 0,1 до 70 г/л реакционной массы, которую после стадии синтеза подвергают атмосферной ректификации для удаления растворителя, и вакуумной ректификации - для отделения возвращаемой на стадию синтеза непрореагировавшей углеводородной фракции С₁₀-C₁₈ в виде дистиллята и товарных высших жирных спиртов. Как правило, в качестве катализатора используют титансодержащий цеолит с топологией MFI, MEL или β-цеолита, с содержанием титана от 0,1 до 9,5%. Способ позволяет получить ВЖС с высоким выходом при сниженных энергетических затратах на их выделение. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам получения и выделения высших жирных спиртов (ВЖС).

Спирты фракций С₆-С₁₀ в основном используются в табачной промышленности, при производстве моющих средств, а также при производстве пластификаторов. Спирты фракций С₁₂-С₁₄ применяются для приготовления ПАВ, пенных стабилизаторов, присадок для смазочных масел. Фракции C₁₆-C₁₈ используются в нефтехимической промышленности в качестве пенообразователей и для производства косметических средств. В настоящее время основными промышленными методами получения жирных спиртов является следующее.

1. Гидроформилирование высших алкенов C₉-C₁₈ с получением альдегидов с большим числом углеродных атомов, с их последующим восстановлением до спиртов /RU 2291848, С07С 1/04, С07С 29/16, С07С 31/125, 2007 г./. Среди основных недостатков следует отметить многостадийность технологического процесса и, как следствие, сложность аппаратурного оформления; высокие энергетические затраты на поддержание технологических параметров процесса гидроформилирования и гидрирования - высокого давления и температуры; недостатки, связанные с использованием катализатора, - дезактивация, потери вследствие уноса с реакционной массой, необходимость выделения катализатора из реакционной смеси, отложения металлического катализатора на стенках реакционной аппаратуры.

2. Окисление парафиновой фракции С₁₀-C₁₈ кислородом воздуха в присутствии борной кислоты /Башкиров А.Н., Комзолкин В.В. // Хим. наука и пром. - 1959. - 4. - 607/. Данный способ получения также имеет ряд существенных недостатков, а именно: низкая конверсия исходного сырья, выход и селективность по спиртам, низкое качество получаемых спиртов вследствие присутствия в них различных примесей, большое количество сточных вод, образующихся в ходе гидролиза и многократных промывок, периодичность процесса.

В настоящее время наиболее перспективными методами получения ВЖС являются способы, основанные на использовании более доступного сырья, - углеводородной фракции С₁₀-C₁₈, экологически чистого окислителя - пероксида водорода и гетерогенного катализатора - силикалита титана (TS-1).

Прототипом данного изобретения является способ получения ВЖС посредством жидкофазного окисления углеводородной фракции С₁₀-C₁₈ водными растворами пероксида водорода на гетерогенном катализаторе - силикалите титана в присутствии полярного растворителя /US 5021607, С07С 45/28, 1991 г./ при температуре 50-100°С.

Существенным недостатком описанного способа является то, что реакция окисления проводится при повышенной температуре, что приводит к понижению выхода высших жирных спиртов (12%) и ухудшению качества ВЖС (увеличивается содержание побочных продуктов). Кроме того, отсутствует стадия выделения товарного продукта - ВЖС.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка эффективных технологий синтеза и выделения ВЖС.

Технический результат от использования изобретения заключается в снижении затрат за счет уменьшения температуры на стадии синтеза и увеличения выхода ВЖС.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения высших жирных спиртов (ВЖС), включающем взаимодействие углеводородной фракции С₁₀-C₁₈ с пероксидом водорода в присутствии растворителя, процесс проводят при 20-50°С, при мольном соотношении углеводородной фракции С₁₀-C₁₈ и пероксида водорода (1.0-13.0):1, на катализаторе - титансодержащем цеолите с топологией MFI, MEL или β-цеолита с содержанием титана от 0.1 до 9.5%, в количестве от 0.1 до 70 г/л реакционной массы, которую после стадии синтеза подвергают атмосферной ректификации для удаления растворителя и вакуумной ректификации - для удаления возвращаемой на стадию синтеза непрореагировавшей углеводородной фракции С₁₀-С₁₈ в виде дистиллята и товарных высших жирных спиртов.

Синтез и выделение ВЖС проводят по следующей методике: в реактор загружают необходимое количество углеводородной фракции и титансодержащего цеолита, растворителя, включают магнитную мешалку и термостатируют до заданной температуры. После загрузки пероксида водорода фиксируют время начала эксперимента. По окончании опыта содержание ВЖС в реакционной массе определяют методом газожидкостной хроматографии. Процесс выделения ВЖС проводят следующим способом. После завершения реакции окисления реакционную смесь подвергают разделению. С этой целью посредством ректификации из реакционной массы отгоняют растворитель, при этом из куба отводится раствор ВЖС в углеводородной фракции. Полученный в кубе колонны раствор ВЖС в углеводородной фракции направляют в вакуумную колонну. В дистилляте отбирают углеводородную фракцию, направляемую на стадию синтеза, а из куба колонны - товарные ВЖС.

В данном изобретении в качестве сырья предлагается использовать углеводородную фракцию, полученную при экстрактивной экстракции карбамидом нефтяных фракций и очищенную от более высококипящих компонентов. Средний состав углеводородной фракции С₁₀-C₁₈: С₁₀-20%, С₁₁-30%, C₁₂-25%, C₁₃-5%, C₁₅-5%, C₁₆-5%, C₁₇-5%, C₁₈-5%.

Изобретение иллюстрируется примерами проведения процесса.

ПРИМЕР

В реактор загружают 3 мл углеводородной фракции С₁₀-С₁₈ следующего состава: С₁₀-20%, С₁₁-30%, C₁₂-25%, C₁₃-5%, C₁₅-5%, C₁₆-5%, С₁₈-5%, и 2,5 г титансодержащего цеолита с топологией MF1, 36 мл растворителя метанола, включают магнитную мешалку и термостатируют до 40°С. После загрузки 1,6 мл 35% раствора пероксида водорода фиксируют время начала эксперимента. По окончании опыта содержание ВЖС в реакционной массе определяют методом газожидкостной хроматографии (2,2,%, ВЖС) После завершения реакции окисления реакционную смесь подвергают разделению. С этой целью посредством ректификации из реакционной массы отгоняют растворитель - метанол в колонне с эффективностью 10 теоретических тарелок и при флегмовом числе, равном 5, при этом из куба отводится раствор ВЖС в углеводородной фракции (45% ВЖС). Полученный в кубе колонны раствор ВЖС в углеводородной фракции направляют в вакуумную колонну эффективностью 5 теоретических тарелок и при флегмовом числе, равном 5. В дистилляте отбирают углеводородную фракцию, направляемую на стадию синтеза, а из куба колонны - товарные ВЖС следующего состава: спирты С₁₀-17,05%, С₁₁-29,94%, С₁₂-34,74%, С₁₃-7,51%, С₁₅-7,51%, С₁₆-3,95%, С₁₇-2,73%, С₁₈-1,89%.

В таблице приведены примеры проведения процесса при различных сочетаниях технологических параметров, значения которых являются отличительными признаками изобретения.

Из таблицы видно, что оптимальной является температура 50°С, обеспечивающая максимальный выход ВЖС, при повышении температуры выше 50°С выход ВЖС понижается, при температуре ниже 20°С значительно снижается скорость реакции. При увеличении мольного соотношения углеводород-пероксид водорода с 1:1 до 13:1 г/ли увеличении концентрации катализатора наблюдается увеличение выхода ВЖС. При увеличении концентрации катализатора больше 70 г/л увеличения выхода МЭК не происходит. Добавка катализатора в количестве, меньшем 0.1 г/л, практически не катализирует реакцию окисления. Использование титансодержащих цеолитов с различной топологией MF1, MEL или β-цеолита при равном содержании титана показывают одинаковые выходы ВЖС. Применение титансодержащих цеолитов с содержанием титана менее 0,1% не показывает каталитической активности, с содержанием более 9,5% не показывает увеличения каталитической активности.

Использование данного изобретения позволяет эффективно и надежно решать проблему организации крупнотоннажного промышленного производства ВЖС. Указанное производство характеризуется высокими технико-экономическими показателями, определяемыми такими факторами, как отсутствие побочных продуктов, отсутствие вспомогательных растворителей, отсутствие повышенных давлений и температур, производство высокоэкологично.

Таблица
	№ примера
1	2	3	4	5	6	Прото- тип
Температура, °С	40	40	40	40	20	40	100
Углеводородная фракция	С10	С10	С10	С10	С10	С10	С10
Растворитель	Мета- нол	Мета- нол	Мета- нол	Мета- нол	Мета- нол	Мета нол	Ацетон
Мольное соотношение углеводород:пероксид водорода	0.50	13.00	1.00	1.00	1.00	1.00	0.5
Концентрация катализатора, г/л	25.36	24.62	24.76	44.64	25.36	0.10	16.39
Концентрация H2O2, мас.%	31.2	31.2	31.2	31.2	31.2	31.2	30.0
Выход ВЖС, мас.%	6.4	16.9	30.1	30.0	6.38	0.1	12.0
Степень извлечения ВЖС из реакционной массы, %	99.5	99.6	99.6	99.6	99.6	99.6	-

1. Способ получения высших жирных спиртов (ВЖС), включающий взаимодействие углеводородной фракции С₁₀-C₁₈ с пероксидом водорода в присутствии растворителя, отличающийся тем, что процесс проводят при 20-50°С, при мольном соотношении углеводородной фракции С₁₀-C₁₈ и пероксида водорода (1,0-13,0):1, на катализаторе - титансодержащем цеолите, загружаемом в количестве от 0,1 до 70 г/л реакционной массы, которую после стадии синтеза подвергают атмосферной ректификации для удаления растворителя и вакуумной ректификации для отделения возвращаемой на стадию синтеза непрореагировавшей углеводородной фракции C₁₀-C₁₈ в виде дистиллята и товарных высших жирных спиртов.

2. Способ получения высших жирных спиртов по п.1, отличающийся тем, что используют титансодержащий цеолит с топологией MFI, MEL или β-цеолит с содержанием титана от 0,1 до 9,5%.