CN107531596B - 生产脂肪醇的方法 - Google Patents

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Abstract

用于生产脂肪醇的方法包括：将脂肪醇原料流引入蒸馏塔；形成轻出口流和重出口流；冷凝至少一部分轻出口流以形成回流流；以大于或等于2的回流比率使回流流返回到蒸馏塔的回流入口；以及从蒸馏塔的出口回收脂肪醇产物流，其中脂肪醇产物流包含第一质量百分比(M1)的第一脂肪醇物质和第二质量百分比(M2)的第二脂肪醇物质，并且其中脂肪醇产物流的脂肪醇质量比(M1/M2)是第一质量百分比除以第二质量百分比，并且其中脂肪醇质量比大于或等于2.0。

Description

生产脂肪醇的方法
背景技术
脂肪醇可以包括具有醇(或羟基)官能团的烷烃或烯烃。脂肪醇的碳链长度可以从4个碳至约34个碳变化。醇基团可以，例如，在末端碳处连接到碳链。
物理上这些醇可以是油性液体或可以是蜡状固体，其取决于它们的碳链的长度，并且可以用于洗涤剂、表面活性剂、化妆品、食品的生产，以及用作工业溶剂。脂肪醇可以表现出C12两亲性质，具有亲水和亲脂末端两者，并且可以表现为非离子表面活性剂。它们可以作为乳化剂、软化剂、和增稠剂，例如，在化妆品和食品工业中使用。
发明内容
本文中公开了产生脂肪醇的方法，以及由此产生的醇。
产生脂肪醇的方法包括：将脂肪醇原料流引入蒸馏塔；形成轻出口流和重出口流；冷凝至少一部分的轻出口流以形成回流流；以大于或等于2的回流比率将回流流返回到蒸馏塔的回流入口；以及从蒸馏塔的出口回收脂肪醇产物流，其中脂肪醇产物流包含第一脂肪醇物质(M1)的第一质量百分比，以及第二脂肪醇物质(M2)的第二质量百分比，并且其中脂肪醇产物流的脂肪醇质量比(M1/M2)是第一质量百分比除以第二质量百分比，并且其中脂肪醇质量比大于或等于2.0。
通过以下附图和详细描述来举例说明上述和其它特征。
附图说明
现在参照附图，其是示例性实施方式，以及其中相同的元素标号相同。
图1是用于产生脂肪醇产物流的过程的实施方式的图解。
具体实施方式
脂肪醇可以源自天然来源或它们可以例如合成自化石燃料原料如石油。由于脂肪醇(例如，特别是包含10–20个碳原子的脂肪醇)经常用于合成洗涤剂的生产，所以它们有时被称为洗涤剂醇或洗涤剂类醇。
可以通过相应的羧酸的烷基酯，如甲酯或乙酯的氢化来产生洗涤剂类醇(例如，月桂酸甲酯(十二酸甲酯)的氢化形成月桂醇(十二烷醇))。可以通过各种方法来产生烷基酯。例如，可以通过甘油三酯的酯交换，通过羧酸(如通过甘油三酯的水解所获得的那些)的酯化来产生烷基酯，或可以由化石燃料如石油或天然气合成烷基酯。可以用作原材料的天然甘油三酯的实例包括天然油，如椰子油、菜籽油和棕榈油，动物脂肪如猪油、牛脂油和鱼油，或包括上述中的至少一种的组合。因为这些起始材料可以含有具有各种烃链长度的化学物的混合物，所以由它们的氢化获得的醇产物可以包含不同分子式的醇的混合物。例如，多达三种不同的酯(例如，具有不同碳链长度)可以源自一种甘油三酯分子。在另一实例中，合成自化石燃料的酯可以具有一系列的碳链长度，其来自在化石燃料中存在的烃物质的混合物。
然而，对于制造商期望的是产生具有选择的碳链长度(或脂肪醇的等级)的分布的脂肪醇产物流。提供这样的产物流可以通过减小设备尺寸(例如，降低资本成本)简化后续处理、消除废物流、消除副产物流、提高生产效率、或包括上述中的至少一种的组合。因而，产物流可以包含链长相差1至3个碳原子的脂肪醇。这些醇产物组合物的实例可以包括脂肪醇物质的任何混合物，如含有6–8个碳原子(C6–C8)、8–10个碳原子(C8–C10)、12–14个碳原子(C12–C14)、或16–18个碳原子(C16–C18)的混合物。醇产物组合物可以包括含有12–14个碳原子(C12–C14)的混合物。醇产物组合物可以包括含有8–10个碳原子(C8–C10)的混合物。醇产物组合物可以包括含有6–8个碳原子(C6–C8)和/或16–18个碳原子(C16–C18)的混合物。
可以通过调节脂肪醇在流中的分布来进一步操作脂肪醇产物流的组成，用于选择的最终用途。例如，脂肪醇产物流可以包含特定比率的具有第一碳链长度的第一脂肪醇与具有第二碳链长度的第二脂肪醇。调节此比率可以是期望的，以满足对脂肪醇混合物的选择的最终用途的市场需求。因而，生产商可能希望提供含有选择的第一脂肪醇(M1)的质量与第二脂肪醇(M2)的质量的质量比(M1:M2)的脂肪醇产物流组合物。第一脂肪醇可以具有比第二脂肪醇更大数目的碳原子。例如，第一脂肪醇可以包含12个碳原子(C12，还称为月桂醇或十二烷醇)且第二脂肪醇可以包含14个碳原子(C14，还称为肉豆蔻醇或十四烷醇)。生产商可以目标生产包含3:1(M1:M2)的比率的脂肪醇产物流。
然而，在选定的温度下，具有第一碳链长度的第一脂肪醇物质的蒸气压可以接近具有第二碳链长度的第二脂肪醇物质的蒸气压。所以可能难以通过依赖于挥发性的差异的分离方法，如简单蒸馏，来调节在脂肪醇产物流中脂肪醇的质量比。
分馏可以用来在分离过程中提供更多的可调参数(例如，从蒸馏塔去除脂肪醇产物流的位置)，并且可以用来帮助调节在脂肪醇产物流中脂肪醇的比率。通过选择从分馏塔除去脂肪醇产物流的位置(例如，出口高度、出口塔板数等)，可以实现所期望的产物等级(例如，包含预选的物质的组，如C12和C14脂肪醇的混合物)，然而在该等级中的脂肪醇的质量比受限于控制在选定的移除位置处控制蒸馏的热力学。因此虽然通过选择从塔回收的位置，可以将产物混合物限定于特定的等级，该等级中的物质的比率可以固定在此点。例如，在包含C12和C14脂肪醇的脂肪醇产物流中，对于给定的去除位置，C12脂肪醇与C14脂肪醇的质量比可以是固定的。
调节在脂肪醇产物流中第一脂肪醇物质与第二脂肪醇物质的质量比的方法可以包括调节蒸馏塔的回流比率。蒸馏塔的回流部分可以包括冷凝器，其冷却和冷凝回收自蒸馏塔的顶部的气相产物，以形成液体流，其可以返回蒸馏塔的入口。蒸馏塔的回流比率(R)定义为回到塔的液体的质量流率(Lc)除以塔顶产物的质量流率(D)，其中来自塔的顶部的总质量流率等于Lc+D。
增加回流比率可以增加塔顶产物中的高挥发性物质(例如，轻物质，如第一脂肪醇物质)的浓度，并且可以降低低挥发性物质(例如，重物质，如第二脂肪醇物质)的浓度。该效果可以向塔下传递，并且可以导致在塔顶流(例如，顶部或轻馏分)中增加浓度的轻物质以及在塔顶流中降低浓度的重物质。结合该效果与使用侧回收流，如位于塔顶产物出口的下方和进料入口位置的上方的位置处的出口，可以产生包含较少轻物质和较多重物质的脂肪醇产物流。因而，通过控制回流比率和从侧回收出口除去脂肪醇产物流，可以控制第一脂肪醇与第二脂肪醇的质量比(M1:M2)。
出乎意料地，已经发现，增加回流比率和选择侧回收位置的组合能够实现3:4至4:1、或1:1至3:1、或2:1至3:1的第一脂肪醇与第二脂肪醇的质量比(M1:M2)。例如，脂肪醇产物流的质量百分比可以包括75质量％的第一脂肪醇和25质量％的第二脂肪醇，或70质量％的第一脂肪醇和30质量％的第二脂肪醇。此外，脂肪醇产物流的脂肪醇质量比(M1/M2)可以大于或等于2.0，例如，2.0至3.0、或2.15至2.45、或2.30至2.36，其中脂肪醇质量比定义为在脂肪醇产物流中第一脂肪醇物质的质量百分比除以第二脂肪醇物质的质量百分比。本申请人发现，仅通过调节现有分馏塔的其它操作参数，如压力、温度、进料速率、回收速率、冷凝器负荷、再沸器负荷、脂肪醇产物流去除位置、或包括上述操作参数中的至少一种的组合，不能实现这些结果。
图1是用于生产脂肪醇产物流40的过程1的图解。过程1包括原料生产部分10和蒸馏塔30。原料生产部分10可以将包含化石燃料的原料流2加工成包含第一脂肪醇物质和第二脂肪醇物质的脂肪醇原料流4。第一脂肪醇物质可以包含比第二脂肪醇物质更少的碳原子。第一脂肪醇物质可以包含6个碳原子且第二脂肪醇物质可以包含8个碳原子。第一脂肪醇物质可以包含8个碳原子且第二脂肪醇物质可以包含10个碳原子。第一脂肪醇物质可以包含12个碳原子且第二脂肪醇物质可以包含14个碳原子。第一脂肪醇物质可以包含16个碳原子且第二脂肪醇物质可以包含18个碳原子。原料生产部分10可以通过任何合适的化学反应过程将原料流加工成脂肪醇原料流4，例如可以采用酯化和脱水过程。可以在进料入口28处，将脂肪醇原料流4引入蒸馏塔30。蒸馏塔30可以将脂肪醇原料流4分离为轻出口流32、重出口流38、和脂肪醇产物流40。相比于重出口流38，轻出口流32可以含有较高质量百分比的轻物质(例如，具有较低沸点温度、较低挥发性、在给定的温度下较低的蒸气压、或包括上述中的至少一种的组合的物质)。相较于轻出口流32，重出口流38可以含有较高质量百分比的重物质(例如，具有在给定的压力下较高的沸点温度、较高的挥发性、在给定的温度下较高的蒸气压、或包括上述中的至少一种的组合的物质)。
可以使用冷凝器60、再沸器80、或包括上述中的至少一种的组合来操作蒸馏塔30。冷凝器60可以包括任何适宜的热交换器。冷凝器60可以利用冷却流体流64来冷凝至少一部分的塔顶流31以形成包含液体的回流流33、和包含气体的轻出口流32。冷却流体流64可以包含任何适合的热交换流体，例如，空气、水、乙二醇、油等。可以在一定回流质量流率下，使回流流33回到蒸馏塔30的回流入口42。蒸馏塔30的操作可以包括，在大于或等于2的回流比率(R)下，例如，大于或等于25或，大于或等于45，或在2至200、或2至100、或10至75、或25至50的回流比率下，使回流流33返回到蒸馏塔30。其中回流比率(R)定义为回流流33的质量流率除以轻出口流32的质量流率。脂肪醇产物流40可以包含第一质量百分比(M1)的第一脂肪醇物质和第二质量百分比(M2)的第二脂肪醇物质。脂肪醇产物流40可以包含大于或等于2.0，例如，2.0至3.0，或2.15至2.45，或2.30至2.36的脂肪醇质量比(M1/M2)。可以用大于或等于10的回流比率操作蒸馏塔30，并提供2.30至2.36的脂肪醇产物流40的脂肪醇质量比。蒸馏塔30的回流入口42可以位于进料入口28的上方和塔的顶部的下方。脂肪醇产物流40可以回收自蒸馏塔30的侧出口36。侧出口36可以位于进料口28的上方和回流入口42的下方。侧出口36可以位于蒸馏塔的富集段(还称为精馏段)中。
蒸馏塔30可以包括任何适合的内部。例如，内部可以包括结构填充物(例如，波纹金属片、网、纱布(guaze)、泡沫等)、不规则填充物(例如，弧鞍填料(Berl Saddle)、拉西环(Raschig ring)、鲍尔环(Pall Ring)、莱辛环(Lessing Ring)等)、板、盘、堰、筛、阀、降液管(downcomer)、或包括上述中的至少一种的组合。可以选择蒸馏塔内部以提供期望的液体/蒸气界面面积、停留时间、压降、液体分布、液体滞留、或上述的组合，同时考虑到积垢、腐蚀、降解、运行效率、液泛等。
再沸器80可以是各种再沸器，如锅形再沸器、火焰再沸器、热虹吸式再沸器、强制循环再沸器、热交换器等。再沸器80可以利用传热流体流84以传递热量到蒸馏塔30。传热流体可以包括任何适合的流体，如蒸汽、油、工程传热流体等。再沸器80可以充分加热在蒸馏塔30中的流体以蒸发一部分的重出口流。加热流体(例如，液体、蒸气、或两相液体和蒸气)可以通过再沸器返回流83回到蒸馏塔30。
应注意图1作为从塔适当地去除的分开的装置示出冷凝器60和再沸器80。然而，这只是为了易于描述，且冷凝器60和/或再沸器80可以整合到塔中。另外，如本文所述的各种流的位置，例如，在特定容器的“顶部”、“中部”、“底部”、或“侧面”是相对的，因为引入或回收材料的实际位置取决于在特定容器中维持的条件。例如，进入蒸馏塔30的“底部”的流可以实际上进入包括再沸器80的槽的上方数级(或上方一定距离)，并且离开塔的“顶部”的管线/流可以实际上离开包括冷凝器60的最高级的下方数级(或下方一定距离)。因而，为便于参考包括本文中的这种术语以描述关于各种容器和流的总体方位，且这些术语并不意味着限制于一个确切的位置。另外，虽然为了说明的目的，图1和伴随的描述描述了单的容器，如原料生产部分10和蒸馏塔30，应理解在适合的情况下，可以使用串联或并联的多个容器。
下文陈述的是本文公开的方法的一些实施方式。
实施方式1：一种产生脂肪醇的方法，包括：将包含第一脂肪醇物质和第二脂肪醇物质的脂肪醇原料流引入蒸馏塔；其中第一脂肪醇物质包含比第二脂肪醇物质更少的碳原子；通过蒸馏过程来分离脂肪醇原料流以形成轻出口流和重出口流；冷凝至少一部分的轻出口流以形成包含回流质量流率的回流流以及包含轻产物质量流率的轻产物流；在一定回流比率下，将回流流返回到蒸馏塔的回流入口，其中回流比率定义为回流质量流率除以轻产物质量流率，其中回流比率大于或等于2；以及从蒸馏塔的出口回收包含第一脂肪醇物质和第二脂肪醇物质的脂肪醇产物流，其中出口位于进料入口的上方和塔顶产物出口的下方，其中脂肪醇产物流包含第一质量百分比(M1)的第一脂肪醇物质，和第二质量百分比(M2)的第二脂肪醇物质，并且其中脂肪醇产物流的脂肪醇质量比(M1/M2)是第一质量百分比除以第二质量百分比，并且其中脂肪醇质量比大于或等于2.0。
实施方式2：一种产生脂肪醇的方法，包括：将脂肪醇原料流引入蒸馏塔；形成轻出口流和重出口流；冷凝至少一部分的轻出口流以形成回流流；以大于或等于2的回流比率使回流流返回到蒸馏塔的回流入口；以及从蒸馏塔的出口回收脂肪醇产物流，其中脂肪醇产物流包含第一质量百分比(M1)的第一脂肪醇物质，和第二质量百分比(M2)的第二脂肪醇物质，并且其中脂肪醇产物流的脂肪醇质量比(M1/M2)是第一质量百分比除以第二质量百分比，并且其中脂肪醇质量比大于或等于2.0。
实施方式3：实施方式1-2中任一项的方法，其中第一脂肪醇物质包含含有6个碳原子的第一脂肪醇且第二脂肪醇物质包含含有8个碳原子的第二脂肪醇。
实施方式4：实施方式1-3中任一项的方法，其中第一脂肪醇物质包含含有8个碳原子的第一脂肪醇且第二脂肪醇物质包含含有10个碳原子的第二脂肪醇。
实施方式5：实施方式1-4中任一项的方法，其中第一脂肪醇物质包含含有12个碳原子的第一脂肪醇且第二脂肪醇物质包含含有14个碳原子的第二脂肪醇。
实施方式6：实施方式1-5中任一项的方法，其中第一脂肪醇物质包含含有16个碳原子的第一脂肪醇且第二脂肪醇物质包含含有18个碳原子的第二脂肪醇。
实施方式7：实施方式1-6中任一项的方法，其中回流比率大于或等于10。
实施方式8：实施方式1-7中任一项的方法，其中回流比率大于或等于25。
实施方式9：实施方式1-8中任一项的方法，其中回流比率大于或等于45。
实施方式10：实施方式1-9中任一项的方法，进一步包括通过调节回流比率来达到2.0至3.0的脂肪醇产物流的脂肪醇质量比。
实施方式11：实施方式1-10中任一项的方法，进一步包括达到2.15至2.45的脂肪醇产物流的脂肪醇质量比。
实施方式12：实施方式1-11中任一项的方法，其中脂肪醇产物流包含70–75质量％的第一脂肪醇的质量百分比以及25–30质量％的第二脂肪醇的质量百分比。
实施方式13：实施方式1-12中任一项的方法，其中回流比率大于或等于10且脂肪醇产物流的脂肪醇质量比为2.30至2.36。
通常，本发明可以可替换地包含本文公开的任何合适的组分，由其组成，或基本上由其组成。可以另外或可替代地配制本发明以不含或基本上没有在现有技术的组合物中使用的，或另外不是实现本发明的功能和/或目标所必需的任何组分、材料、成分、佐剂或物质。
本文公开的所有范围均含端点，且端点是可以彼此独立地组合的(例如，“高达25wt.％，或更具体地，5wt.％至20wt.％”的范围包含“5wt.％至25wt.％”的范围的端点和所有中间值等)。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。此外，术语“第一”、“第二”等在本文中不表示任何顺序、数量、或重要性，而是用来表示不同于另一要素的一个要素。除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，术语“一个”和“一种”以及“该”在本文中不表示数量的限制，并且应当被解释为涵盖单数和复数。如在本文中所使用的，后缀“(s)”旨在包括它所修饰的术语的单数和复数，从而包括上述术语的一个或多个(例如，膜(film(s))包括一个或多个膜)。在整个说明书中提及“一种实施方式”、“另一种实施方式”、“实施方式”等意味着连同实施方式一起描述的特定要素(例如，特征、结构、和/或特性)包括在本文中所描述的至少一种实施方式中，并且可以或可以不存在于其它实施方式中。此外，要理解的是，在各种实施方式中，描述的要素可以以任何合适的方式组合。
虽然已描述了特定实施方式，但是申请人或本领域技术人员可能会想到目前无法预见或可能无法预见的替代、修改、变化、改进、和实质等同物。因此，提交的和可能被修改的所附权利要求旨在涵盖所有这样的替代、修改、变化、改进、和实质等同物。

Claims (13)

1.一种生产脂肪醇的方法，包括：
将包含第一脂肪醇物质和第二脂肪醇物质的脂肪醇原料流引入蒸馏塔；其中所述第一脂肪醇物质包含比所述第二脂肪醇物质更少的碳原子；
通过蒸馏过程来分离所述脂肪醇原料流以形成轻出口流和重出口流；
冷凝至少一部分所述轻出口流以形成包含回流质量流率的回流流和包含轻产物质量流率的轻产物流；
以回流比率使所述回流流返回到所述蒸馏塔的回流入口，所述回流比率定义为所述回流质量流率除以所述轻产物质量流率，其中所述回流比率大于或等于2；以及
从所述蒸馏塔的出口回收包含所述第一脂肪醇物质和所述第二脂肪醇物质的脂肪醇产物流，其中所述出口位于进料入口的上方和塔顶产物出口的下方，其中所述脂肪醇产物流包含第一质量百分比(M1)的所述第一脂肪醇物质和第二质量百分比(M2)的所述第二脂肪醇物质，并且其中所述脂肪醇产物流的脂肪醇质量比(M1/M2)是所述第一质量百分比除以所述第二质量百分比，并且其中所述脂肪醇质量比大于或等于2.0。
2.一种生产脂肪醇的方法，包括：
将脂肪醇原料流引入蒸馏塔；
形成轻出口流和重出口流；
冷凝至少一部分所述轻出口流以形成回流流；
以大于或等于2的回流比率使所述回流流返回到所述蒸馏塔的回流入口；以及
从所述蒸馏塔的出口回收脂肪醇产物流，
其中所述脂肪醇产物流包含第一脂肪醇物质和第二脂肪醇物质，其中所述第一脂肪醇物质包含比所述第二脂肪醇物质更少的碳原子，且其中所述脂肪醇产物流包含第一质量百分比(M1)的第一脂肪醇物质和第二质量百分比(M2)的第二脂肪醇物质，并且其中所述脂肪醇产物流的脂肪醇质量比(M1/M2)是所述第一质量百分比除以所述第二质量百分比，并且其中所述脂肪醇质量比大于或等于2.0。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述第一脂肪醇物质包含含有6个碳原子的第一脂肪醇且所述第二脂肪醇物质包含含有8个碳原子的第二脂肪醇。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述第一脂肪醇物质包含含有8个碳原子的第一脂肪醇且所述第二脂肪醇物质包含含有10个碳原子的第二脂肪醇。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述第一脂肪醇物质包含含有12个碳原子的第一脂肪醇且所述第二脂肪醇物质包含含有14个碳原子的第二脂肪醇。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述第一脂肪醇物质包含含有16个碳原子的第一脂肪醇且所述第二脂肪醇物质包含含有18个碳原子的第二脂肪醇。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述回流比率大于或等于10。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述回流比率大于或等于25。
9.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述回流比率大于或等于45。
10.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，进一步包括通过调节所述回流比率达到2.0至3.0的所述脂肪醇产物流的所述脂肪醇质量比。
11.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，进一步包括达到2.15至2.45的所述脂肪醇产物流的所述脂肪醇质量比。
12.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述脂肪醇产物流包含质量百分比为70质量％至75质量％的所述第一脂肪醇以及质量百分比为25质量％至30质量％的所述第二脂肪醇。
13.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述回流比率大于或等于10且所述脂肪醇产物流的所述脂肪醇质量比为2.30至2.36。
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