[发明专利]使用助催化的担载的镍催化剂氢化脂肪酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于不饱和脂肪酸的氢化来生产饱和脂肪酸的方法，所述方法包括在氢气和担载的镍催化剂的存在下氢化不饱和脂肪酸。

背景技术

担载的金属催化剂是众所周知的且用于许多反应中，这些反应包括不饱和脂肪物质，例如在文献中广泛描述的油或脂肪酸的氢化。担载的镍催化剂已被用于各种需要低IV(碘值)脂肪产物的氢化方法中。当产物完全或基本完全饱和时得到低IV。由于在脂肪酸的氢化作用与选择性无关，催化剂的主要目的是尽可能快且经济地进行氢化反应。

US-A-6054627描述了一种包括主量的铜或锌的氧化物以及至少一种用于氢化反应的其他金属的催化剂。US-A-5493037描述了一种包括镍、二氧化硅、氧化铝以及用于脂肪酸的固定床氢化的粘土矿物粘合剂的催化剂。在没有明确如何定义重量百分比下，提到镍的含量为10至50wt％。

WO2004/035204描述了一种用于不饱和有机化合物氢化的具有镁助催化剂的镍催化剂。公开了在还原的催化剂中确定的镍含量为51至80wt％。US-A-4048116描述了一种包括铜和锰以及可选的用于乙炔醇类氢化的钼的未担载的镍催化剂。US-A-6350923描述了一种使用由镍、钴或铜以及至少一种其他金属组成的担载的催化剂氢化醛类的方法。US-A-6350923未描述使用锰助催化的担载的镍催化剂氢化不饱和脂肪酸。Babenkova等人(Kinetics and Catalysis，Vol.36，No.2，1995，pp.237-240)公开了一种用于葵花油脂肪酸的不饱和甘油三酯的氢化的锰掺杂的镍/硅藻土催化剂。GB-A-384314描述了一种在两步催化方法中首先使用锰催化剂、然后使用镍催化剂制造形成羧酸的肥皂衍生物的方法。GB-A-384314未描述锰可用来助催化镍催化剂。

通常，脂肪酸的氢化可在具有粉末状的催化剂的浆态相或具有成形的催化剂的固定床中完成。镍催化剂常用于脂肪酸的氢化反应应用中。然而，这种催化剂可显示出相对快的失活，该失活是由奥斯特瓦尔德熟化(Ostwald ripening)中的大规模微晶生长所引起和/或通过在原料中存在的催化剂污染物(例如硫、氮和磷的化合物)中毒所引起。同时在反应条件下，主要量的镍溶解在脂肪酸原料中。为了使这种催化剂在所提及的方法中经济，应当最小化该失活速率。

发明内容

本发明涉及一种锰助催化的镍在二氧化硅上的催化剂在脂肪酸的氢化中的应用，该脂肪酸为用于油脂化学方法的原料。

相应地，本发明涉及一种用于不饱和脂肪酸的氢化来生产饱和脂肪酸的方法，所述方法包括在氢气和担载的镍催化剂的存在下氢化不饱和脂肪酸，所述担载的镍催化剂包括：氧化性载体(oxidic support)；5至80wt％的镍，以基于催化剂重量的金属镍计；以及0.1至10wt％的锰助催化剂，以基于催化剂重量的MnO₂计。

在本申请中，在催化剂组合物中的镍含量是以金属镍计。需要注意的是，通常在还原的催化剂中并不是所有的镍完全为金属态，且通常将存在一些NiO。典型地，镍总量的20至40wt％将以氧化镍存在。

令人惊奇的是，在反应条件下，锰助催化的镍催化剂具有较高的活性。尽管这种效果的具体机理是未知的，但是推测较高的活性是由于较高的转换数和/或较低的催化剂失活，尽管镍表面积较低。

脂肪酸可有多种来源，例如源于天然油或源自动物脂或浮油。本发明可用于将脂肪酸氢化至低碘值，即在(聚)不饱和脂肪酸的氢化中来生产饱和脂肪酸中。

根据本发明氢化的脂肪酸是具有优选由C₆-C₃₆、更优选由C₁₆-C₂₄组成的支链或无支链的脂肪族链的羧酸。

优选地，本发明中所使用的催化剂包括25至60wt％的镍，优选30至50wt％，以基于催化剂重量的金属镍计。

所述催化剂的锰助催化剂的含量优选包括0.5至6wt％，更优选1至5wt％，以基于催化剂重量的MnO₂计。

优选地使用一种或多种氧化物作为载体，由此优选二氧化硅、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化钛、氧化锆以及它们的组合。更具体地说，优选使用二氧化硅作为所述氧化性载体材料。然而，不排除其他载体，例如炭、沸石以及粘土材料。

在本发明中所使用的最优选的担载的催化剂包括10至94.9wt％的二氧化硅，优选34至74.5wt％，更优选45至69wt％，以基于催化剂重量计。