Stand der Technik Nach dem Stand der Technik werden Fettalkohole auf konventionellem Wege über eine katalytische Hydrierung der entsprechenden Methylester ohne Gegenwart eines Lösungsmittels hergestellt. Die Hydrierung in Gegenwart eines Lösungsmittels im überkritischen bzw. nahe-kritischen, einphasigen Bereich bietet indes den Vorteil einer schnelleren Reaktion. So wird im Europäischen Patent EP 0791041 B1 die Hydrierung von Fettsäuremethylestern zu Fettalkoholen unter Zusatz von Propan zur Einstellung eines überkritischen Zustandes beschrieben. Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht in der Erzeugung einer homogenen Phase im Gegensatz zum klassischen, industriell praktizierten Verfah- ren im trickle-bed Reaktor mit zwei fluiden Phasen. Durch die Einstellung einer fluiden Phase lassen sich deutlich höhere Raum-Zeit Ausbeuten erzielen. Das überkritische Gemisch, bestehend aus Was- serstoff, Propan, Methanol und Fettalkohol muss jedoch aufgetrennt werden, wobei in der genannten Druckschrift auf eine Rückführung des Wasserstoffs und des Propans verzichtet wird, welche folglich verloren gehen und den Prozess damit unrentabel machen. Aus Chem. Eng. News 2001 Dez., S. 17 wird von Härröd für ein solches Verfahren erstmalig eine Abtrennung von H2 und Propan in einer Ko- lonne und deren Rückführung als Kreislaufgas nach Entspannung von den Reaktionsbedingungen 250°C und 150 bar vorgeschlagen, die Bedingungen für die Druckstufen werden jedoch nicht angege- ben. Diese sind jedoch für die ökonomische Betrachtung ausschlaggebend und entscheiden darüber, ob das Verfahren realisiert werden kann oder nicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hat folglich darin bestanden, in einem Verfahren zur über- bzw. nahekritischen Hydrierung von Fettsäuremethylestern zu den entsprechenden Fettalkoholen einen Weg aufzuzeigen, auf dem man die anfallenden komprimierten Gemische mit möglichst geringem tech- nischen Aufwand und unter Optimierung der ökonomischen Bedingungen auftrennen kann, ohne dabei die Qualität, insbesondere die Reinheit der erhaltenen Fettalkohole zu mindern.

Beschreibung der Erfindung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Trennung von über oder nahekritischen Gasgemi- schen, enthaltend Wasserstoff, Inertgas, Methanol und Fettalkohole bei Drücken 100 bis 300 bar, wel- ches sich dadurch auszeichnet dass man die komprimierten Gemische in drei Stufen entspannt, wobei der Druckbereich der ersten Stufe zwischen 50 und 150 bar, der Druckbereich der zweiten Stufe bei 10 bis 50 bar und der Druckbereich der dritten Stufe bei 1 bis 10 bar liegt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Entspannung dreistufig durchzuführen ist und die Druckdifferenz zwischen Reaktionsdruck und Druckniveau der Entspannung gering sein sollte, um die Kosten für die Rekompression gering zu halten. Andererseits muss aber eine Abtrennung des Fet- alkohols und des Methanols vom Wasserstoff/lnertgasgemisch gewährleistet sein. Durch die Analyse der Kosten für die Rückführung von Wasserstoff/lnertgas bei unterschiedlichen Druck-und Tempera- turniveaus der Druckstufen konnte ein Optimum hinsichtlich technischem Aufwand und Kosten des Verfahrens gefunden werden.

Durchführung des Verfahrens Die Hydrierung eines Substrates wird üblicherweise in Gegenwart eines Lösungsmittels, vorzugsweise Propan im überkritischen bzw. nahekritischen Bereich durchgeführt. Im Gegensatz zu anderen Arbeiten erfolgt die Entspannung in der ersten Stufe ("Flash") auf einen Druck zwischen 50 und 150 bar. Dies hat sich als vorteilhaft erwiesen, um die Kompressionskosten im Gesamtprozess gering zu halten. Auf- grund des zugrunde gelegten Phasengleichgewichts erfolgt eine vollständige Abtrennung des Fettalko- hols und Methanols aus dem Reaktionsgemisch, je niedriger der Druck und je höher die Temperatur ist.

Die Abtrennung des Fettalkohols sollte bei den vorgegeben Bedingungen vollständig und die des Methanols kann teilweise erfolgen, da ein Anteil bis max. 5 % Methanol im Kreislaufgas für die Reak- tion unproblematisch ist. Der Druck in der ersten Trennstufe sollte möglichst nahe an dem Reaktions- druck liegen, um eine kostenintensive Kompression der Hauptmenge des im Kreislauf gefahrenen Lö- sungsmittels und überschüssigen Wasserstoffs zu vermeiden. Schon bei einer Entspannung auf 10 bar in der ersten Trennstufe kann ansonsten der gesamte Prozess aufgrund der resultierenden Kompressi- onskosten unrentabel werden. In der nachfolgenden stufenweisen Entspannung auf die Druckstufen zwischen 10 bis 50 und 1 bis 10 bar erfolgt die Abtrennung des Lösungsmittels und des Methanols.

Das Hydrierprodukt wird zur Aufarbeitung gegeben. Weitere vorteilhafte Ausführungsformend es Ver- fahrens bestehen zum einen darin, dass man das Inertgas mit dem überschüssigen Wasserstoff rezy- kliert und zum anderen die rezyklierten Gemische bis zu 5 Mol-% Methanol enthalten.

Weiterhin hat sich erwiesen, dass für einen rentablen Prozess das Einsatzverhältnis der Edukte von hoher Bedeutung ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Anteil des Substrates zwischen 1 und 4, insbesondere ca. 2 Mol-% und der Anteil des Wasserstoffs zwischen 10 und 20, insbesondere 12 und 18 Mol-% liegen. Bei zu kleinen Mengen an eingesetztem Substrat (< 1 Mol-%) wird der Prozess bei gegebener Menge an herzustellendem Fettalkohol aufgrund des großen Über- schusses an Inertgas/Wasserstoff unrentabel. So werden beispielsweise für die Herstellung von 20000 Jahrestonnen Fettalkohol bei einem Einsatzverhältnis Propan/H2/Fettsäuremethylester von 85/12/3 Mol-% 9300 kg/h Propan benötigt. Bei einem Einsatzverhältnis von 200/60/1 müssen aber zur Herstel- lung der gleichen Menge Fettalkohol schon 74000 kg/h Propan komprimiert und rezykliert werden. Dies bedeutet, dass für einen ökonomischen arbeitenden Prozess die Menge an Substrat möglichst hoch sein sollte, um die zu rezyklierende Menge Propan gering zu halten.

Für die einzusetzende Menge Wasserstoff hat sich durch Berechnung der thermodynamischen Para- meter ergeben, dass eine Erhöhung des Anteils von Wasserstoff im Einsatzgemisch, die Abtrennung des Fettalkohols in der ersten Druckstufe erleichtert. Die Löslichkeit des Fettalkohols im Pro- pan/Wasserstoffgemisch nimmt also mit zunehmendem Wasserstoffanteil ab. Deshalb ist ein Wasser- stoffanteil von 10 bis 20 Mol-% für eine vollständige Abtrennung des Fettalkohols aus dem Reaktions- gemisch von besonderem Vorteil.

Beispiele In einer Anlage zur Hydrierung von Fettsäuremethylestern, wie sie in der EP 0791041 B1 beschrieben wird, wurde Kokosfettsäuremethylester bei 250 °C und 150 bar in Gegenwart eines handelsüblichen Kupfer/Zink-Katalysators zu dem entsprechenden Fettalkohol hydriert. Ein Fließschema der Anlage ist in Abbildung 1 wiedergegeben. Das Einsatzverhältnis Propan/Wasserstoff/Methylester betrug 85 : 12 : 3 Gewichtsteile. Unter Annahme einer Laufzeit von 8.000 h/a wurden für verschiedene Entspannungs- stufen die Energiemenge für die erforderliche Kompression sowie der Verlust an Propan kalkuliert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Die Beispiele 1 und 2 sind erfindungsgemäß, Beispiel V1 dient zum Vergleich.

Tabelle 1 Energieverbrauch und Propanverlust Bsp. Druckstufen [bar] Energiekompression Propanverlust [MW/a] [kgla] 1 1. Stufe : 100 bar 2. 541 344.000 2. Stufe : 10 bar 3. Stufe 1 bar 2 1. Stufe : 50 bar 2.222 416.000 2. Stufe : 10 bar 3. Stufe 1 bar V1 1. Stufe : 10 bar 10.224 120.000 2. Stufe : 1 bar Die Ergebnisse zeigen, dass im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich weniger Energie zur Rekompression erforderlich ist, auch wenn die Verluste an Inertgas deutlich höher sind. berück- sichtigt man jedoch, dass die Einsatzkosten für 100 kWh Energie durchschnittlich 10mal höher liegen als der Preis für 1 kg Propan, so wird deutlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren hinsichtlich sei- ner ökonomischen Bedingungen deutlich günstiger arbeitet.