173567. lajstromszámú szabadalom • Eljárás izobutilén kinterésére négyszénatomos szénhidrogén-frakciókból
5 173567 6 izobutilén hidratálásának reakciósebessége lecsökken. A hőmérséklet emelkedésével viszont a hidratálási reakció egyensúlya a kiindulási termékek irányába tolódik el. Ekkor szükségessé válik a nyomás növelése, hogy a komponensek folyékony fázisban maradjanak. A választott formázott ioncserélő katalizátor nagy belső felületű és nagy porozitású. 0,1 N nátriumhidroxid-oldattal meghatározott sztatikus ioncserélő kapacitása 1 g száraz katalizátorra számítva 3-4,25 mg ekvivalens. A szénhidrogének, mint ismeretes, vízben nem oldódnak. Ha a hidratálást olyan anyag távollétében folytatjuk, amely a vizet és a szénhidrogéneket oldja, úgy az izobutilén^ csekély mértékben alakul át. Ennélfogva olyan poláros oldószer jelenlétében dolgozunk, amely a vizet és a szénhidrogéneket oldja. Poláros oldószerként alkalmazhatunk például etilcelloszolvot, dioxánt, n-propanolt, vagy acetont. Az oldószert a víz súlyára számított 10—70% mennyiségben vesszük, attól függően, hogy a reagenseket hogyan képes oldani. Azáltal, hogy a négy szénatomos frakciókat a találmány szerinti eljárás körülményei között vízzel kezeljük, terc-butanolt és vizet tartalmazó elegy keletkezik. A dehidratálás hatásfokának növelése és nagytisztaságú izobutilén kinyerése céljából a nem reagált szénhidrogéneket a kapott reakcióelegyből eltávolítjuk. Ezt követően az elegyet rektifikáljuk, amikor is terc-butanol koncentrált vizes oldatát nyerjük, amely kisforráspontú szénhidrogéneket tartalmaz oldva. A kisforráspontú szénhidrogéneket desztilláció útján eltávolítjuk. Ily módon 85-88 súly%-os vizes terc-butanololdatot kapunk. A terc-butanol dehidratálása megfordítható folyamat. A reakció eredményeként izobutilén és víz keletkezik. A reakció körülményeit úgy választjuk meg, hogy a reakció egyensúlya a nevezett termékek képződésének irányába tolódjon el. A reakció körülményei a következők: hőmérséklet 80-110°C, nyomás legfeljebb 3 atm, a találmány szerinti katalizátor jelenléte. Amint arra a fentiekben rámutattunk, a kiválasztott formázott ioncserélő katalizátor szulfonált sztirol-divinilbenzol-kopolimerből vagy sztirol-diizopropenilbenzol-kopolimerből és szulfonált termoplasztból áll. Szulfonált termoplasztként a formázott ioncserélő katalizátor szulfonált polietilént, szulfonált polipropilént vagy szulfonált polivinilkloridot tartalmazhat. A találmány szerinti eljáráshoz alkalmazott katalizátor úgy készül, hogy sztirol-divinil-benzol vagy sztirol-diizopropenilbenzol kopolimert polietilénnel, polipropilénnei vagy polivinilkloriddal összekeverünk, a keveréket a termoplaszt lágyulási hőmérsékletén extrudáljuk, és az ilyen módon kialakított részecskéket szulfonáló szerrel kezeljük. A kapott gyantadarabok 3-5 mm átmérőjűek és 5—10 mm hosszúságúak. A négyszénatomos szénhidrogén-frakciók vízzel történő kezelését, mint már említettük, poláros oldószer jelenlétben végezzük. Amennyiben az oldószer mennyisége nem elegendő, a szénhidragén-, és vízfázis elkülönül. A négyszénatomos szénhidrogénből, vízből és poláros oldószerből álló reakcióelegyhez a víz súlyára számítva 0,3-2,0%-nyi mennyiségben emulgeátort adunk. Az emulgeátor jelenléte biztosítja a rendszer homogenitását. Emulgeátorként alkalmazhatunk nemionos emulgeátorokat, például etoxilezett hosszúszénláncú zsíralkoholokat, etoxilezett alkil-fenolokat és kationaktív emulgeátorokat. Kationaktív emulgeátorként felhasználhatók például a következők: n-dodecil-piridinium-klorid, n-dodecil-trimetil-ammóniumklorid. A fentiekben leírt formázott ioncserélő katalizátor nagy katalitikus aktivitással rendelkezik. A találmány szerinti ioncserélő katalizátor katalitikus aktivitása az ismert szulfonsavas-ioncserélő katalitikus aktivitásának 1,5—2-szerese. A találmány szerinti katalizátort nagy hőállóság is jellemzi. 4000—4500 üzemóra alatt 85—100°C-on gyakorlatilag nem veszti el katalitikus tulajdonságait. Ezáltal lehetővé válik, hogy 1,5—2-szeresére növeljük az izobutilén elkülönítésének teljesítményét a szulfonsavas-ioncserélő felhasználásán alapuló eljáráshoz képest. A kiindulási elegye beadagolásának térfogati sebességét például 0,7-ről 2—3 liter katalizátor • óra értékre növelhetjük. A találmány szerinti katalizátort hengeres vagy gyűrű formájúvá alakítva használjuk fel. Az ily módon formázott katalizátor-részecskékből kialakított rétegnek a reagensekkel szembeni hidraulikus áramlási ellenállása kisebb. Ezáltal egyenként kb. 4,5 m magas katalizátorágyak alakíthatók ki a reaktorban, míg az ismert eljárással a kialakítható réteg magassága csupán 2 m lehet. A felhasznált katalizátor ezenkívül nagy mechanikai szilárdsággal rendelkezik. Nyomószilárdsága 200 kp/cm2. Olyan hátrányos jelenségek, mint szétporladás és együttáramlás a reagensekkel a találmány szerinti katalizátor esetén nem lépnek fel. Ennek következtében a folyamat technikailag könnyen kivitelezhető. A javasolt eljárást az alábbiak szerint kivitelezzük 1 : (5-20) mólarányban négyszénatomos szénhidrogén-frakciót vízzel összekeverünk poláros oldószer jelenlétében. Poláros oldószerként például etilcelloszolvot vagy dioxánt alkalmazunk és az oldószer mennyiségét a víz súlyára számítva 10-70% között választjuk meg. 10—70 súly%-nyi mennyiségben véve a poláros oldószert, a kapott elegyhez kationaktív vagy nemionos emulgeátort adunk, a víz súlyára számított 0,3-2,0%-nyi mennyiségben. Az elegyet 2-3 liter/liter katalizátor • óra térfogati sebességgel vezetjük a hidratáló berendezésbe. A folyadék 50 m/óra lineáris sebességgel áramlik át a reaktoron. A formázott ioncserélő katalizátort szitalemezen helyezzük el a hidratálóberendezésben s egy vagy több réteget alakítunk ki. Egy-egy réteg megközelítően 4,5 m vastagságú lehet. Az izobutilén terc-butanollá történő hidratálását 70-110°C-on, előnyösen 85—90°Con 16—23 atm nyomáson végezzük, folyékony fázisban dolgozunk. Az izobutilén gyakorlatilag 93—97%-ban átalakul. A terc-butanolt és vizet tartalmazó reakcióelegyet közbenső tartályba vezetjük, ahol a nem reagált szénhidrogéneket bepáflással eltávolítjuk, majd rektifikálással olyan koncentrált vizes terc-butanol -oldatot kapunk, amely 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
