175954. lajstromszámú szabadalom • Eljárás izobutilén közvetlen kinyerésére szénhidrogén elegyekből
5 175954 6 reaktorba. A reakciót homogén folyadékfázisban hajtjuk végre. A 4 reaktorból az 5 vezetéken távozó reakcióelegyet a 6 hűtőben lehűtjük. A hűtéssel egyidejűleg a 7 vezetéken keresztül a folyamatból távozó izobutilénmentesített szénhidrogénfrakció egy részét és/vagy a 7 és 14 vezetékeken keresztül a metanolmentesített reakcióelegy egy részét visszavezetjük. A hűtés és a visszavezetés hatására a homogén reakcióelegy két fázisra válik szét. A fázisokat a 8 szeparátorban elkülönítjük. Az alsó nagy kénsavtartalmú fázist mint katalizátort a 8 szeparátorból a 9 vezetéken keresztül a 4 reaktorba vezetjük. A csökkent katalizátortartalmú felső fázist pedig a 10 vezetéken a 11 vizes mosóba vezetjük. Ide tápláljuk be a 12 vezetéken keresztül a mosóvizet, mely célszerűen kevés lúgot is tartalmaz a katalizátornyomok eltávolítása végett. A 11 mosóból a 13 vezetéken át távozó mosóvíz tartalmazza a reakcióhoz felhasznált metanolfelesleget, mely ismert módon desztillációval kiválasztható és a reakcióhoz visszavezethető. A 15 vezetéken távozik a metanolmentesített reakcióelegy. melynek egy részét a 14 és 7 vezetékeken a katalizátor kiválasztáshoz, vezetjük vissza. A fennmaradó részét pedig a 15 vezetéken keresztül a 16 desztillálóba vezetjük, ahol elkülönítjük a reagálatlan szénhidrogéneket az MTBÉ-től. Az. oszlop tetején a 18 vezetéken távozik az izobutilénmentesített szénhidrogénelegy. melynek egy részét a 7 vezetéken keresztül a katalizátor kiválasztáshoz vezetjük vissza. Az oszlop fenekén a 17 vezetéken távozik a nyersanyag izobutiléntartalmából képződött MTBÉ, mely közvetlenül, vagy további tisztítás után üzemanyagkomponensként használható vagy izobutilénre és metanolra bontható. Az általunk kidolgozott eljárás széles (előnyösen 10-95 súly%) koncentrációtartományban alkalmas szénhidrogén gázelegyek izobutiléntartalmának MTBÉ-vé való átalakítására, még nagy butadiéntartalmű nyersanyagok esetén is. További előny, hogy az eljáráshoz nagy aktivitású és olcsó kénsav katalizátor használható, melynek nagy része a reakció után elkülönítve recirkuláltatható. Az eljárásunkat az alábbi példákkal kívánjuk szemléltetni: 1 • példa Polipropilén bélésű 0.5 literes autoklávba -20 °C-on bemérünk 259.8 ml 95% tisztaságú folyékony izobutilént (mely izobutilénen kívül 2 súly%. butadiént, 2 súly% n-butént és 1 súly% butánt tartalmazott), 140,2 ml metanolt és 9,5 g kénsav katalizátort. A 90°C-on végrehajtott reakció során a rekacióelegy homogén és 20 perc alatt az izobutilén 87%-a átalakul MTBÉ-vé. A reakcióelegyet szobahőmérsékletre lehűtve a termékből egy nehezebb fajsúlyú fázis különül el, mely metanol mellett a bevitt kénsav katalizátornak több mint 80%-át tartalmazza. A katalizátor fázist kénsav és metanoltartalmának megfelelő koncentrációban újra bemérve a reakció lefutásában és a katalizátorfázis kiválaszthatóságában eltérés nem mutatkozik. 2. példa A 3. ábrán bemutatott kapcsolású berendezés saválló acélból készült reaktorába 20 atm nyomáson és 90 °C-on folyamatosan bevezetünk óránként 5 liter benzinpirolízisből származó folyékony C4 frakciót (melynek összetétele: 40.9 súly%, butadién 25.1 súly% izobutilén. 17,8 súly%. n-butén 1, 11,2 súly% n-butén-2, 4,8 súly% bután, 0,2 súly% C4-acetilének), 1,22 liter metanolt, 15 ml 98%-os H2S04-et és 0,75 liter kénsavtartalmú katalizátor oldatot a 8 szeparátorból. A reaktoron áthaladó homogén reakcióelegyben a nyersanyag izobutiléntartalma 93,8%-ban MTBÉ-vé alakul. A reaktorból távozó reakcióelegyet szobahőmérsékletre hűtjük és egyidejűleg hozzáadunk óránként 1 liter izobuténmentesített C4-frakciót a 16 desztilláló fejpárlatából. A reakcióelegytől elkülönülő nagyobb fajsúlyú katalizátor oldatot - mely 26,9% kénsavat tartalmaz - a reaktor elejére vezetjük vissza, a felső fázist pedig a metanolfeleslcg eltávolítása végett egy 5 att nyomású vizes mosóba vezetjük. A mosóvíz 2% NaOH-ot tartalmaz a katalizátor nyomainak eltávolítása végett. A mctanolmentesített reakcióelegyet egy folyamatos desztilláló berendezésben kb 4 atm nyomáson MTBÉ és az át nem alakult C.t szénhidrogéneket tartalmazó frakciókra bontjuk. A C4 szénhidrogének egy részét a katalizátor elválasztáshoz visszavezetjük. A berendezésből óránként 3.8 liter folyékony C4 szénhidrogén távozik, mely 2% izobutilént és 52% butadiént tartalmaz. 3. példa A 2. példában ismertetett készülékbe bevezetünk 5.0 liter/ó 20% izobutént tartalmazó katalitikus krakkolásból számlázó folyékony C4 -frakciót. 1.0 liter/ó metanolt. lOml/ó 98%-os H:S04-et és 0.65 liter/ó katalizátor oldatot. A reaktort elhagyó rcakcióelcgyhez 1.2 liter/ó mctanolmentcs rcakcióelegyet vezetünk vissza és egyidejűleg a reakcióelegyet szobahőmérsékletre hűtjük. Az elkülönülő katalizátorfázis 25.4% kénsavat tartalmaz. A katalizátormentesített reakcióelegyet vizes mosással metanolmcntesítjük és az MTBÉ cs C4 tartalmú reakcióelegy egy részét redrkuláltatjuk a katalizátor elkülönítéséhez. A többi része pedig desztilláló berendezésbe kerül, ahol elkülönítjük a maradék C4 szénhidrogéneket az MTBÉ-től. A bevitt izobutilén 94.6%-a konvertál ódik. A távozó (4 gáz a bevitt n-butiléneknek több mint 98%-át tartalmazza. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás C4 szénhidrogéneket, mint izobutilént, n-butilént és/vagy butánt és/vagy butadiént tartalmazó párlatok izobutilén tartalmának metil-tcrcicr-butil-éter alakban történő szelektív kinyerésére, azzal jellemezve, hogy a szénhidrogén elegyben levő izobutilént metanol felesleggel, kénsavkatalizátor jelenlétében, 50-120 célszerűen 70-100 °C-on homogén folyadékfázisban reagáltatjuk, a reakdóelegyet -25-+40°C-ra lehűtjük és metanolmentesített reakcióelegyet és/vagy az eljárásból távozó izobutilénmentesített C4 sziénhidrogénelegyet adunk hoz-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
