198635. lajstromszámú szabadalom • Berendezés metil-terc-butil-éter előállítására
1 HU 198635 B 2 A lalálmány tárgya berendezés metil-Lerc-butil-éter előállítására, melynek frakcionáló tornyában frakcionáló tányérok vannak. A metil-terc-butil-éter előállítására izobutilént és metanolt tartalmazó szénhidrogéri-áramból kiindulva történik; a végterméket szénhidrogénektől és más, jelenlévő vegyületektól elkülönítve. A metil-terc-butil-éter (MTBE) ismert előállítási módszere szerint a C4-szénhidrogén frakcióban általában különböző százalékos mennyiségben jelenlévő izobutént alkalmas katalizátor, általában szulfonált sztirol-divinil-benzol gyanta jelenlétében, a környezeti hőmérséklettől 100 °C-ig terjedő hőmérsékleten metanollal reagáltatnak. A gyakorlatban izobutént üzemi mennyiségben nem lehet beszerezni, ezért a már fentebb említett izobutén tartalmú C4 frakció felhasználására kell utalnunk. A reakció egyensúlyra vezet és közel sztöchiometrikus metanol-mennyiségek alkalmazása esetén azokon a hőmérsékleteken, amelyeken megfelelő reakciósebességek várhatók, 90 százalékos vagy ezt kissé meghaladó az izobutén átalakulása. Ennél jobb hatásfokú átalakuláshoz metanolfeleslegre van szükség; ilyenkor vagy a metanolfelesleget választják el a reakciótermék tői és ezután visszavezetik a reakcióba, amikor alkalmas körülmények között 95%-osnál kissé jobb átalakulások érhetők el vagy a reakcióterméket különítik el és a visszamaradó anyagot egy második reakciólépcsőbe táplálják, ahol ugyancsak közelítőleg sztöchiometrikus körülmények között 99% körüli a konverzió. Ahhoz azonban, hogy az előbb ismertetett műveletet meg lehessen valósítani, a C4 komponenseket kétszer el kell gőzólögtetni, ez pedig, mível két reaktorra és két desztilláló oszlopra van szükség, megnöveli a beruházási és üzemi költségeket. Legújabban (8860 számú Európai Szabadalmi Bejelentés, közzétéve 1980. március 19-én) a fenti probléma kiküszöbölésére azt ajánlották, hogy az izobutén és metanol elegyét olyan desztilláló oszlopba kell bevezetni, amely az MTBE előállításához alkalmas katalizátorral van töltve és amelyben a katalizátor desztillációs töltetül is szolgál, ily módon egyidejűleg megoldódik az MTBE képződése és elválasztása is a C4 vegyúletektől. A fenti megoldás komoly hátránya azonban, hogy a katalizátornak desztillciós töltetként is meg kell felelni és így különleges igényeket kielégíteni, főként a kis nyomásesés követelményét. Emiatt a katalizátort zsákokba, a zsákokat pedig úgy helyezik el, hogy övalakot képezzenek; ily módon a gőzök áthaladására bőven marad hely, de az elhelyezésmód, a zsákok behelyezése a kolonnába nehézkes. A fent idézett európai szabadalmi bejelentés szerinti megoldásnál az is hátrány, hogy a folyamatos fázis a kolonnában a gőzfázis, mig a folyadékfázis diszpergált fázis, emiatt az MTBE hozamok kedvezőtlenül kicsinyek, mivel a reakció gözfázisban zajlik le. Az előbb ismertetett körülmények következtében jelentős mennyiségű dimer is képződik, mivel a gözfázisban alkoholhiány van. Arra a meglepő felismerésre jutottunk, hogy a fent említett hátrányok mind kiküszöbölhetők akkor, ha az MTBE képződéséhez vezető reakciót, mind a reakció termékének szétválasztását a szénhidrogénektől és egyéb kísérő vegyületektől egyetlen, tányéros frakcionáló berendezésben végezzük, amelynek néhány tányérján szulfonált sztirol-divinil gyanta alakú katalizátor van, mégpedig oly módon, hogy a katalizátor ágyak a szekcióban metanolt tartalmazó folyékony szénhidrogénbe vannak merítve és előnyösen nyolc szekció van kialakítva, hat a szénhidrogén áram betáplálása alatt, kettő pedig felette, a tányérokkal rendelkező szekciókban hat-hat tányér van, és a metanolt a katalizátor ágyat tartalmazó szekció tetején vezetjük be, a hőmérsékletet 500 KPa nyomáson 40 és 130 °G között, és 1000 KPa nyomáson 80 és 170 °C között tartjuk, és a teljes eljárás alatt 500- -1000 KPa nyomásL tartunk fenn. A lalálmány szerinti berendezés lényege tehát, hogy a frakcionáló toronyban sztirol-divinil-benzolt tartalmazó 3 katalizátor ágyat hordozó 1 frakcionáló tányérok és 2 frakcionáló tányérok vannak egymással váltakozva szekciókban, előnyösen nyolc szekcióban elhelyezve, továbbá az egyes szekciókban hat 1 frakcionáló tányér és hat 3 katalizátor ágyat hordozó 2 frakcionáló tányér van a szekciók közül hat szekció a szénhidrogén áram betáplálása alatt, kettő szekció pedig felette van elhelyezve, a 3 katalizátor ágyak teteje és alja 4,5 szitaszövettel van határolva és metanolt tartalmazó folyékony szénhidrogénbe van merítve. A találmányunk szerinti berendezés működése során az izobutén tartalmú C4 szénhidrogén nyersanyagot olyan tányéron frakcionáló oszlopba tápláljuk, amelyben egyes tányérokon MTBE előállítására alkalmas, szulfonált sztirol-divinil-benzolból készült 3 katalizátor égy van elhelyezve, és a katalizátoros tányérokat egymástól egy vagy több 2 frakcionáló tányér választja el; a metanol saját tömegénél fogva lép be az oszlopba a kolonna tetejének közelében, előnyösen az utolsó 3 katalizátor égy felett és 4-8 tányérral lejjebb, mint a visszafolyatás betáplálási helye; az izobutént a metanollal a 3 katalizátor ágyas tányérokon reagálhatjuk, amelyek a metanol-tartalmú folyadékba merülnek és a termékként nyert MTBE-t a többi komponensből a 2 frakcionáló tányérok és a 3 katalizátor ágyat hordozó 1 frakcionáló tányérok együttes igénybevételével választjuk el, fenéktermékként lényegében tiszta MTBE-t és fejtermékként az izobuténen kivül jelenlévő 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
