177078. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tiszta metil-tercier-butil-éter előállítására
3 177078 4 Szövetségi Köztársaság-beli közrebocsátási irat 2. oldala szerint izobutén és metanol ekvimolekuláris reagáltatása esetén legfeljebb 92%-os konverzió érhető el. Az izobutén előbbi nem teljes mértékű reakciója sem az alapanyag kihasználása, sem például krakkolással nyert C4-szénhidrogénfrakcióból való kiindulás esetén a visszamaradó szénhidrogének minősége szempontjából nem előnyös. Az izobutén-konverzió teljessé tételének egyik módja a metanol arány növelése lehetne. Ebben az esetben azonban a képződő metil-tercier-butil-éter jelentős mennyiségű metanolt tartalmazna, amelynek elválasztása a metil-tercier-butil-éter mellől magas metil-tercier-butil-éter-tartalmú azeotrop-elegy képződése miatt rendkívüli nehézségeket okozna, így a metanolnak a metil-tercier-butil-étertől való elválasztására a 2 246 004. számú Német Szövetségi Köztársaság-beli közrebocsátási iratban és a 73—00509. számú japán közrebocsátási iratban például dimetil-szulfoxiddal végzett extrakciós desztillációt vagy vizes mosást javasolnak. A találmány olyan eljárást biztosít, amellyel egyszerű módon lehetővé válik az izobutén és jelentős feleslegben alkalmazott metanol reakciójának eredményeként tiszta metil-tercier-butil-éter kinyerése. A találmány tiszta metil-tercier-butil-éter előállítási eljárásának tökéletesítésére vonatkozik, amelynek során izobutént vagy izobutén tartalmú szénhidrogének elegy ét folyadékfázisban 30-100°C közötti hőmérsékleten szulfonált, erősen savas, makropórusos ioncserélő gyanták jelenlétében reagáltatunk metanollal. A találmány szerint a metanolt és az izobutént 1 :1 -2 : 1 arányban reagáltatjuk, az át nem alakult gáz alakú szénnidrogének elválasztása után a reakcióelegyet 1,3-30,0 bar közötti nyomáson desztilláljuk, a desztillációnál képződő metanol-tartalmú desztillátumot a metanol és izobutén reakciózónába visszavezetjük és az oszlop fenekén tiszta metil-tercier-butil-étert nyerünk ki. Azt tapasztaltuk, hogy metanol és metil-tercier-butil-éter azeotropelegy desztillációja esetén a desztíllátum metanolaránya növekvő nyomás esetén emelkedik. Ezáltal válik lehetővé az, hogy a desztillátumot a reakciózónába lehet visszavezetni anélkül, hogy túl nagy mennyiségű desztillátumot kelljen körfolyamatban tartani. Ha a nyomást l,3bar-ra emeljük - ilyen nyomás beállítása pedig a szokásos atmoszférikus oszlopokban is lehetséges -, a desztíllátum metanol koncentrációja 14 súly/í-ról 14,7 súlyr/?-ra emelkedik. A metanolkoncentráció növekedése lehetővé teszi azt, hogy a visszavezetendő desztíllátum mennyiségét 5 súly1;?-kai csökkentsük. A nyomást azonban 30 bar fölé nem célszerű emelni, mivel a nyomás növelése esetén csak költségesebb oszlopok alkalmazhatók. Az oszlopok beszerzéséből adódó többletköltséget azonban az elért többlethatás már nem ellensúlyozza. Emiatt a nyomást 5 és 20 bar között tartjuk. A metanol és izobutén mólaránya I : I 2:1. Ha az. arányt 1:1 alá csökkentjük, akkor az kobutcnre számított kihozatal nem megfelelő, míg a 2:1 mólarány túllépése esetén a metanol elválasztási költségeinek növekedése miatt az eljárás gazdaságtalanná válik. Jó eredményt biztosít, ha a metanol-izobutén mólarányát 1,2:1-1.5:1 között tartjuk. A metanol arányát a reakcióelegyben csak olyan mértékben növeljük,-hogy szelektív reakciófeltételek között az izobutén konverziója minél kedvezőbb legyen. Az izobutént és metanolt 30 és 100 °C közötti hőmérsékleten reagáltatjuk. A hőmérséklet csökkenése a reakciósebesség csökkenését is okozza, a reakció egyensúlya azonban inkább eltolódik a kiindulási anyagok teljes konverziója irányában. Megfelelő reakciósebesség érhető el általában 50-100°C közötti hőmérséklettartományban. Különösen előnyös, ha a reakció hőmérsékletét a katalizátorágy 2/3-ában 70 és 100 °C között, az utolsó harmadában 30 és 50 °C között tartjuk. Ily módon a katalizátorágy első harmadában gyors reakció zajlik le, az utolsó harmadában pedig a reakció egyensúlyát a teljes konverzió irányában toljuk el. Ennek az eljárásnak tehát az az előnye, hogy a rövid reakcióidő ellenére kedvező reakcióegyensúly érhető el. Az át nem alakult szénhidrogéneket a reakcióelegyből a nyomás alatti desztilláció előtt eltávolítjuk ismert módon desztillációval. A nyomás alatti desztilláció során kapott desztillátum metanoltartalma és a reakciózónába visszavezetendő desztíllátum mennyisége egymással fordítottan arányos. Az ábrán bemutatott összefüggés — amely a desztillációnál alkalmazott nyomás és a desztíllátumban levő metanoltartalmú (metanol/metil-tercier-butil-éter azeotrop elegy)között áll fenn - igen tág határok között lehetővé teszi megfelelő azeotropösszetétel beállítását, illetve kívánt azeotrop desztillátumösszetétel esetén a desztillációnál alkalmazandó megfelelő nyomás megválasztását. Teljesen gazdasági számításokon alapulhat tehát az a megfontolás, hogy a desztillátumban (azeotrop elegy) milyen arányban növeljük a metanolkoncentrációt a desztillációnál alkalmazott nyomás növelésével. A nyomás alatt üzemelő oszlop beruházási költségének növekedése - meghatározott mennyiségű metil-tercier-butil-éter gyártásánál ellensúlyozható a desztillációnál alkalmazott energiacsökkenésből, az elvezetendő kondenzációshő csökkenéséből, a hőelvezetésre különösen előnyös megnövelt hőmérsékleti szintből és főként pedig a reaktorméret csökkenéséből származó megtakarítással. Különösen az utóbbi előny jelentős, mivel a desztillátummal visszavezetett metil-tercier-butil-éter feldolgozása nemcsak járulékos rcak cióférnövelést igényel, hanem hígító hatása folytán csökkenti az izobutén- és metanolkoncentrációtól első megközelítésben mindenkor arányosan függő metil-lercier-butil-étei képződésének sebességét, ez pedig a teljes mértékű konverziónak ellenehat. Emiatt a metanol és izobutén közötti mólarányt valamint a desztillációnál alkalmazott nyomást célszerűen úgy állítjuk be, hogy a des/tillátumként visszavezetett metil-tercier-butil-éter mennyisége a kinyert tiszta metil-tercier-butiléterre számítva 30'í-nál kevesebb legyen. A visszavezetendő desztíllátum mennyisége a következő képlet alapján számítható ki: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
