182501. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tiszta metil-terc-butiléter és 0,25 súly%-nál kevesebb izobutént tartalmazó négy szénatomos szénhidrogénelegy egyidejű előállítására
5 182501 6 maradó fenékterméket — adott esetben a képződött terc-butanol és a nyolcszénatomos olefinek egy részének elválasztása után — a metanol és az izobutén reakciójához visszavezetjük, majd a második desztillációs lépésnél kapott desztillátumot 5-30 bar nyomáson desztilláljuk, és a képződő desztillátumot a második desztillációhoz visszavezetjük, végül a fenéktermékből a tiszta metil-terc-butilétert elkülönítjük. A kiindulási elegyben a metanol és az izobutén mólaránya 2 :1—5 : 1 között van. 2 :1 mólarány alatt a célul kitűzött, a 99%-ot jóval meghaladó izobutén-átalakítás csak a reakcióhőmérséklet egyidejű, igen jelentős csökkentésével érhető el. A reakcióhőmérséklet jelentős csökkentése azonban a gyakorlati alkalmazhatóságot kizáró módon csökkenti a reakciósebességet. Az 5 : 1 mólarány felett gazdaságtalanná válik az eljárás, mivel megnövekednek a metanol elválasztásával kapcsolatos költségek. A desztilláció során túlságosan nagy mennyiségű metanolt kell visszaáramoltatni, és emellett a nagy metanolfelesleggel egyre kevésbé növekszik a konverzió. Ahhoz, hogy a II. számú raffinátum izobutén-tartalmát 0,25 súly%-nál kisebb értékre csökkenthessük — ez bizonyos célokra történő felhasználhatóságának előfeltétele —, előnyösen olyan metanolfelesleget alkalmazunk, hogy a metanol és az izobutén mólaránya 2,5 : 1-4 : 1 legyen. A metanol és az izobutén közötti reakció hőmérséklete 30—100 °C. A kedvező reakciósebesség biztosítására általában 50—100 °C között dolgozunk. Különösen előnyösnek mutatkozott, ha a reakcióhőmérsékletet a katalizátorágy elülső részében 50—100 °C között tartottuk, és az ezt követő, a reakciózóna legalább egyharmadát képező részben 50—30 °C közötti hőmérsékletet állítottunk be. A reakcióelegynek a katalizátoron való tartózkodási ideje függ a katalizátor aktivitásától, és ezt minden egyes katalizátornál külön-külön kell meghatároznunk. Ha katalizátorként igen aktív, makropórusú ioncserélő gyantákat alkalmazunk, a tartózkodási idő általában 10—60 perc között van. A találmány szerinti eljárás kivitelezését az 1. ábrán mutatjuk be. Az I. számú raffinátumot és a metanolt az 1 illetve 2 vezetékeken valamint a 3 vezetéken keresztül adjuk be a reaktorba. A reaktorból távozó reakcióelegyet a 4 vezetéken át vezetjük a nyomás alatti desztillációs oszlopba (K 1). Ebben az oszlopban lepároljuk és fejtermékként elvezetjük (az 5 vezetéken át) a reagálatlan négyszénatomos szénhidrogéneket és a kis mennyiségű, átalakulatlan izobutént. A fenéktermék a reakció során képződött metil-terc-butilétert és a metanol felesleget tartalmazza. A desztilláció során beállított nyomásnak megfelelően a desztillátum kis mennyiségű metanolt is tartalmaz, amely azeotrópot képez a négyszénatomos szénhidrogénekkel. Ezt a metanolt önmagában ismert módon, vizes extrakcióval távolíthatjuk el a II. számú raffinátumból. A K 1 oszlop fejrészében a nyomás 2—10 bar, előnyösen 6-8 bar, mivel ebben a nyomástartományban különösen gazdaságosan kondenzálható a desztillátum hűtővízzel. AKI oszlop fenéktermékét a 6 és 7 vezetékeken keresztül a K 2 desztillációs oszlopba vezetjük. \ K 2 oszlop fenékterméke tartalmazza a reakcióhoz feleslegben alkalmazott metanol főtömegét, adott esetben kis mennyiségű terc-butanollal (TBA) és nyolcszénatomos olefinekkel együtt, amelyek melléktermékként képződhetnek a reakció során. A K 2 oszlopból a fenékterméket a 9 vezetéken át távolítjuk el. Amíg a nyolcszénatomos olefinekből a megadott reakciókörülmények között csak nyomnyi mennyiség képződik, addig a képződő terc-butanol mennyisége a metanol és a szénhidrogénelegy víztartalmától függ. A K 2 oszlopnak ezt a fenéktermékét a 11 és 14 vezetéken át visszavezetjük a reakcióba. Adott esetben leágazást kell kialakítanunk a reakcióba történő visszavezetés előtt, hogy feldolgozás céljából az anyagot a 10 vezetéken át a K 4 desztilláció oszlopba vezessük, ahol elválasztjuk a reakció során képződött melléktermékeket: a terc-butanolt és a nyolcszénatomos olefineket. A K 4 oszlopban feldolgozandó termék részaránya függ a terc-butanol illetve a nyolcszénatomos olefin mennyiségétől, amelyek egyrészt képződhetnek, másrészt a reakciókörfolyamatban maradhatnak. A visszavezetett metanolban legalább 1-2 súly% terc-butanol illetve nyolcszénatomos olefin megengedhető, és így a 10 vezetéken keresztül a K 4 oszlopba továbbított termék mindig csak a K 2 kolonna fenéktermékének egy kis hányadára korlátozódik. A K 4 oszlopban a magas forráspontú terc-butanol és nyolcszénatomos olefin a fenéktermékben helyezkedik el, amelyet a 13 vezetéken át távolítunk el. A fejterméket a 12 és 14 vezetékeken keresztül egyesítjük a 2 vezetékben levő metanollal, és a reaktorba visszavezetjük. A K 2 oszlop fejtermékét a 8 vezetéken át a K 3 nyomás alatti oszlopba vezetjük, ahol fenéktermékként tiszta metil-terc-butiléter képződik (ezt a 16 vezetéken keresztül távolítjuk el). A fejtermék a metil-terc-butiléter és a metanol azeotrópja, amelynek metanoltartalma az oszlopban beállított nyomástól függ. A K 3 oszlop fejtermékét a 15 és 7 vezetékeken át visszavezetjük a K 2 oszlopba. Annak érdekében, hogy csökkentsük a K 3 oszlop fejtermékének metil-terc-butiléter hányadát és ezzel együtt a K 2 oszlopba visszavezetett anyagmennyiséget, a nyomást a K 3 oszlopban lehetőleg eléggé nagyra kell megválasztanunk. Ezért a nyomást a K 3 oszlopban 5-30 bar közötti értékre állítjuk be. A nyomás felső határát tisztán gazdaságossági megfontolások szabják meg, amelyek az energia- és beruházási költségekkel kapcsolatosak. A K 2 kolonna fejrészénél a metil-terc-butiléter csak metanolos azeotróp alakjában desztillálható lé." Ezért lehetőleg kis értéken célszerű tartani az oszlopban a nyomást, hogy csökkentsük az azeotróp^ ban jelenlevő metanol mennyiségét, és ezzel együtt 'a K 3 oszlop fejtermékének köráramban vezetett mennyiségét. Műszakilag célszerű és különösen gazdaságos, ha légköri nyomáson dolgozunk vagy az oszlop fejrészében legfeljebb 2,0 bar nyomást állítunk be. A találmány szerinti eljárásnál egyszerű módon, egyetlen reaktor alkalmazásával, gyakorlatilag teljes izobutén-konverzióval állítunk elő tiszta metil-terc-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
