192065. lajstromszámú szabadalom • Eljárás motorbenzinbe adalékként használható 2-4 szénatomos alkoholok előállítására az ezeket tartalmazó vizes elegyekből
1 192.065 2 A találmány motorbenzinbe adalékként használható 2-4 szénatomos alkoholok előállítására irányul, az ezeket tartalmazó vizes elegyekből. Régóta ismert már, hogy az etanol jó oktánszámú javító tulajdonságokkal rendelkezik és mint ilyen, üzemanyagelegyekhaz adagolható az ólomalkil-adalékok mennyiségének csökkentése céljából vagy a motorbenzinek nem kívánt aromás vegyület-tartalmának csökkentésére. Etanolt hagyományosan ipari méretekben szénhidrátok fermentációja útján állítanak elő. Ezeknél az eljárásoknál az alkoholszázalék a cukortartalmú levelek fermentációs termékeiben 10% alatt van. Az alkohol kinyerésére irányuló technológiai folyamat több desztillációs lépést foglal magában, amelynek eredményeként olyan vlz-etanol azeotróp-elegyhez lehet jutni, melynek a víztartalma légköri nyomáson 4,4 tömeg%. Az ilyen etanol azonban még mindig túl sok vizet tartalmaz ahhoz, hogy közvetlenül lehessen motorüzemanyagként használni, így további dehidratáló műveleteket kell beiktatni. A rektifikáló műveletek és különösen a végső dehidratáló lépés kedvezőtlenül befolyásolja a motorbenzin-etanol elegyet tartalmazó üzemanyag előállítási költségeit. Ezört több törekvés irányult a hagyományos rendszereknél a hővisszanyerés optimalizálására és megoldásokat dolgoztak ki alternatív dehidratáló eljárásokra. Vízmentes etanolt a technika jelenlegi állása szerint benzollal történő azeotróp desztillációval lehet előállítani. Az utóbbi időben olyan javaslatok láttak napvilágot, melyek szerint a vizet keményítő-szerű anyagokkal szelektíven abszorbeálják, főleg textílrostokon való abszorpcióval távolítják el. További megoldásként a kritikus fázisban történő oldószeres extrakciót említik, valamint olyan membránok használatát ajánlják, amelyek átjárhatatlanok valamelyik komponens számára, továbbá olyan pórusméretű molekulasziták alkalmazását javasolják, amelyek visszatartják a vizet, és végül a csökkentett nyomáson történő desztillációs módszereket ajánlják. Valamennyi megoldásnak azonban az a komoly hátránya, hogy csökkenti a folyadékhozamot, nagyüzemi költségeket és különleges készülékeket igényel így a termelés drága. A találmány célkitűzése ezért motorbenzinje adalékként használható 2—4 szénatomos alkoholok hagyományos módszerek igénybevétele nélkül való előállítása, egyszerű műveletek segítségével, gazdaságos módon, a kapott folyadék mennyiségének növekedése mellett. Nem motorbenzin adalék előállítására, hanem általánosságban olefinek hidratálásával alkoholok előállítását írja le a 174 762 sz. magyar, 1 386 195,1 390 164, 1 390 464 és 1 396 488 sz. brit szabadalmi leírás, 2 340 816 és 2 759 237 sz. Német Szövetségi Köztársaság-beli nyilvánosságrahozatalí irat és a C.A. 88. P 169 578 sz. referátum. Ezeknél az eljárásoknál előfordul, hogy az olefin reagál az alkohollal és éterek keletkeznek. A találmány szerinti eljárásnál a reakciókörülményeket úgy választottuk meg, hogy ez a reakció nem következik be, hanem a tercier olefin reagál a vízzel és tercier alkohol képződik. A találmány szerinti eljárás azon a felismerésen alapul, hogy ha a megfelelő alkohol/víz-elegyet tercier olefinnel vagy az azt tartalmazó olefin-frakcióval reagáltatjuk, a víztartalom csökken, mert a víz a megfelelő olefinnel reakcióba lép és tercier alkohol keletkezik. Az így kapott termék a reakcióba nem lépett olefin eltávolítása után olyan elegyet képez, amely a motorbenzinhez adható a szokásos mennyiségben, még —20 C° alatti hőmérsékleten is, anélkül, hogy fázisszétválások történnének. A találmány szerinti eljárást tehát az jellemzi, hogy az 5-10 t% vizet tartalmazó vizes elegyet 2-4 szénatomos tercier olefinnel vagy tercier olefint vagy olefineket tartalmazó oelfin-frakcióval reagáltatjuk, —SO3H szulfon-csoportokat tartalmazó savas jellegű ioncserélő gyanta jelenlétében, 40 C° és 90 C° közötti hőmérsékleten, 5 és 25 közötti liter/liter katalizátor /óra térsebesség mellett. Az üzemi körülményeket gondosan kell megválasztai, mert a túlságosan magas hőmérséklet, vagy a túlságosan kis térsebesség rontja a művelet szelektivitását, mert — amint már említettük — a megfelelő éterek képződésére irányuló reakció uralkodóvá válhat. Ez utóbbi reakció létrejöttét lehetőség szerint meg kell előzni, mert elvonja a tercier olefint a vízzel való reakciótól, eredményeképpen kevesebb alkohol keletkezik, pedig a tercier alkohol képződés fontos, minthogy szolubilizáló hatása van a maradék vízre. A káros mellékreakciót a találmány szerinti eljárás során sikerült kiküszöbölnünk. A nyomást úgy választjuk meg, hogy a szénhidrogénáramokat fenntarthassuk akár a folyadékfázisban akár a gázfázisban, aszerint, hogy az áramok a gőzfázisban vagy a folyadékfázisban haladnak. A találmány szerinti megoldást közelebbről az ábrák kapcsán mutatjuk be. Az 1. ábra a találmány szerinti eljárás olyan kiviteli módját mutatja be, amelynél valamely etanolt tartalmazó vizes elegyet izobutilént tartalmazó olefinfrakcióval reagáltatur k. Az 1 alkoholos elegyet és a 3 olefin-frakciót 2 visszakeringtetett olefinekkel együtt az R—1 reaktorba tápláljuk be. Az 5 reakcióterméket a C—1 rektifikáló oszlopba vezetjük, amelynek az aljáról a 6 vezetéken át etanolt vezetünk el a reakciótermékkel és a reakcióba nem lépett vízzel együtt. Az oszlop fejrészénél az olefin-frakciót visszanyerjük és részben visszakeringtetjük az R—1 reaktorba, részben pedig a 8 vezetéken elvezetjük. A 2. ábra hasonló folyamatot mutat be, mint az 1. ábra, de olefinvisszakeringtetés nélkül. A következőkben néhány példát közlünk a találmány szerinti eljárás szemléltetésére, korlátozó jelleg nélkül. Az 1. példában bemutatjuk a találmány szerinti eljárás által nyújtott lehetőségeket. Ahogy látható, olyan termék állítható elő, amely tökéletesen elegyíthető motorbenzinnel alacsony hőmérsékleten is, és — a keletkező tercier alkoholt is figyelembevéve — egyidejűleg növelhető a kitermelés a kiindulási alkoholra vonatkoztatva, a növekedés mértéke 18%. Közben gázalakú termék, így izobutén képződik, amely nem adható közvetlenül a motorbenzinhez. A 2. és a 3. példa eredményeinek az összehasonlítása mutatja, hogy milyen fontos az etanol-átalakulás szabályozása. Valójában, ha kisebb térsebességgel dolgozunk, olyan terméket kapunk, amelynek motorbenzinnel való keverése esetén nagyobb a zavarosodási hőmérséklete. A 4., 5. és 6. példák eredményeinek az összehasonlításából látható, hogy amennyiben a térsebesség állan-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
