AT272286B - Verfahren zur Herstellung von 2,3-Dimethylbutan - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von 2, 3-Dimethylbutan 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2, 3-Dimethylbutan durch selektive Isome- risierung eines Einsatzes, der 2, 2-Dimethylbutan (Neohexan) enthält. 



   Die Gewinnung stark verzweigter Paraffinkohlenwasserstoffe mit guten Antiklopfeigenschaften, die sich deshalb für Kraftfahrzeug- und Flugtreibstoffe eignen, ist in der Industrie der Aufbereitung des Erd- öls von erheblicher Bedeutung. Ferner hat das Aufkommen von Kraftfahrzeugmotoren mit hoher Kom- pression die Verwendung hoch klopffester Treibstoffe in diesen Motoren notwendig gemacht, damit aus denselben eine maximale Leistung herausgeholt werden kann. Die Forderung nach Kraftstoffen mit hö- herer und immer höherer Oktanzahl brachte die Nachfrage nach immer grösseren Mengen stark ver- zweigter Paraffinkohlenwasserstoffe mit sich, die hohe Antiklopfwerte besitzen.

   Eine bequeme Quelle für derartige stark verzweigte Paraffinkohlenwasserstoffe ist die katalytische Isomerisierung weniger stark verzweigter Paraffinkohlenwasserstoffe. n-Butan, n-Pentan und n-Hexan wurden zu Isobutan, Iso- pentan bzw. verschiedenen Hexanfraktionen isomerisiert, wobei man sich verschiedener vorbekannter
Verfahren in flüssiger Phase oder in Dampfphase bediente. Es ist jedoch seit langem bekannt, dass zu- sammen mit der Isomerisierung eine Spaltung vor sich geht und dass diese Spaltung mit steigendem Mo- lekulargewicht der eingesetzten Kohlenwasserstoffe ansteigt. Ein Verfahren zur Isomerisierung von Neo- hexan erscheint insbesondere dann interessant, wenn es gelingt, dasselbe selektiv in eine hoch klopf- feste Kohlenwasserstofffraktion zu überführen.

   Gerade darin ist ein Ziel der Erfindung gelegen, mit deren Hilfe   2, 3-Dimethylbutan,   ein Paraffinkohlenwasserstoff mit ausgezeichnetem Oktanverhalten, her- gestellt wird. 



   Vorbekannte Verfahren zur Isomerisierung gesättigter Kohlenwasserstoffe beruhen   auf der Verwen-   dung zahlreicher Katalysatoren zur Beschleunigung der gewünschten Umlagerung im Molekül unter bestimmten Verfahrensbedingungen. Gewöhnlich enthielten diese Katalysatoren Metallhalogenide, wie Aluminiumchlorid und Aluminiumbromid, die dann durch einen Zusatz des entsprechenden Wasserstoffhalogenids aktiviert wurden. Diese Katalysatoren waren sehr aktiv und bewirkten beim einmaligen Durchgang bereits grosse Umsätze. Diese hohe Aktivität war jedoch von verschiedenen Nachteilen begleitet. 



   Einer der bezeichnensten dieser Nachteile ist die Tatsache, dass diese Katalysatoren auch Zersetzungsreaktionen verursachen. Diese Zersetzungsreaktionen sind vor allem für die Wirtschaftlichkeit eines Isomerisierungsverfahrens im ganzen betrachtet nachteilig, da sie den Verlust eines Teiles des eingesetzten Materials verursachen und zu einem gesteigerten Katalysatorverbrauch führen, weil die dabei entstehenden Spaltprodukte mit dem Katalysator zu schlammartigen Produkten reagieren. Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet diese Nachteile, indem es sich gewisser Katalysatoren bedient, die erst in neuerer Zeit entwickelt wurden, und durch selektive Isomerisierung 2, 3-Dimethylbutan hergestellt wird. Das erfindungsgemässe Verfahren beschäftigt sich also, wie weiter oben bereits gesagt, mit der selektiven Isomerisierung von Neohexan.

   Diese Verbindung (2, 2-Dimethylbutan) hat einen Siedepunkt von 49, 70C, eine Oktanzahl   (F-l   klar) von 92, 3 und verbleibt   (F-l   + 3 ml TEL) von 104,0. 



  Es kann beispielsweise durch thermische Alkylierung von Isobutan mit Äthylen gewonnen werden. Das 

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 Endprodukt des Verfahrens,   2, 3-Dimethylbutan,   hat einen Siedepunkt von 59, 0 C, eine Oktanzahl   (F-1   klar) von 103, 5 und verbleibt   (F-1   + 3 ml TEL) von mehr als 120. 



   Es wurde gefunden, dass beim einmaligen Durchgang mit niedrigem Umsatz Neohexan selektiv in 2, 3-Dimethylbutan als primäres Reaktionsprodukt umgesetzt wird, wobei die Bildung dieses Primärproduktes verhältnismässig schnell vor sich geht, während die in der Folge auftretenden Umsetzungen des 2, 3-Dimethylbutans in 2-Methylpentan und 3-Methylpentan beträchtlich langsamer verlaufen. Daraus folgt nun, dass es möglich ist, durch eine bestimmte Auswahl eines Isomerisierungskatalysators und bestimmter Isomerisierungsbedingungen, die einen verhältnismässig niedrigen Umsatz pro Durchgang auf- 
 EMI2.1 
 
 EMI2.2 
 
 EMI2.3 
 
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  Pro <SEP> einmaligen <SEP> Durchgang <SEP> umge- <SEP> Mol <SEP> 2,3-Dimethylbutan <SEP> entstanden
<tb> setztes <SEP> Neohexan <SEP> in <SEP> Mol-% <SEP> pro <SEP> 100 <SEP> Mol <SEP> umgesetztes <SEP> Neohexan
<tb> 5 <SEP> 94
<tb> 10 <SEP> 89
<tb> 15 <SEP> 84
<tb> 20 <SEP> 78
<tb> 25 <SEP> 73
<tb> 30 <SEP> 67
<tb> 40 <SEP> 56
<tb> 50 <SEP> 40
<tb> 
 
Es ist sofort zu erkennen, dass bei Umsätzen unterhalb   201o   Ausbeuten an 2, 3-Dimethylbutan von etwa   8Cf1/o   odermehrerhaltenwerden, während bei einem Umsatz von etwa   lCf1/o   Ausbeuten von etwa   9wo   oder mehr erzielt werden. Ein Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens besteht deshalb darin, dass der Umsatz des Neohexans pro Durchgang auf weniger als etwa   251a   beschränkt wird.

   Ein bevorzugtes Merkmal besteht darin, dass der Umsatz pro Durchgang auf weniger als 20 Mol-% begrenzt wird. 



   Die beim   erfmdungsgemässen Isomerisierungsverfahren   anzuwendende stündliche Flüssigkeitsraum- 

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 geschwindigkeit liegt zwischen etwa 0, 1 und etwa 20 oder mehr. Zur Verminderung einer Spaltung und um die Katalysatoroberfläche im wesentlichen kohlenstofffrei zu halten, kann Wasserstoff zugesetzt werden. Die Menge an Wasserstoff bewegt sich dabei vorzugsweise zwischen etwa 0, 25 und etwa 10 Mol Wasserstoff pro Mol Neohexan. Der Wasserstoffverbrauch ist ausserordentlich gering. Er liegt im Bereich von etwa 0,07 bis etwa 0, 15 m3 pro 1000 Liter Kohlenwasserstoffeinsatz. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren kann entweder satzweise oder kontinuierlich ausgeübt werden. Bei einer bevorzugten kontinuierlichen Arbeitsweise wird ein Neohexaneinsatz in einer Reaktionszone, die einen Isomerisierungskatalysator gemäss den obigen Ausführungen enthält, isomerisiert, der Ablauf aus der Reaktionszone in eine Neohexanfraktionierkolonne übergeführt, am Kopf der letzteren ein Neohexanschnitt abgezogen und in den Isomerisierungsreaktor zurückgeführt, das Bodenprodukt der Neohexanfraktionierkolonne einer zweiten Fraktionierkolonne zugeführt, aus dieser ein Schnitt, der 2, 3-Dimethylbutan enthält, abgezogen und die Rückführung des gewonnenen Neohexans bis zum vollständigen Verbrauch desselben fortgesetzt, wobei letztlich ein Umsatz zu 2, 3-Dimethylbutan von mehr als 70 Mollo zustandekommt.

   Weitere Mengen an   2,   3-Dimethylbutan können in der Weise gebildet werden, dass ein Schnitt der zweiten Fraktionierkolonne, der Methylpentan und n-Hexan enthält, in den Zulauf 
 EMI3.1 

Claims (1)

1. 3-DimethylbutanPATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von 2,3-Dimethylbutan, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strom von 2, 2-Dimethylbutan (Neohexan) in einer Reaktionszone bei einer Temperatur zwischen 100 und 5000C und einem Druck zwischen dem atmosphärischen und 150 at mit einem Katalysator in Berührung gebracht wird, der aus Tonerde mit zwischen 0, 1 und 8 Gew.-% gebundenem Chlor und/oder Fluor und zwischen 0,01 und 2 Gew.

   o eines Metalles der Platingruppe oder dem von freiem Aluminiumchlorid befreiten Produkt der Reaktion dieses Katalysators mit 2 bis 20 Gew.-o Aluminiumchlorid besteht, wobei die Berührung bei einer Raumgeschwindigkeit, bei welcher zumindest 5 Mollo, jedoch weniger als 25 Mol-% 2, 2-Dimethylbutan umgesetzt werden, erfolgt, 2, 3-Dimethylbutan und nicht zur Reaktion gekommenes 2, 2-Dimethylbutan vom Ablauf aus der Reaktionszone und voneinander getrennt werden, das nicht zur Reaktion gekommene 2, 2-Dimethylbutan in die Reaktionszone zurückgeführt und seine Rückführung bis zu seinem vollständigen Verbrauch fortgesetzt wird, während das 2, 3-Dimethylbutan aus dem Verfahren abgezogen wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch ein Strom von ober- EMI4.1 und mit dem Katalysator bei einer Raumgeschwindigkeit in Berührung gebracht wird, bei welcher weniger als 20 Molto 2,2-Dimethylbutan umgesetzt werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei 300 bis 5000C ein Katalysator verwendet wird, der aus y-Tonerde mit einer Oberfläche von 150 bis 450 m2/g, einem Gemisch von Chlor und Fluor, je in einer Menge von etwa 0, 3 Gew... p/o und 0,01 bis 2 Gew.-b Platin, bezogen auf die Tonerde, besteht.

   4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei 250 bis 4000C ein Katalysator verwendet wird, der aus y-Tonerde mit einer Oberfläche von 150 bis 450 m2/g, gebundenen Fluor in einer Menge von etwa 2, 5 bis 4, 5 Gew... p/o und 0, 01 bis 2 Gew.-% Platin besteht.

   5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei 100 bis 2500C als Katalysatorzusammensetzung das Reaktionsprodukt von Aluminiumchlorid mit einem Katalysator verwendet wird, der aus Tonerde, etwa 0, 375 Gew.-lo Platin und etwa 0, 55 Gew.-o gebundenem Chlor besteht.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoffeinsatz in die Reaktionszone mit Wasserstoff in einer Menge von etwa 0, 25 bis etwa 10 Mol/Mol 2, 2-Dimethylbutan vermischt wird.