DD240739A1 - PROCESS FOR PREPARING ISOBUTENE - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von Isobuten durch katalytische Spaltung von Methyl-tert.-butylether. Erfindungsgemaess wird Methyl-tert.-butylether in einem Temperaturbereich von 440 K bis 570 K und Druecken von 0,1 bis 1,0 MPa unter Verwendung eines mit Calziumoxid modifizierten gamma-Tonerde-Katalysator mit grosser Selektivitaet und in guten Ausbeuten zu Isobuten gespalten.Process for the preparation of isobutene by catalytic cleavage of methyl tert-butyl ether. According to the invention, methyl tert-butyl ether is cleaved in a temperature range of 440 K to 570 K and pressures of 0.1 to 1.0 MPa using a modified with calcium oxide gamma-alumina catalyst with high selectivity and in good yields to isobutene.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Isobuten, ausgehend vom Methyl-tert.-butylether.The invention relates to a process for the preparation of isobutene, starting from methyl tert-butyl ether.
Verfahren zur Gewinnung von Isobuten aus C4-kohlenwässerstoffhaltigen Gemischen sind bekannt, z. B. Extraktion von Isobuten mit konzentrierter Schwefelsäure und Zersetzung des tert.-Butylsulfats, Abtrennung mit Molsieben und Dehydratisierung von tert.-Butanol bzw. Isobutanol (Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Verlag Chemie, Weinheim, 1975, Band 9,Processes for the recovery of isobutene from C 4 -hydrocarbon mixtures are known, for. B. extraction of isobutene with concentrated sulfuric acid and decomposition of the tert-butyl sulfate, separation with molecular sieves and dehydration of tert-butanol or isobutanol (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th Edition, Verlag Chemie, Weinheim, 1975, Volume 9,
S. 38/39). Es sind auch Verfahren bekannt, wonach Isobuten durch katalytische Spaltung von Methyl-tert.-butylether gewonnenP. 38/39). There are also known processes, according to which isobutene obtained by catalytic cleavage of methyl tert-butyl ether
Im allgemeinen werden saure Katalysatoren, z. B. auf der Basis von Aluminiumoxid verwendet. Diese stark sauren Katalysatoren haben den Nachteil, daß Nebenreaktionen des Isobutens (Oligomerisierung) und des Methanols (Dehydratisierung zum Dimethylether) im bedeutenden Umfang ablaufen.In general, acidic catalysts, eg. B. based on alumina. These strong acid catalysts have the disadvantage that side reactions of isobutene (oligomerization) and methanol (dehydration to dimethyl ether) occur to a significant extent.
Um die Bildung des Dimethylethers zu verringern bzw. zu unterdrücken, wird gemäß FR-PS 2 492 809 die katalytische Spaltung des Methyl-tert.-butylethers in Gegenwart von Wasser bzw. Wasserdampf durchgeführt. Dieses Verfahren erfordert jedoch ein aufwendiges Trocknen des anfallenden Isobutens und Methanols, die Anwesenheit von Wasser führt zu einer verstärkten tert.-Butanol-Bildung und bedeutet einen zusätzlichen Energieverbrauch zur Dampferzeugung bzw. zur Erreichung der notwendigen Spalttemperaturen am Katalysator.In order to reduce or suppress the formation of the dimethyl ether, the catalytic cleavage of methyl tert-butyl ether is carried out in the presence of water or water vapor according to FR-PS 2 492 809. However, this process requires a complicated drying of the resulting isobutene and methanol, the presence of water leads to an increased tert-butanol formation and means additional energy consumption for steam generation or to achieve the necessary gap temperatures on the catalyst.
Der gemäß DD-PS 119 031 bekannte modifizierte Al203-Si02-Katalysator erlaubt ein Verfahren, bei dem die Dehydratisierung des Methanols nur eine untergeordnete Rolle spielt. Bei diesem Katalysator werden Oberflächenhydroxylgruppen durch Ethergruppen ersetzt. Dieser Katalysator erfordert in seiner Herstellung den Einsatz von teuren Tetraalkylorthosilicaten bzw. anderer teuren Organo-Silicium-Verbindungen.The well-known according to DD-PS 119 031 modified Al 2 0 3 -Si0 2 catalyst allows a process in which the dehydration of methanol plays only a minor role. In this catalyst surface hydroxyl groups are replaced by ether groups. This catalyst requires the preparation of expensive Tetraalkylorthosilicaten or other expensive organosilicon compounds in its preparation.
Ziel der Erfindung> Object of the invention >
Das Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Isobuten durch eine verbesserte katalytische Spaltung des Methyl-tert.-butylethers.The object of the invention is the production of isobutene by an improved catalytic cleavage of the methyl tert-butyl ether.
Aufgabe der Erfindung ist es, die von Methyl-tert.-butylether zur Herstellung von Isobuten mit hoher Selektivität und geringer Bildung von Nebenprodukten durchzuführen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Isobuten durch katalytische Spaltung von Methyl-tert.-butylether an festen anorganischen Katalysatoren bei Temperaturen bis 570 K und Drücken bis 1 MPa, gelöst, wobei erfindungsgemäß die Spaltung bei Temperaturen von 440 K bis 540 K und bei Drücken von 0,1 bis 1,0 MPa, bei einer Raumgeschwindigkeit (LSHV-Liquid Howly Space Velocity), angegeben in Volumen Flüssigkeit pro Volumen Katalysator und Stunde von 0,5 bis 20,0 an einem Katalysator durchgeführt wird, der aus Tonerde besteht, die zur Stabilisierung gegebenenfalls bis zu 5 Ma.-% SiO2 enthält und die mit Calzium-Salzen eines thermisch bis 870 K zersetzlichen Säureanions modifiziert wurde, daß ein Calzium-Gehaltvon 0,5 bis 5 Ma.-% CaO, bezogen auf das wasserfreie Material resultiert, und der in einer 10%igen Suspension in salzfreiem Wasser einen pH-Wert von 7,5 bis 11 aufweist. Das Verfahren zur katalytischen Spaltung des Methyl-tert.-butylethers wird mit Vorteil bei einer Reaktionstemperatur von 460 K bis 520 K und bei Drücken von 0,1 bis 0,6 MPa durchgeführt. Die Reaktion wird vorteilhafterweise mit einer Raumgeschwindigkeit, angegeben in Volumen Flüssigkeit pro Volumen Katalysator und Stunde (LSHV-Liquid Howly Space Velocity) von 0,5 bis 10, betrieben.The object of the invention is to carry out the methyl tert-butyl ether for the production of isobutene with high selectivity and low formation of by-products. This object is achieved by a process for the preparation of isobutene by catalytic cleavage of methyl tert-butyl ether over solid inorganic catalysts at temperatures up to 570 K and pressures up to 1 MPa, according to the invention, the cleavage at temperatures of 440 K to 540 K and at pressures of 0.1 to 1.0 MPa, at a space velocity (LSHV-Liquid Howly Space Velocity), expressed in volume of liquid per volume of catalyst and hour from 0.5 to 20.0 on a catalyst made of alumina which optionally contains up to 5% by weight of SiO 2 for stabilization and which has been modified with calcium salts of a thermally decomposable acid anion to 870 K, having a calcium content of from 0.5 to 5% by mass of CaO, based on the anhydrous material results and has a pH of 7.5 to 11 in a 10% suspension in salt-free water. The process for the catalytic cleavage of the methyl tert-butyl ether is advantageously carried out at a reaction temperature of 460 K to 520 K and at pressures of 0.1 to 0.6 MPa. The reaction is advantageously operated at a space velocity expressed in volume of liquid per volume of catalyst and hour (LSHV Liquid Howly Space Velocity) of 0.5 to 10.
Mit Vorteil enthält der eingesetzte Katalysator als Tonerde eine gamma-Tonerde. Der pH-Wert der 10%igen Katalysatorsuspension in salzfreiem Wasser beträgt vorteilhafterweise 8 bis 10.Advantageously, the catalyst used contains alumina as a gamma-alumina. The pH of the 10% strength catalyst suspension in salt-free water is advantageously 8 to 10.
Überraschend wurde gefunden, daß Methyl-tert.-butylether mit hoher Selektivität und besonders langer Katalysatorstandzeit zu Isobuten umgesetzt werden kann, wenn ein mit Calziumoxid modifizierter Aluminiumoxidkatalysator eingesetzt wird. Die Modifizierung kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen. Im einfachsten Fall kann die verformte Tonerde, vorzugsweise gamma-Tonerde, die zur Stabilisierung auch bis zu etwa 5 Ma.-% SiO2 enthalten kann, mit dem wasserlöslichen Ca-SaIz einer SäureSurprisingly, it has been found that methyl tert-butyl ether can be converted to isobutene with high selectivity and a particularly long catalyst lifetime if a calcium oxide-modified aluminum oxide catalyst is used. The modification can be done in different ways. In the simplest case, the deformed clay, preferably gamma-alumina, which may also contain up to about 5% by weight of SiO 2 for stabilization, can be mixed with the water-soluble Ca salt of an acid
- 3 - Z4U /da- 3 - Z4U / da
getränkt werden, die thermisch zersetziich ist und deren Anion im Temperaturbereich bis etwa 870 K aus den Formungen entfernt werden kann. Es ist aber auch möglich, das Calziumsalz bereits während der Plastifizierung zur Tonerde zuzusetzen und erst dann zu verformen, trocknen und glühen.which is thermally decomposable and whose anion can be removed in the temperature range up to about 870 K from the molds. But it is also possible to add the calcium salt already during the plasticization to the clay and only then to deform, dry and anneal.
Die Modifizierung kann aber auch so erfolgen, daß die Formlinge mit der Lösung eines Ca-Salzes behandelt werden, vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen zwischen 320 und 370 K und besonders günstig im Temperaturbereich zwischen 340 und 350 K, deren pH-Wert durch Zusatz bzw. Wirkung von Ca(OH)2 aufwerte zwischen 8 und 12 eingestellt wurde, und danach getrocknet und geglüht werden. Die eingesetzten Katalysatoren enthalten Calzium in einer Menge von etwa 0,5 bis 5 Ma.-% CaO, bezogen auf das wasserfreie Material und weisen in einer Suspension des gemahlenen Katalysators in salzfreiem Wasser (10 Ma.-% Feststoff anteil) pH-Werte im Bereich von 7,5 bis 11, vorzugsweise 8 bis 10, auf.The modification can also be such that the moldings are treated with the solution of a Ca salt, preferably at elevated temperatures between 320 and 370 K and particularly favorable in the temperature range between 340 and 350 K, their pH by addition or effect of Ca (OH) 2 was adjusted to between 8 and 12, and then dried and annealed. The catalysts used contain calcium in an amount of about 0.5 to 5 wt .-% CaO, based on the anhydrous material and have in a suspension of the milled catalyst in salt-free water (10 wt .-% solids) pH in Range of 7.5 to 11, preferably 8 to 10, on.
Der Alkohol wird aus dem Verfahren zurückgewonnen und kann zur Synthese von neuen Ether eingesetzt werden.The alcohol is recovered from the process and can be used to synthesize new ethers.
Das gewonnene Isobuten kann ohne besondere Reinigung zur Alkylierung von Phenolen und Alkylphenolen eingesetzt werden.The recovered isobutene can be used without special purification for the alkylation of phenols and alkylphenols.
Wird das Isobuten zur Polymerisation verwendet, so kann es in üblicherweise durch eine nachgeschaltete Druckdestillation von Resten an Methyl-tert.-butylether sowie Dimethylether gereinigt werden.If the isobutene is used for the polymerization, it can usually be purified by a subsequent pressure distillation of residues of methyl tert-butyl ether and dimethyl ether.
Katalysator ACatalyst A
Ein Katalysator aus gamma-Aluminiumoxid, hergestellt in bekannter Weise durch Verformung eines Fällungsboehmits mittels Schneckenstrangpresse zu Strangformlingen mit einem Durchmesser von etwa 3 mm, Trocknung derselben bei etwa 370 bis 390 K und Glühen an Luft zwecks Verfertigung bei etwa 770 K, pH-Wert der 10%igen Katalysatorsuspension: 6,8; wird mit einer etwa 1n Ca(NO3)2-Lösung etwa 2 h bei 340 bis 350 K behandelt, deren pH-Wert durch Zusatz von Ca(OH)2 auf etwa 9 eingestellt und während der Behandlung bei diesem pH-Wert gehalten wird, indem an Ca(OH)2 entsprechend nachgibt. Das Flüssigkeit: Feststoff-Verhältnis beträgt etwa 3:1 und durch Umpumpen bzw. Rühren wird für eine Zirkulation der Lösung während der Behandlungszeit gesorgt. Nach beendeter Behandlung wird die Lösung abgetrennt und die anhaftenden Lösungsreste durch einmaliges Waschen mit der gleichen Flüssigkeitsmenge an salzfreiem Wasser entfernt. Die Formlinge werden erneut getrocknet und geglüht. pH-Wert der 10%igen Katalysatorsuspension: /0,9 Ca-Gehalt des Katalysators, berechnet als CaO und bezogen auf das wasserfreie Material: 3,8 Ma.-%A catalyst of gamma-alumina, prepared in a known manner by deformation of a precipitation boehmits by screw extruder into strand moldings with a diameter of about 3 mm, drying the same at about 370 to 390 K and annealing in air for the purpose of production at about 770 K, pH of 10% catalyst suspension: 6.8; is treated with an about 1n Ca (NO 3 ) 2 solution for about 2 h at 340 to 350 K, the pH of which is adjusted to about 9 by the addition of Ca (OH) 2 and maintained at this pH during the treatment by correspondingly giving way to Ca (OH) 2 . The liquid: solids ratio is about 3: 1 and by pumping or stirring is provided for a circulation of the solution during the treatment time. After completion of the treatment, the solution is separated and the adhering solvent residues are removed by washing once with the same amount of salt-free water. The moldings are dried again and annealed. pH of the 10% catalyst suspension: / 0.9 Ca content of the catalyst, calculated as CaO and based on the anhydrous material: 3.8 mass%
Katalysator B Catalyst B
Eine gamma-Tonerde die zur Stabilisierung etwa 3 Ma.-% SiO2 enthält und in Form eines Stranggranulats mit Formlingdurchmesser von etwa 3 mm vorliegt, wird unter Verwendung einer Ca(NO3)2-Lösung in bekannter Weise so getränkt, daß etwa 2,5 Ma.-% CaO, bezogen auf das wasserfreie Material, aufgebracht werden. Die getränkten Formlinge werden bei Katalysator A getrocknet und geglüht und ergeben Katalysator B. pH-Wert der 10%igen Katalysatorsuspension: 8,5; Ca-Gehalt, berechnet als CaO und bezogen auf das wasserfreie Material 2,6 Ma.-%.A gamma-alumina containing about 3 wt .-% SiO 2 for stabilization and in the form of a strand pellets with molding diameter of about 3 mm, is soaked using a Ca (NO 3 ) 2 solution in a known manner so that about 2 5% by weight of CaO, based on the anhydrous material. The impregnated moldings are dried in catalyst A and calcined to give catalyst B. pH of the 10% catalyst suspension: 8.5; Ca content, calculated as CaO and based on the anhydrous material 2.6% by mass.
Zur katalytischen Spaltung des Methyl-tert.-butylethers wird in einem beheizten Rohrreaktor gearbeitet (Durchmesser 35 mm, Länge 600 mm). Es werden 400 cm3 Katalysator eingesetzt. Die Dosierung des Produktes erfolgt mittels einer Kolbendosierpumpe. Vor der Reaktorzone befindet sich eine Vorwärmzone von 1000 mm und einem Durchmesser von 5 mm, die auf 450 °C geheizt ist. Zur Temperaturkontrolle war im Zentrum des Reaktors ein Temperaturfühler angebracht. Mit einem Druckregler am Reaktionsausgang wird der Arbeitsdruck eingestellt. Nachgeschaltet ist ein Kühlsystem, in welchem das aus dem Reaktor anfallende Reaktionsgemisch verflüssigt wird. Die Analyse der Produktzusammensetzung erfolgte gaschromatographisch. In der nachstehenden Tabelle sind Reaktionsbedingungen und die Ergebnisse zusammengefaßt.The catalytic cleavage of the methyl tert-butyl ether is carried out in a heated tubular reactor (diameter 35 mm, length 600 mm). 400 cm 3 of catalyst are used. The dosage of the product is carried out by means of a piston metering pump. Before the reactor zone is a preheating zone of 1000 mm and a diameter of 5 mm, which is heated to 450 ° C. For temperature control, a temperature sensor was mounted in the center of the reactor. With a pressure regulator at the reaction outlet the working pressure is adjusted. Downstream is a cooling system in which the resulting from the reactor reaction mixture is liquefied. The analysis of the product composition was carried out by gas chromatography. The table below summarizes reaction conditions and results.
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DD28032085A DD240739C2 (en) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | PROCESS FOR PREPARING ISOBUTENE |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3142461A1 (en) * | 1980-10-29 | 1982-06-09 | Institut Français du Pétrole, 92502 Rueil-Malmaison, Hauts-de-Seine | METHOD FOR PRODUCING AN OLEFIN BY DECOMPOSING THE CORRESPONDING AETHER |
WO2004018393A1 (en) * | 2002-08-22 | 2004-03-04 | Oxeno Olefinchemie Gmbh | Method for the production of isobutene from commercial methyl tert-butyl ether |
WO2010044531A2 (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-22 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Metal oxide catalysts for etherification, method for its preparation thereof, and method for the production of linear polyglycerol using the same |
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1985
- 1985-09-04 DD DD28032085A patent/DD240739C2/en not_active IP Right Cessation
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CN1325444C (en) * | 2002-08-22 | 2007-07-11 | 奥克森诺奥勒芬化学股份有限公司 | Method for the production of isobutene from commercial methyl tert-butyl ether |
WO2010044531A2 (en) * | 2008-10-13 | 2010-04-22 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Metal oxide catalysts for etherification, method for its preparation thereof, and method for the production of linear polyglycerol using the same |
WO2010044531A3 (en) * | 2008-10-13 | 2010-06-17 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Metal oxide catalysts for etherification, method for its preparation thereof, and method for the production of linear polyglycerol using the same |
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DD240739C2 (en) | 1987-10-28 |
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