DE102009055928A1 - Process for the continuous production of glycerine tertiary butyl ethers - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines höhere Glycerintertiär-butylether umfassenden Stoffgemisches, umfassend die Schritte: Säurekatalysierte Umsetzung von Isobuten mit Glycerin zu einem Reaktionsgemisch und die Extraktion zumindest eines Teils des Reaktionsgemisches aus Schritt a mit mindestens einem Lösungsmittel, wobei das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch einen E(30)-Wert von ≰ 35.0 aufweist.The present invention relates to a process for the preparation of a higher glycerine tertiary butyl ether comprising mixture of substances, comprising the steps: acid-catalyzed conversion of isobutene with glycerol to form a reaction mixture and the extraction of at least part of the reaction mixture from step a with at least one solvent, the solvent or the Solvent mixture has an E (30) value of .0 35.0.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines höhere Glycerintertiär-butylether umfassenden Stoffgemisches. Die Erfindung betrifft weiterhin ein gemäß diesem Verfahren erhältlichen Kraftstoff.The present invention relates to a process for the preparation of a higher Glycerintertiär-butyl ethers comprehensive substance mixture. The invention further relates to a fuel obtainable by this process.
Glycerin ist ein sehr vielseitig einsetzbares Edukt, das überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird. Sollte die Nachfrage nach Biodiesel, bei dessen Produktion Glycerin durch die Umesterung als Koppelprodukt entsteht, in den nächsten Jahren ansteigen, könnte Glycerin in zu niedrigen Preisen in Mengen zur Verfügung stehen, die einen Einsatz in großtechnischen Produkten sinnvoll machen.Glycerin is a very versatile starting material, which is mainly produced from renewable raw materials. If the demand for biodiesel, which produces glycerine as a coproduct by transesterification, will increase in the next few years, glycerine could be available at too low a price in quantities that make sense for use in large-scale products.
Eine destillative Auftrennung von einem Produktgemisch aus Glycerin und einem Gemisch aus Hochsiedern ist daher aus energetischen wie technischen Gründen nicht sinnvoll. Das Spektrum der GTBE (Glycerin-tertiär-butylethern) reicht über drei verschiedene Veretherungsstufen, von denen nur die höheren Ether (Di- und Triether), auch h-GTBE genannt, als Oktanzahlverbesserer im Kraftstoff eingesetzt werden können. Der Monoether zeigt weniger gute Verbrennungseigenschaften und neigt zudem zum Absetzen im Kraftstoff.A distillative separation of a product mixture of glycerol and a mixture of high boilers is therefore not useful for energetic and technical reasons. The range of GTBE (glycerol tertiary butyl ethers) ranges over three different etherification stages, of which only the higher ethers (di- and triethers), also called h-GTBE, can be used as octane enhancers in the fuel. The monoether shows less good combustion properties and also tends to settle in the fuel.
In
Das Verfahren hat die Nachteile, dass die Reaktion mit geringen Umsätzen durchgeführt wird, um die Zweiphasigkeit des Stroms am Reaktorausgang zu gewährleisten. Hinzu kommt, dass der in der Extraktion eintretende Strom zu weniger als der Hälfte aus Monoether besteht und daher fast die Hälfte der ausgeschleusten Reaktionsprodukte verworfen wird.The method has the disadvantages that the reaction is carried out with low conversions to ensure the two-phase nature of the stream at the reactor exit. In addition, less than half of the incoming stream in the extraction process consists of monoethers and therefore nearly half of the discharged reaction products are discarded.
Es stellt sich somit die Aufgabe ein verbessertes Verfahren zur Herstellung und/oder Aufreinigung von Glycerin-tertiär-butylethern bereitzustellen, welches die vorliegenden Nachteile zumindest teilweise beseitigt und insbesondere in der Lage ist, bei vielen Anwendungen eine höhere Ausbeute bereitzustellen.It is therefore an object to provide an improved process for the preparation and / or purification of glycerol tertiary-butyl ethers, which at least partially eliminates the present disadvantages and in particular is able to provide a higher yield in many applications.
Erfindungsgemäß vorgeschlagen wird daher ein Verfahren zur Herstellung eines höhere Glycerin-tertiär-butylether umfassenden Stoffgemisches, umfassend die Schritte:
- a) Säurekatalysierte Umsetzung von Isobuten mit Glycerin zu einem Reaktionsgemisch;
- b) Extraktion zumindest eines Teils des Reaktionsgemisches aus Schritt a mit mindestens einem Lösungsmittel, wobei das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch einen ET(30)-Wert von ≤ 35.0 aufweist.
- a) acid-catalyzed conversion of isobutene with glycerol to a reaction mixture;
- b) extraction of at least part of the reaction mixture from step a with at least one solvent, wherein the solvent or the solvent mixture has an E T (30) value of ≦ 35.0.
Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens kann für eine Vielzahl von Anwendungen mindestens einer der folgenden Vorteile erzielt werden:
- – der bei dem Verfahren entstehende Glycerinether kann mit einem Kraftstoff extrahiert werden kann und als Gemisch für Verbrennungsmotoren verwendet werden kann.
- – der Glycerinether direkt gewonnen werden kann, wenn man einen weiteren Aufreinigungsschritt anschließt.
- – das Auftreten von (letztendlich wegzuwerfenden) Nebenprodukten wie Monotert.butyl-ethern kann (ggf. durch geeignete zusätzliche Maßnahmen) deutlich veringert werden,
- – Vermeidung der aufwändigen thermischen Trennung von Wasser und Glycerin
- – Vermeidung der aufwändigen Trennung der Monoether von den h-GTBE
- - The resulting in the process glycerol ether can be extracted with a fuel and can be used as a mixture for internal combustion engines.
- - The glycerol ether can be obtained directly, if followed by another purification step.
- The occurrence of (ultimately disposable) by-products such as monotertiary butyl ethers can be significantly reduced (possibly by appropriate additional measures),
- - Avoiding the time-consuming thermal separation of water and glycerin
- - Avoiding the complicated separation of the monoethers from the h-GTBE
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind höhere Glycerin-tertiär-butylether die Ether, die aus der Umsetzung von Isobuten mit Glycerin entstehen können. Insbesondere können Isobuten und Glycerin als Reinstoffe vorliegen. Dabei kann mittels eines Katalysators eine Beschleunigung der Umsetzung erzielt werden. Glycerin-tertiär-butylether umfassen dabei insbesondere Ether ausgewählt aus der Gruppe 3-tert.-Butoxypropan-1,2-diol, 2-tert.-Butoxypropan-1,3-diol, 1,3-Di-tert.-butoxypropan-2-ol, 2,3-Di-tert.butoxypropan-1-ol, 1,2,3-Tri-tert.-butoxypropan. Aus dem Spektrum dieser Ether werden die Diether und Triether als sogenannte Höhere Ether bezeichnet.For the purposes of the present invention, higher glycerol tertiary butyl ethers are the ethers which can be formed from the reaction of isobutene with glycerol. In particular, isobutene and glycerol may be present as pure substances. In this case, by means of a catalyst, an acceleration of the reaction can be achieved. Glycerol tertiary butyl ethers comprise in particular ethers selected from the group consisting of 3-tert-butoxypropane-1,2-diol, 2-tert-butoxypropane-1,3-diol, 1,3-di-tert-butoxypropane. 2-ol, 2,3-di-tert-butoxypropan-1-ol, 1,2,3-tri-tert-butoxypropane. From the spectrum of these ethers, the diethers and triethers are referred to as so-called higher ethers.
Das Stoffgemisch kann in der vorliegenden Erfindung aus mindestens einer Komponente der Glycerin-tertiär-butylether, eines Lösungsmittels und/oder einer weiteren Verbindung bestehen. Das Stoffgemisch kann sowohl homogen als auch heterogen vorliegen. Vorzugsweise liegt das Stoffgemisch als Lösung vor.In the present invention, the mixture of substances may consist of at least one component of the glycerol tertiary butyl ether, a solvent and / or another compound. The mixture of substances may be both homogeneous and heterogeneous. Preferably, the mixture is present as a solution.
Der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet die säurekatalysierte Umsetzung von Isobuten mit Glycerin zu einem Reaktionsgemisch. Unter einer säurekatalysierten Umsetzung versteht man im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere einen sub-stöichometrischem Einsatz eines Protonendonators mit den entsprechenden Edukten Isobuten und Glycerin. Der Katalysator kann dabei in einer Stoffmengenkonzentration, bezogen auf die Ausgangskonzentration von Glycerin, in einem Bereich von ≥ 0.5 mol-% bis ≤ 10 mol-% vorliegen, vorzugsweise in einem Bereich von ≥ 2 mol-% bis ≤ 8 mol-% und besonders bevorzugt in einem Bereich von ≥ 3 mol-% bis ≤ 6 mol-% vorliegen. Der Katalysator kann homogen oder heterogen vorliegen. Bevorzugt liegt der Anteil von Glycerin und Monoether im Stoffgemisch in einem Bereich ≥ 0 Gew-% bis ≤ 5 Gew-%, bevorzugt in einem Bereich von ≥ 0.1 Gew-% bis ≤ 3 Gew-% und besonders bevorzugt in einem Bereich von ≥ 0.5 Gew-% bis ≤ 2 Gew-%.The first step of the process of the invention involves the acid-catalyzed reaction of isobutene with glycerol to form a reaction mixture. In the context of the present invention, an acid-catalyzed reaction is understood as meaning, in particular, a sub-stoichiometric use of a proton donor with the corresponding starting materials isobutene and glycerol. The catalyst may be present in a molar concentration, based on the starting concentration of glycerol, in a range of ≥ 0.5 mol% to ≦ 10 mol%, preferably in a range of ≥ 2 mol% to ≦ 8 mol% and especially preferably in a range of ≥ 3 mol% to ≤ 6 mol%. The catalyst may be homogeneous or heterogeneous. Preferably, the proportion of glycerol and monoether in the substance mixture in a range ≥ 0% by weight to ≤ 5% by weight, preferably in a range of ≥ 0.1% by weight to ≤ 3% by weight and more preferably in a range of ≥ 0.5 % By weight to ≦ 2% by weight.
Mit dem dabei entstehenden Reaktionsgemisch ist im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere das Reaktionsgemisch von Beginn der Reaktion bis zum Gleichgewichtszustand und/oder bis zum Reaktionsabbruch gemeint. Das Reaktionsgemisch kann sowohl homogen als auch heterogen vorliegen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden die Edukte bei dem Verfahren zur Herstellung von Glycerin-tertiär-butylethern in der Flüssigphase bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend die Rohstoffe der Edukte, Glycerin und einen isobutenhaltigen Stoffstrom, Rohglycerin und Isobuten oder Rohglycerin und einem isobutenhaltigen Stoffstrom. Besonders bevorzugt kann dabei die Umsetzung von reinem Glycerin mit reinem Isobuten oder isobutenhaltigen Strömen sein.For the purposes of the present invention, the reaction mixture formed in this case is in particular the reaction mixture from the beginning of the reaction to the equilibrium state and / or until the reaction is stopped. The reaction mixture can be both homogeneous and heterogeneous. For the purposes of the present invention, the educts in the process for preparing glycerol tertiary butyl ethers in the liquid phase are preferably selected from the group comprising the raw materials of the educts, glycerol and an isobutene-containing material stream, crude glycerol and isobutene or crude glycerol and an isobutene-containing material stream. Particularly preferred may be the reaction of pure glycerol with pure isobutene or isobutene-containing streams.
Die Umsetzung kann in einer Reaktionseinheit durchgeführt werden. Insbesondere umfasst die Reaktionseinheit einen Rührkessel, eine Rührkesselkaskade, einen Rohrreaktor, einen Flüssigkeitsstrahlmischer und/oder einen statischen Mischer. Besonders bevorzugt kann dabei ein einzelner oder in einer Kaskade betriebener Rührkessel sein.The reaction can be carried out in a reaction unit. In particular, the reaction unit comprises a stirred tank, a stirred tank cascade, a tubular reactor, a liquid jet mixer and / or a static mixer. Particularly preferred may be a single or stirred in a cascade stirred tank.
In einer Variante der Erfindung wird das Stoffgemisch, nachdem es zumindest teilweise umgesetzt wurde, als der die Reaktionseinheit verlassene Stoffstrom durch Strippen und/oder durch Flashen von dem nicht abreagierten Isobuten befreit. Hierbei kann das abgetrennte Isobuten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zumindest teilweise in die Umsetzung zurückgeführt werden. Ebenfalls kann das Isobuten oder der isobutenhaltige Gasstrom gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus der Anlage geleitet werden.In a variant of the invention, the substance mixture, after it has been at least partially reacted, freed as the reaction unit leaving the flow of material by stripping and / or by flashing of the unreacted isobutene. In this case, the separated isobutene can, according to a preferred embodiment of the invention, be at least partially recycled to the reaction. Also, the isobutene or isobutene-containing gas stream may be passed out of the plant according to an alternative preferred embodiment of the invention.
Im Schritt b des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Extraktion zumindest eines Teils des Reaktionsgemisches aus Schritt a mit mindestens einem Lösungsmittel, wobei das Lösungsmittel oder das Lösungsmittelgemisch einen ET(30)-Wert von ≤ 35.0 aufweist.In step b of the process according to the invention, the extraction of at least part of the reaction mixture from step a comprises at least one solvent, wherein the solvent or the solvent mixture has an E T (30) value of ≦ 35.0.
Dabei wird unter Extraktion insbesondere das selektive Herauslösen, Auswaschen oder Auslaugen bestimmter Substanzen als Übergangskomponenten aus festen oder flüssigen Stoffgemischen mit Hilfe flüssiger Lösungsmittel verstanden. Insbesondere kann im Sinne der vorliegenden Erfindung unter Extraktion eine Flüssig-Flüssig-Extraktion zu verstehen sein.In this case, extraction means in particular the selective extraction, washing or leaching of certain substances as transition components from solid or liquid substance mixtures with the aid of liquid solvents. In particular, for the purposes of the present invention, extraction may be understood to mean a liquid-liquid extraction.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß für den Fall daß in Schritt b) ein Lösungsmittelgemisch verwendet wird, einzelne Komponenten dieses Gemisches (je nach Anwendung des Verfahrens) auch einen höheren ET(30)-Wert haben können. Diese Gemische sind ausdrücklich ebenfalls vom erfindungsgemäßen Verfahren erfaßt, solang der ET(30)-Wert des Gemisches als Ganzes einen Wert von ≤ 35.0 aufweistIt should be noted at this point that in the event that in step b) a solvent mixture is used, individual components of this mixture (depending on the application of the method) may also have a higher E T (30) value. These mixtures are expressly also covered by the method according to the invention as long as the E T (30) value of the mixture as a whole has a value of ≦ 35.0
Als Lösungsmittelgemisch wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Gemisch aus zumindest zwei teilweise mischbaren Komponenten verstanden. Dabei kann sich die eine Komponente in der Anderen zu einem Anteil von ≥ 90 Vol-%, bevorzugt ≥ 98 Vol-% und besonders bevorzugt zu ≥ 99 Vol-% lösen. Vorzugsweise weist das erhaltende Lösungsmittelgemisch einen ET(30)-Wert von ≤ 35.0 auf.For the purposes of the present invention, a mixture of solvents is understood as meaning a mixture of at least two partially miscible components. In this case, one component in the other can dissolve to a proportion of ≥90 vol.%, Preferably ≥98 vol.% And particularly preferably ≥99 vol.%. Preferably, the resulting solvent mixture has an E T (30) value of ≤ 35.0.
An der Flüssig-Flüssig-Extraktion (FFE) sind zwei Flüssigphasen beteiligt. Dabei wird der zu extrahierende Stoff, der Wertstoff S, aus einem bestehenden Trägerflüssigkeitsgemisch mit Hilfe eines Lösungsmittels L herausgelöst. Eine mechanische Phasentrennung nach beendetem Stoffaustausch von Wertstoff zwischen Abgeberphase und aufnehmenden Lösungsmittel liefert das an Wertstoff verarmte Raffinat R und die wertstoffreiche Extraktphase E. Im Gegensatz zu anderen Trennverfahren erhält man bei der FFE keine einzeln abgetrennte Gemischkomponente, sondern ein mit Lösungsmittel beladenes Gemisch. Dieses Gemisch kann in nachfolgenden Verfahrensschritten meist weiter aufgetrennt werden.The liquid-liquid extraction (FFE) involves two liquid phases. In this case, the substance to be extracted, the valuable substance S, is dissolved out of an existing carrier liquid mixture with the aid of a solvent L. A mechanical phase separation after completion of mass transfer of valuable material between the delivery and receiving solvent provides the valuable material raffinate R and the rich extract phase E. In contrast to other separation methods is obtained in the FFE no individually separated mixture component, but a solvent-loaded mixture. This mixture can usually be further separated in subsequent process steps.
Unter „ET(30)-Wert” wird die Polarität eines Lösemittels verstanden, wobei sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf die Werte bezogen wird, welche in
Bevorzugt wird dabei eine Extraktion mit mindestens einem Lösemittel durchgeführt, welches einen ET(30)-Wert von ≤ 33 aufweist und/oder wobei das Lösungsmittel bevorzugt eine Mischungslücke mit Wasser besitzt.Preferably, an extraction is carried out with at least one solvent, which has an E T (30) value of ≤33 and / or wherein the solvent preferably has a miscibility gap with water.
Bevorzugt wird dabei eine Extraktion mit mindestens einem Lösemittel durchgeführt, welches einen ET(30)-Wert von ≤ 32.0, noch bevorzugt ≤ 31.5 aufweist Insbesondere bevorzugte Lösemittel sind solche, ausgewählt aus der Gruppe der Alkane, Cycloalkane, Alkene, Cycloalkene, Alkine, Cycloalkine und/oder der C-6 bis C-14 Kohlenstoffaromaten.Preferably, an extraction is carried out with at least one solvent which has an E T (30) value of ≦ 32.0, more preferably ≦ 31.5. Particularly preferred solvents are those selected from the group of alkanes, cycloalkanes, alkenes, cycloalkenes, alkynes, Cycloalkynes and / or the C-6 to C-14 carbon aromatics.
Insbesondere sind in Sinne der vorliegenden Erfindung Lösungsmittel aus der Gruppe umfassend 2-Methylbutan, n-Pentan, n-Hexan, 1-Hexen, 1-Hexin, n-Heptan, n-Octan, n-Nonan, Benzen, Methylbenzen, Toluol, (Trifluoromethyl)benzen, 1,4-Dimethylbenzen, p-Xylen, 1,3,5 Trimethylbenzen, n-Decan, n-Dodecan, Cyclohexan, Cyclohexene, cis-Decahydronaphthalen, 1,2,3,4 Tetrahydronaphthalen, Vinylbenzen, Diethylether, Bis(2-chloroethyl)ether, Tetrahydrofuran, Ethylvinylether, Di-n-Propylether, Diisopropylether di-n-Butylether, tert-Butylmethylether, tert-Amylmethylether, 2-Methoxy-2-Methylbutan und/oder Kohlenstoffdisulfid ausgewählt.In particular, for the purposes of the present invention, solvents from the group comprising 2-methylbutane, n-pentane, n-hexane, 1-hexene, 1-hexyne, n-heptane, n-octane, n-nonane, benzene, methylbenzene, toluene, (Trifluoromethyl) benzene, 1,4-dimethylbenzene, p-xylene, 1,3,5-trimethylbenzene, n-decane, n-dodecane, cyclohexane, cyclohexenes, cis-decahydronaphthalene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, vinylbenzene, diethyl ether , Bis (2-chloroethyl) ether, tetrahydrofuran, ethyl vinyl ether, di-n-propyl ether, diisopropyl ether, di-n-butyl ether, tert-butyl methyl ether, tert-amyl methyl ether, 2-methoxy-2-methylbutane and / or carbon disulfide.
In einer Variante kann das Lösungsmittel aus der Gruppe der Dieselkraftstoff, Kerosin, Benzin, Leichtbenzin, Synthetisches Benzin, Alkylatbenzin, Biodiesel, Ethanol-Kraftstoff, Cellulose-Ethanol, Butanol, Flüssiggas, Methanol, Pflanzenöl, Schweröl, Benzol, Benzin-Benzol-Gemisch, Gasöl, Motorpetroleum ausgewählt werden.In one variant, the solvent can be selected from the group of diesel fuel, kerosene, gasoline, light gasoline, synthetic gasoline, alkylate gasoline, biodiesel, ethanol fuel, cellulosic ethanol, butanol, liquefied petroleum gas, methanol, vegetable oil, heavy fuel oil, benzene, gasoline-benzene mixture , Gas oil, motor petrol are selected.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt das Volumenverhältnis des Lösungsmittels zu dem Reaktionsgemisch aus Schritt a) in einem Bereich von ≥ 0.8:1 bis ≤ 1.5:1. Bei einer Flüssig-Flüssig-Extraktion können hierbei die Monoether-Verbindungen mittels der Glycerin-Phase aus dem Gemisch leichter abgetrennt werden, so dass sich der Monoether bevorzugt in der polaren Phase aufhalten kann.In one embodiment of the process according to the invention, the volume ratio of the solvent to the reaction mixture from step a) is in a range of ≥ 0.8: 1 to ≦ 1.5: 1. In the case of a liquid-liquid extraction, in this case the monoether compounds can be separated off more easily from the mixture by means of the glycerol phase, so that the monoether can preferably remain in the polar phase.
In einer weiteren Variante der Erfindung kann das Stoffmengenverhältnis (mol:mol) der Edukte Isobuten zu Glycerin in einem Bereich von ≥ 1:0,5 bis ≤ 1:5, bevorzugt ein einem Bereich von ≥ 1:1 bis ≤ 4 und besonders bevorzugt ein einem Bereich von ≥ 1:1,5 bis ≤ 1:3,5 liegen. Dadurch kann der Umsatz an Isobuten erhöht werden. Insbesondere erweist sich dies vorteilhaft bei Gemischen wie beispielsweise bei Raffinat I. Ein Vorteil besteht darin, dass der Gasauslass wenig Isobuten enthält, weil beispielsweise bei einer Ethyl-tertiär-butyl-ether-Herstellung ein Isobuten-Umsatz von 99% nur durch sehr aufwändige doppelte Reaktivrektifikation erzielt werden kann.In a further variant of the invention, the molar ratio (mol: mol) of the educts isobutene to glycerol in a range of ≥ 1: 0.5 to ≦ 1: 5, preferably in a range of ≥ 1: 1 to ≦ 4, and particularly preferred a range of ≥1: 1.5 to ≤1: 3.5. As a result, the conversion of isobutene can be increased. In particular, this proves advantageous for mixtures such as raffinate I. An advantage is that the gas outlet contains little isobutene, because for example in an ethyl tertiary-butyl-ether production, an isobutene conversion of 99% only by very complex double Reactive rectification can be achieved.
Unter „Raffinat I” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Mischung verstanden, die neben Isobuten noch mindestens einen der Stoffe ausgewählt aus der Gruppe Isobutan, n-Butan, 2-Buten (cis und/oder trans), 1-Guten und Butadien enthält.For the purposes of the present invention, "raffinate I" is understood as meaning, in particular, a mixture which, in addition to isobutene, also contains at least one of the substances selected from isobutane, n-butane, 2-butene (cis and / or trans), 1-butene and butadiene contains.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt das Stoffmengenverhältnis (mol:mol) Isobuten zu den höheren Glycerin-tertiär-butylethern aus Schritt a in einem Bereich von ≥ 0,1:1 bis ≤ 1:1. Dadurch kann der Umsatz an Isobuten erhöht werden. Insbesondere erweist sich dies vorteilhaft bei Gemischen wie beispielsweise bei Raffinat I. Ein Vorteil besteht darin, dass der Gasauslass wenig Isobuten enthält, weil beispielsweise bei einer Ethyl-tertiär-butyl-ether-Herstellung ein Isobuten-Umsatz von 99% nur durch sehr aufwändige doppelte Reaktivrektifikation erzielt werden kann.In a further alternative embodiment of the process according to the invention, the molar ratio (mol: mol) of isobutene to the higher glycerol tertiary-butyl ethers from step a is in a range of ≥ 0.1: 1 to ≦ 1: 1. As a result, the conversion of isobutene can be increased. In particular, this proves advantageous for mixtures such as raffinate I. An advantage is that the gas outlet contains little isobutene, because for example in an ethyl tertiary-butyl-ether production an isobutene conversion of 99% only by very complex double Reactive rectification can be achieved.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Temperatur des Reaktionsgemisches aus Schritt a) zwischen ≥ 60°C bis ≤ 130°C, bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen ≥ 70°C bis ≤ 120°C und besonders bevorzugt in einem Temperaturbereich zwischen ≥ 80°C bis ≤ 110°C. Bei dieser Temperatur kommt es bei vielen Anwendungen zu einer verbesserten Reaktionsführung hinsichtlich der Ausbeute und der Reaktionszeit.In a further embodiment of the method according to the invention, the temperature of the reaction mixture from step a) is between ≥ 60 ° C to ≤ 130 ° C, preferably in a temperature range between ≥ 70 ° C to ≤ 120 ° C and particularly preferably in a temperature range between ≥80 ° C to ≤ 110 ° C. At this temperature, many applications lead to improved reaction behavior in terms of yield and reaction time.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Umsetzung bei einem Druck von ≥ 10 bar bis ≤ 20 bar. Vorteilhafterweise lassen sich in diesem Druckbereich, die unter Normalbedingungen als Gase vorliegenden Verbindungen verflüssigen und als Lösungsmittel verwenden. Ein weiterer Vorteil bei vielen Anwendungen der Erfindungen ist, dass dieser Druckbereich für den wirtschaftlichen Betrieb der Anlage günstig ist, da er dem Eigendruck des Systems entspricht und daher nicht durch Kompression oder Pumpenleistung erzeugt werden mußIn a further embodiment of the process according to the invention, the reaction is carried out at a pressure of ≥ 10 bar to ≤ 20 bar. Advantageously, it is possible in this pressure range to liquefy the compounds present under normal conditions as gases and to use them as solvent. Another advantage in many applications of the inventions is that this pressure range is favorable for the economic operation of the plant, since it corresponds to the autogenous pressure of the system and therefore does not have to be generated by compression or pumping power
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat die Säure aus Schritt a) einen pks-Wert von ≤ 2. Dabei umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung der Begriff „Säure” solche Stoffe, die als Protonendonatoren fungieren können. Es kann sich ebenfalls um ein Gemisch von Säuren halten, die einen pks-Wert ≤ 2 aufweisen. Insbesondere umfasst die Säure Salzsäure, Schwefelsäure und/oder Sulfonsäure. Vorzugsweise kann p-Toulensulfonsäure, Methansulfonsäure und/oder Benzolsulfonsäure verwendet werden.In a further embodiment of the process according to the invention, the acid from step a) has a pks value of ≦ 2. In the context of the present invention, the term "acid" encompasses those substances which can function as proton donors. It may also be a mixture of acids having a
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die höheren Ether aus dem flüssigen Reaktionsprodukt mit einem kohlenstoffhaltigen Strom extrahiert. Dabei kann der kohlenstoffhaltige Strom ein Ottokraftstoff, reiner Kohlenwasserstoff, und/oder ein Naphta sein.In a further embodiment of the process according to the invention, the higher ethers are extracted from the liquid reaction product with a carbon-containing stream. In this case, the carbon-containing stream may be a gasoline, pure hydrocarbon, and / or a naphtha.
In einer Variante können die höheren Ether mit Ottokraftstoff unter Zugabe einer glycerinhaltigen Stroms oder mit reinem Kohlenwasserstoff unter Zugabe eines glycerinhaltigen Stroms extrahiert werden. Die Extraktionseinheit kann dabei eine durch mehrere Mixer-Settler-Einheiten, durch Extraktionskolonnen oder durch Verschaltung beider realisiert werden. Die Stromführung kann dabei im Kreuzstrom, Gegenstrom oder durch Gegenstromverteilung ausgeführt werden.In one variant, the higher ethers with gasoline with the addition of a glycerol-containing stream or with pure hydrocarbon under Addition of a glycerol-containing stream to be extracted. The extraction unit can be realized by a plurality of mixer-settler units, by extraction columns or by interconnecting both. The current flow can be carried out in cross-flow, countercurrent or by countercurrent distribution.
In einer weiteren Variante kann der Extraktstrom thermisch aufgearbeitet werden und das Extraktionsmittel in die Extraktion zurückgeleitet werden. Vorteilhafterweise kommt es somit zu einer Ersparnis des Extraktionsmittels, was zu einer kostengünstigeren Herstellung des erfindungsgemäßen Stoffgemisches führt.In a further variant, the extract stream can be worked up thermally and the extractant can be returned to the extraction. Advantageously, there is thus a saving of the extractant, which leads to a more cost-effective production of the mixture of substances according to the invention.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die säurekatalysierte Umsetzung eine homogene Katalyse. Dabei können zumindest während des katalytischen Schritts während der Umsetzung der Katalysator und die Edukte in Lösung sein.In a further embodiment of the process according to the invention, the acid-catalyzed reaction is a homogeneous catalysis. In this case, at least during the catalytic step during the reaction, the catalyst and the reactants may be in solution.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Kraftstoff, erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren, umfassend zumindest ein Teil des Reaktionsgemisches aus Schritt a und mindestens ein Lösungsmittel.The invention furthermore relates to a fuel obtainable by the process according to the invention, comprising at least part of the reaction mixture from step a and at least one solvent.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung des Kraftstoffes für Verbrennungsmotoren, Turbinen oder Feuerungsanlagen.Another object of the invention relates to the use of fuel for internal combustion engines, turbines or combustion plants.
Das vorgenannte sowie das beanspruchte und in den Ausführungsbeispielen beschriebene erfindungsgemäße Verfahren unterliegt in seiner Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.The aforementioned method as well as the claimed method described in the exemplary embodiments is not subject to any particular exceptional conditions in terms of its size, shape design, material selection and technical conception, so that the selection criteria known in the field of application can be used without restriction.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen – beispielhaft – mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt sind.Further details, features and advantages of the subject matter of the invention will become apparent from the subclaims and from the following description of the accompanying drawings, in which - by way of example - several embodiments of the method according to the invention are shown.
Die vorliegende Erfindung wird anhand mehrerer spezieller Ausführungsformen des Verfahrens unter Bezugnahme der nachfolgenden Zeichnungen weiter erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es zeigen:The present invention will be further explained with reference to several specific embodiments of the method with reference to the following drawings, without being limited thereto. Show it:
Die aus der Strippkolonne (B) abgeführte flüssige Phase (
Zur Verstärkung der polaren Phase der Extraktion wird ggf. über Strom (
Der Kopfstrom (
Es sei angemerkt, daß der Kopfstrom (
Im Verfahren lt.
Die einzelnen Kombinationen der Bestandteile und der Merkmale von den bereits erwähnten Ausführungen sind exemplarisch; der Austausch und die Substitution dieser Lehren mit anderen Lehren, die in dieser Druckschrift enthalten sind mit den zitierten Druckschriften werden ebenfalls ausdrücklich erwogen. Der Fachmann erkennt, dass Variationen, Modifikationen und andere Ausführungen, die hier beschrieben werden, ebenfalls auftreten können ohne von dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Entsprechend ist die obengenannte Beschreibung beispielhaft und nicht als beschränkend anzusehen. Das in den Ansprüchen verwendetet Wort umfassen schließt nicht andere Bestandteile oder Schritte aus. Der unbstimmte Artikel „ein” schließt nicht die Bedeutung eines Plurals aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maße in gegenseitig verschiedenen Ansprüchen rezitiert werden, verdeutlicht nicht, dass eine Kombination von diesen Maßen nicht zum Vorteil benutzt werde kann. Der Umfang der Erfindung ist in den folgenden Ansprüchen definiert und den dazugehörigen Aquivalenten. Des Weiteren beschränken die verwendeten Bezugszeichen nicht den beanspruchten Umfang der Erfindung. The individual combinations of the components and the features of the already mentioned embodiments are exemplary; the exchange and substitution of these teachings with other teachings contained in this document with the references cited are also expressly contemplated. Those skilled in the art will recognize that variations, modifications and other implementations described herein may also occur without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the above description is illustrative and not restrictive. The word used in the claims does not exclude other ingredients or steps. The unanimous article "a" does not exclude the meaning of a plural. The mere fact that certain measures are recited in mutually different claims does not make it clear that a combination of these dimensions can not be used to advantage. The scope of the invention is defined in the following claims and their equivalents. Furthermore, the reference numerals used do not limit the claimed scope of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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