DE10334001A1 - Polyisobutene production from hydrocarbon stream containing iso-, 1- and 2-butenes, including distillative separation into streams rich in different butenes to increase yields in useful by-product recovery - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Veredlungsprodukten aus einem C4-Kohlenwasserstoffstrom.The present invention relates to a process for the preparation of performance products from a C 4 hydrocarbon stream.
Es ist allgemein bekannt, dass die Bestandteile einer C4-Fraktion einer z.B. in einem üblichen Crackprozess wie Steamcracken von Naphtha entstandenen hergestellten Kohlenwasserstoffmischung als Ausgangsstoff für die Herstellung verschiedener chemischer Grundprodukte dienen können (vgl. Industrielle Organische Chemie, K. Weissermel, H.-J. Arpe, Verlag Wiley-VCH, 1998, 5. Auflage, Kapitel 3.3.2.). Aus der C4-Fraktion wird bekanntlich vor der weiteren Umsetzung das oftmals darin enthaltene 1,3-Butadien, meistens entweder durch Selektivhydrierung oder durch Extraktivdestillation, entfernt. Die hierbei gewonnene C4-Kohlenwasserstoffmischung wird üblicherweise als Raffinat I bezeichnet. Üblicherweise erfolgt keine weitere Auftrennung mittels fraktionierter Destillation (vgl. loc. cit. S. 76), weil dies technisch zu aufwendig wäre. Deshalb werden die einzelnen Komponeneten wie i-Buten, 1-Buten und 2-Buten in Gegenwart der anderen Bestandteile in chemischen Reaktionen entfernt bzw. zu anderen Produkten veredelt. Aufgrund der z.T. mangelnden Selektivität der Reaktion ist der Umsatz oder die Ausbeute der gewünschten Produkte z.T. unbefriedigend.It is generally known that the constituents of a C 4 fraction of a hydrocarbon mixture produced, for example, in a customary cracking process such as steam cracking of naphtha can serve as starting material for the preparation of various basic chemical products (see Industrielle Organische Chemie, K. Weissermel, H.- J. Arpe, Wiley-VCH, 1998, 5th edition, chapter 3.3.2.). From the C 4 fraction is known before further reaction, the often contained therein 1,3-butadiene, usually either by selective hydrogenation or by extractive distillation, removed. The C 4 -hydrocarbon mixture obtained in this process is commonly referred to as raffinate I. Usually, no further separation takes place by means of fractional distillation (compare loc cit cit P. 76), because this would be technically too complicated. Therefore, the individual components such as i-butene, 1-butene and 2-butene in the presence of other ingredients in chemical reactions are removed or refined to other products. Due to the sometimes lack of selectivity of the reaction, the conversion or the yield of the desired products is partly unsatisfactory.
Bei diesen Raktionen handelt es sich z.B. um die Herstellung von Hexen durch Methathese von 1-Buten, die Di- und Oligomerisierung von 2-Buten und die Polymerisierung von i-Buten zu Polyisobutylen.at these reactions are e.g. to the production of witches by methathesis of 1-butene, the di- and oligomerization of 2-butene and the polymerization of i-butene to polyisobutylene.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, ein Verfahren zur Herstellung der vorgenannten Veredlungsprodukte in hoher Ausbeute aus einer C4-Kohlenwasserstofffraktion, insbesondere Raffinat I, bereitzustellen.The object of the present invention was therefore to provide a process for the preparation of the aforementioned performance products in high yield from a C 4 -hydrocarbon fraction, in particular raffinate I.
Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von Polyisobuten aus einem C4-Kohlenwasserstoffstrom, enthaltend i-Buten, 1-Buten und 2-Butene (Ausgangsstrom C4) gefunden, indem man
- a) in Schritt (a) den Ausgangsstrom C4 destillativ auftrennt in eine leichter flüchtige Fraktion (Fraktion I), die den größten Teil des in der Mischung von C4-Kohlenwasserstoffen enthaltenen i-Buten und 1-Butens enthält und eine schwerer flüchtige Fraktion (Fraktion II), die den größten Teil der in der Mischungen von C4-Kohlenwasserstoffen enthaltenen 2-Butene enthält, und
- b) in Schritt b) das in der Fraktion (I) enthaltene i-Buten in einer chemisch selektiven Reaktion umsetzt und das Umsetzungsprodukt von den verbleibenden Bestandteil der Fraktion (II) abtrennt.
- a) in step (a), the starting stream C 4 is separated by distillation into a more volatile fraction (fraction I) containing most of the i-butene and 1-butene contained in the mixture of C 4 hydrocarbons and a less volatile fraction (Fraction II), which contains most of the 2-butenes contained in the mixtures of C 4 hydrocarbons, and
- b) in step b) the i-butene present in fraction (I) is reacted in a chemically selective reaction and the reaction product is separated from the remaining constituent of fraction (II).
Im Allgemeinen wird ein Ausgangsstrom C4 eingesetzt, der im wesentlichen besteht aus 2-Butenen, 1-Buten, i-Buten, i-Butan und Butanen. Neben den vorgenannten Komponenten kann der Ausgangsstrom C4 noch ggf. bis 10 % bevorzugt bis 5 ganz besonders bevorzugt bis 1 Gew.-% sonstige ungesättigten Kohlenwasserstoffverbindungen mit 4 Kohlenstoffatomen und ggf. bis 10 bevorzugt bis 5 und ganz besonders bevorzugt bis 1 Gew.-% Kohlenwasserstoffverbindungen mit weniger als 4 oder mehr als 4 Kohlenstoffatomen enthalten.In general, an output stream C 4 is used, which consists essentially of 2-butenes, 1-butene, i-butene, i-butane and butanes. In addition to the abovementioned components, the starting stream C 4 may optionally be up to 10%, preferably up to 5 very particularly preferably up to 1% by weight of other unsaturated hydrocarbon compounds having 4 carbon atoms and optionally up to 10 preferably up to 5 and very particularly preferably up to 1% by weight. % Hydrocarbon compounds containing less than 4 or more than 4 carbon atoms.
Die
Mengenverhältnisse
der Hauptkomponeneten im Ausgangsstrom C4 sind üblicherweise
wie folgt:
Bei den sonstigen ungesättigten Kohlenwasserstoffverbindungen mit 4 Kohlenstoffatomen handelt es sich im Allgemeinen um Butadiene, Alkine oder Allene.at the other unsaturated Hydrocarbon compounds having 4 carbon atoms are generally butadienes, alkynes or allenes.
Bei den Kohlenwasserstoffverbindungen mit weniger als 4 oder mehr als 4 Kohlenstoffatomen handelt es sich im Allgemeinen um Propan, Propen, Pentane, Pentene, Hexane, oder Hexene.at the hydrocarbon compounds with less than 4 or more than 4 carbon atoms are generally propane, propene, Pentanes, pentenes, hexanes, or witches.
Im Allgemeinen stellt man den Ausgangsstrom C4 her, indem man folgende Schrittsequenz durchführt:
- – aus einem Kohlenwasserstoffstrom aus natürlichen Quellen oder erhältlich, indem man Naphtha oder sonstige Kohlenwasserstoffverbindungen enthaltende Ströme einem Steamcracking- oder FCC-Prozess unterwirft, zieht man eine C4-Kohlenwasserstofffraktion (Strom Ca) ab,
- – aus Strom C4 stellt man einen im wesentlichen aus Isobuten, 1,-Buten, 2-Buten und Butanen bestehender C4-Kohlenwasserstoffstrom (Raffinat I) her, indem man mittels Selektivhydrierung die Butadiene und Butine zu C4-Alkenen oder C4- Alkanen hydriert oder die Butadiene und Butine durch Extraktivdestillation entfernt
- – das Raffinat I befreit man durch Behandlung mit Adsorbermaterialien von Katalysatorgiften und erhält auf diese Weise Ausgangsstrom Ca.
- From a hydrocarbon stream from natural sources or obtainable by subjecting streams containing naphtha or other hydrocarbon compounds to a steam cracking or FCC process, a C 4 hydrocarbon fraction (stream Ca) is withdrawn,
- From stream C 4 , a C 4 -hydrocarbon stream (raffinate I) consisting essentially of isobutene, 1-butene, 2-butene and butanes is prepared by selectively adding the butadienes and butynes hydrogenated to C 4 alkenes or C 4 - alkanes or removed the butadienes and butynes by extractive distillation
- - The raffinate I is freed by treatment with Adsorbermaterialien of catalyst poisons and obtained in this way output current Ca.
Gegebenfalls kann Raffinat I auch ohne vorherige Abtrennung von Katalysatorgiften in Schritt a) eingesetzt werden. In diesem Fall wird die Abtrennung der Katalysatorgifte im unmittelbaren Anschluss an Schritt a) vorgenommen.possibly Raffinate I can also without prior separation of catalyst poisons in step a) are used. In this case, the separation becomes the catalyst poisons are made immediately following step a).
Strom C4 wird z.B. aus LPG- oder LNG-Strömen hergestellt. LPG bedeutet dabei Liquified Petroleum Gas (Flüssiggase). Derartige Flüssiggase sind beispielsweise in der DIN 51 622 definiert. Sie enthalten im allgemeinen die Kohlenwasserstoffe Propan, Propen, Butan, Butene und deren Gemische, die in Ölraffinerien als Nebenprodukte bei Destillation und Cracken von Erdöl sowie in der Erdgas-Aufbereitung bei der Benzinabscheidung anfallen. LNG bedeutet Liquified Natural Gas (Erdgas). Erdgas besteht hauptsächlich aus gesättigten Kohlenwasserstoffen, die je nach ihrer Herkunft unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen und im allgemeinen in drei Gruppen eingeteilt werden. Erdgas aus reinen Erdgas-Lagerstätten besteht aus Methan und wenig Ethan. Erdgas aus Erdöl-Lagerstätten enthält zusätzlich noch größere Mengen höher molekularer Kohlenwasserstoffe wie Ethan, Propan, Isobutan, Butan, Hexan, Heptan und Nebenprodukte. Erdgas aus Kondensat- und Destillat-Lagerstätten enthält nicht nur Methan und Ethan, sondern auch in erheblichem Umfang höher siedende Komponenten mit mehr als 7 Kohlenstoffatomen. Für eine nähere Beschreibung von Flüssiggasen und Erdgas kann auf die entsprechenden Stichworte in Römpp, Chemielexikon, 9. Auflage verwiesen werden.Stream C 4 is produced, for example, from LPG or LNG streams. LPG means liquefied petroleum gas. Such liquefied gases are defined for example in DIN 51 622. They generally contain the hydrocarbons propane, propene, butane, butenes and mixtures thereof, which are produced in oil refineries as by-products in the distillation and cracking of petroleum and in the natural gas treatment in the gasoline separation. LNG means Liquefied Natural Gas (natural gas). Natural gas consists mainly of saturated hydrocarbons, which, depending on their origin, have different compositions and are generally divided into three groups. Natural gas from pure natural gas deposits consists of methane and little ethane. Natural gas from oil deposits additionally contains even larger amounts of higher molecular hydrocarbons such as ethane, propane, isobutane, butane, hexane, heptane and by-products. Natural gas from condensate and distillate deposits not only contains methane and ethane, but also significantly higher boiling components with more than 7 carbon atoms. For a more detailed description of liquefied gases and natural gas, reference may be made to the relevant keywords in Römpp, Chemielexikon, 9th edition.
Das als Feedstock verwendete LPG und LNG umfasst insbesondere sogenannte Feldbutane, wie man die C4-Fraktion der "feuchten" Anteile des Erdgases sowie der Erdölbegleitgase nennt, die durch Trocknung und Abkühlung auf etwa –30°C in flüssiger Form aus den Gasen abgetrennt werden. Durch Tieftemperatur- oder Druckdestillation gewinnt man daraus die Feldbutane, deren Zusammensetzung je nach Lagerstätte schwankt, die jedoch im allgemeinen etwa 30 % iso-Butan und etwa 65 % n-Butan enthalten.The LPG and LNG used as feedstock includes in particular so-called Feldbutane, as the C 4 fraction of the "wet" shares of natural gas and the associated petroleum gases, which are separated by drying and cooling to about -30 ° C in liquid form from the gases , Cryogenic or pressure distillation yields the field butanes which vary in composition depending on the deposit, but which generally contain about 30% iso-butane and about 65% n-butane.
Weiterhin ist es möglich, den Strom C4 zu gewinnen, indem man Naphtha oder sonstige Kohlenwasserstoffverbindungen einem Steamcracking- oder FCC-Prozess unterwirft und aus den dabei gebildeten Kohlenwaserstoffprodukten den Strom C4 destillativ abtrennt.Furthermore, it is possible to recover the stream C 4 by subjecting naphtha or other hydrocarbon compounds to a steam cracking or FCC process and separating off the stream C 4 by distillation from the hydrocarbon products formed thereby.
Bei dem allgemein bekannten FCC-Prozess (vgl. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany, Sixth Edition, 2000 Electronic Release, Chapter Oil Refining, 3.2. Catalytic Cracking) wird der entsprechende Kohlenwasserstoff verdampft und in der Gasphase mit einem Katalysator bei einer Temperatur von 450 bis 500°C in Kontakt gebracht. Der teilchenförmige Katalysator wird durch den im Gegenstrom geführten Kohlenwasserstoffstrom fluidisiert. Als Katalysator dienen üblicherweise synthetische kristalline Zeolite.at the well-known FCC process (see Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany Sixth Edition, 2000 Electronic Release, Chapter Oil Refining, 3.2. Catalytic Cracking), the corresponding hydrocarbon is evaporated and in the gas phase with a catalyst at a temperature of 450 up to 500 ° C brought into contact. The particulate catalyst is passed through the counter-current Hydrocarbon stream fluidized. The catalyst is usually synthetic crystalline zeolites.
Bei dem ebenfalls allgemein bekannten Steamcracking Verfahren (vgl. A. Chauvel, G. Lefebvre: Petrochemical Processes, 1 Synthesis-Gas Derivatives and Major Hydrocarbons, 1989 Editions Technip 27 Rue Ginoux 75737 Paris, France, Chapter 2) wird der Kohlenwasserstoff mit Wasserdampf vermischt und je nach Verweilzeit auf Temperaturen von 700 bis 1200°C in Rohrreaktoren erhitzt und danach rasch abgekühlt und destillativ in einzelne Fraktionen getrennt.at the well-known steam cracking method (see. A. Chauvel, G. Lefebvre: Petrochemical Processes, 1 Synthesis Gas Derivatives and Major Hydrocarbons, 1989 Editions Technip 27 Rue Ginoux 75737 Paris, France, Chapter 2) becomes the hydrocarbon with water vapor mixed and depending on the residence time to temperatures of 700 to 1200 ° C in tubular reactors heated and then cooled quickly and separated by distillation into individual fractions.
Das Raffinat 1, kann aus dem Strom C4 durch Abtrennung oder Partialhydrierung der Diene, Alkine und Enine gewonnen werden.The raffinate 1, can be obtained from the stream C 4 by removal or partial hydrogenation of the dienes, alkynes and enynes.
Vorzugsweise wird der Teilschritt Butadien-Extraktion aus Roh-C4-Schnitt mit einem Butadien-selektiven Lösungsmittel durchgeführt, ausgewählt aus der Klasse polaraprotischer Lösungsmittel, wie Aceton, Furfural, Acetonitril, Dimethylacetamid, Dimethylformamid und N-Methylpyrrolidon.The partial step of butadiene extraction from crude C 4 cut is preferably carried out using a butadiene-selective solvent selected from the class of polar aprotic solvents, such as acetone, furfural, acetonitrile, dimethylacetamide, dimethylformamide and N-methylpyrrolidone.
Vorzugsweise wird der Teilschritt Selektivhydrierung von im Strom C4 enthaltenen Butadien und acetylenischen Verunreinigungen zweistufig durchgeführt durch In-Kontakt-Bringen des Roh-Ca-Schnittes in flüssiger Phase mit einem Katalysator, der mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe Nickel, Palladium und Platin, auf einem Träger enthält, vorzugsweise Palladium auf Aluminiumoxid, bei einer Temperatur von 20 bis 200°C, einem Druck von 1 bis 50 bar, einer Volumengeschwindigkeit von 0,5 bis 30 m3 Frischfeed pro m3 Katalysator pro Stunde und einem Verhältnis von Recycle zu Zustrom von 0 bis 30 mit einem Molverhältnis von Wasserstoff zu Diolefinen von 0,5 bis 50, um einen Reaktionsaustrag zu erhalten, in welchem neben Isobuten die n-Butene 1-Buten und 2-Buten in einem Molverhältnis von 2:1 bis 1:10, vorzugsweise von 2:1 bis 1:2, vorliegen und im wesentlichen keine Diolefine und acetylenischen Verbindungen enthalten sind.Preferably, the selective hydrogenation step of butadiene and acetylenic impurities present in stream C 4 is carried out in two stages by contacting the crude Ca cut in the liquid phase with a catalyst comprising at least one metal selected from the group consisting of nickel, palladium and platinum containing on a support, preferably palladium on alumina, at a temperature of 20 to 200 ° C, a pressure of 1 to 50 bar, a volume velocity of 0.5 to 30 m 3 Frischfeed per m 3 of catalyst per hour and a ratio of Recycle to feed from 0 to 30 with a molar ratio of hydrogen to diolefins of 0.5 to 50 to obtain a reaction effluent in which in addition to isobutene, the n-butenes 1-butene and 2-butene in a molar ratio of 2: 1 to 1:10, preferably from 2: 1 to 1: 2, before lie substantially no diolefins and acetylenic compounds are included.
Im Schritt a) wird der Kolonne bevorzugt in ihrem mittleren Bereich der C4 Strom zugeführt. Die Kolonne wird bevorzugt bei einem Kopfdruck im Bereich von 5 bar absolut, insbesondere von 3 bar bis 15 bar absolut betrieben, dadurch ist es möglich, mit Was ser als Kühlmittel am Kopf der Kolonne zu kondensieren, aufwendigere Kühlmittel sind nicht erforderlich.In step a) the column is preferably supplied in its central region of the C 4 stream. The column is preferably operated at a top pressure in the range of 5 bar absolute, in particular from 3 bar to 15 bar absolute, thereby it is possible to condense with What water as a coolant at the top of the column, more expensive coolant are not required.
Im Kolonnensumpf stellen sich dabei Temperaturen im Bereich von etwa 35–90°C, insbesondere 40–60°C, häufig von etwa 52°C ein.in the Column bottoms are temperatures in the range of about 35-90 ° C, especially 40-60 ° C, often from about 52 ° C one.
Im Kolonnenkopf stellen sich dabei Temperaturen im Bereich von etwa 30–80°C, insbesondere 35–50°C, häufig von etwa 43°C ein.
- • Die leichter flüchtige Fraktion (Fraktion I), die am Kopf entnommen wird, enthält vorwiegend terminale Butene (Isobuten, 1-Buten) und Isobutan. Bezogen auf den Feedstrom der Kolonne befindet sich im Kopfstrom der Kolonne: 90–100 bevorzugt 95–99,9 % des Isobutens, 90–100 % bevorzugt 95–99,9 % des 1-Butens, 0–2 % bevorzugt 0,1–1 % des 2-Butens, 1–40 % bevorzugt 3–35 % des n-Butans und 90–100 % bevorzugt 97–99,9 % des Isobutans.
- • Die schwerer flüchtige Fraktion (Fraktion II), die am Sumpf entnommen wird, enthält nicht terminale Butene (cis-Buten, trans-Buten) und n-Butan. Bezogen auf den Feedstrom der Kolonne befindet sich im Sumpfstrom der Kolonne: 0–5 % bevorzugt 0,05–2 % des Isobutens, 0–10 % bevorzugt 0,01–4 % des 1-Butens, 90–100 % bevorzugt 95–99,9 % des 2-Butens, 50–100 % bevorzugt 60–0 % des n-Butans und 0–5 % bevorzugt 0,0001–2 % des Isobutans.
- • The more volatile fraction (fraction I) taken from the top contains predominantly terminal butenes (isobutene, 1-butene) and isobutane. Based on the feed stream of the column is in the top stream of the column: 90-100 preferably 95-99.9% of isobutene, 90-100%, preferably 95-99.9% of 1-butene, 0-2%, preferably 0.1 -1% of the 2-butene, 1-40% prefers 3-35% of the n-butane and 90-100% prefers 97-99.9% of the isobutane.
- The less volatile fraction (fraction II) taken from the bottom contains non-terminal butenes (cis-butene, trans-butene) and n-butane. Based on the feed stream of the column is in the bottom stream of the column: 0-5%, preferably 0.05-2% of isobutene, 0-10%, preferably 0.01-4% of 1-butene, 90-100%, preferably 95- 99.9% of the 2-butene, 50-100% preferably 60-0% of the n-butane and 0-5%, preferably 0.0001-2% of the isobutane.
Als selektive Reaktion zur Entfernung des i-Butens aus der Fraktion I dienen z.B. die Umsetzung des i-Butens mit einem Alkylalkohol, insbesondere einem C1- bis C4-Alkylalkohol wie Methanol oder Isobutanol zu einem Alkyl-tert-butylether oder die Polymerisation zu Polyisobutylen. Die Reaktionen sind für sich genommen allgemein bekannt. Die bekannten Verfahren können auf die Fraktion I analog angewendet werden.As a selective reaction for removing the i-butene from fraction I, for example, the reaction of the i-butene with an alkyl alcohol, in particular a C 1 - to C 4 -alkyl alcohol such as methanol or isobutanol to an alkyl tert-butyl ether or the polymerization polyisobutylene. The reactions are well known in their own right. The known methods can be applied analogously to fraction I.
Die Herstellung von Methyl-tert.-butylether (MTBE) aus Methanol und der Isobutenreichen Fraktion I gemäß Schritt b erfolgt im Allgemeinen bei 30 bis 100°C und leichtem Überdruck in der Flüssigphase an sauren Ionenaustauschern. Man arbeitet üblicherweise entweder in zwei Reaktoren oder in einem zweistufigen Schachtreaktor, um einen nahezu vollständigen Isobuten-Umsatz (> 99 %) zu erzielen. Die druckabhängige Azeotropbildung zwischen Methanol und MTBE erfordert zur Reindarstellung von MTBE eine mehrstufige Druckdestillation oder wird nach neuerer Technologie durch Methanol-Adsorption an Adsorberharzen erreicht. Alle anderen Komponenten der C4-Fraktion bleiben unverändert.The preparation of methyl tert-butyl ether (MTBE) from methanol and the isobutene-rich fraction I according to step b is generally carried out at 30 to 100 ° C and slight overpressure in the liquid phase over acidic ion exchangers. Usually one operates either in two reactors or in a two-stage shaft reactor in order to achieve an almost complete isobutene conversion (> 99%). The pressure-dependent azeotrope formation between methanol and MTBE requires a multistage pressure distillation to purify MTBE or, according to more recent technology, is achieved by adsorption of adsorbent resins on methanol. All other components of the C 4 fraction remain unchanged.
Zur Polymerisation des Isobutens werden im Allgemeinen saure homogene und heterogene Katalysatoren, wie z.B. Wolframtrioxid auf Titandioxid oder Bortrifluorid- Komplexen eingesetzt. Auf diese Weise kann bei Isobuten-Umsätzen bis 95 % ein Austragsstrom erhalten werden, der über einen Restanteil an Isobuten von maximal 5 Gew.-% verfügt.to Polymerization of isobutene generally becomes acidic homogeneous and heterogeneous catalysts, e.g. Tungsten trioxide on titanium dioxide or boron trifluoride complexes used. In this way can be up to isobutene sales Be obtained 95% of a discharge stream, which has a residual amount of isobutene of maximum 5 wt .-% has.
Die Herstellung von hochmolekularem Polyisobutylen mit Molekulargewichten von 100000 und mehr ist z.B. aus H. Güterbock: Polyisobutylen und Mischpolymerisate, S. 77 bis 104, Springer Verlag, Berlin 1959, beschrieben.The Preparation of high molecular weight polyisobutylene with molecular weights of 100,000 and more is e.g. from H. Güterbock: Polyisobutylene and Mixed polymers, pp 77 to 104, Springer Verlag, Berlin 1959 described.
Niedermolekulare Polyisobutylene mit einer zahlenmittleren Molmasse von 500 bis 5000 und einem hohen Gehalt von endständigen Vinylidengruppen und deren Herstellung sind z.B. aus DE-A-2702604, EP-A-628 575 und WO 96/40808 bekannt.low molecular weight Polyisobutylenes having a number average molecular weight of 500 to 5000 and a high content of terminal Vinylidene groups and their preparation are e.g. from DE-A-2702604, EP-A-628 575 and WO 96/40808 known.
Dabei wird z.B. so vorgegangen, dass man das Isobuten in der flüssigen Phase mit Hilfe von Bortrifluorid als Katalysator in Gegenwart von sekundären Alkolen mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen polymerisiert bei Temperaturen von 0 bis –60°C polymerisiert. Weitere Details sind in der EP-A-628575 angegeben.there is e.g. so proceeded that the isobutene in the liquid phase using boron trifluoride as the catalyst in the presence of secondary alkanols having 3 to 20 carbon atoms polymerized at temperatures of 0 to -60 ° C polymerized. Further details are given in EP-A-628575.
Die Abtrennung des gebildeten Polyisobutylens oder MTBE von den nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffen erfolgt üblicherweise destillativ.The Separation of the formed polyisobutylene or MTBE from the non Reacted hydrocarbons are usually carried out by distillation.
Bei den nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffen (Fraktion Ia) handelt es sich hauptsächlich um 1-Buten und iso-Butan.at the unreacted hydrocarbons (fraction Ia) mainly 1-butene and iso-butane.
Der Fraktion Ia eignet sich insbesondere für die Herstellung von 3-Hexen durch Metathese. Hierzu wird der Fraktion Ia bei einer Temperatur von 20 bis 350°C mit einem üblichen Metathesekatalysator in Kontakt gebracht. Solche Metathesekatalysatoren sind allgemein bekannt und z.B. in der EP-A-1134271 beschrieben. Dabei handelt es sich im allgemeinen um Verbindungen eines Metalls der VIb, VIIb oder VIII-Nebengruppe des Periodensystems der Elemente enthaltenen Verbindungen.The fraction Ia is particularly suitable for the production of 3-hexene by metathesis. For this purpose is the fraction Ia at a temperature of 20 to 350 ° C with a conventional metathesis catalyst in contact. Such metathesis catalysts are well known and described for example in EP-A-1134271. These are in general compounds of a metal of the VIb, VIIb or VIII subgroup of the Periodic Table of the Elements.
Weiterhin eignet sich die die Fraktion Ia zur Herstellung von Valeraldehyd. Hierzu wird die Fraktion Ia zusammen mit Synthesegas umgesetzt. Die Ausgestaltung des Verfahrens ist allgemein bekannt und z.B. in J. Falbe: New Syntheses with Carbon Monoxide, Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York 1980, Chapter 1.3 beschrieben. Als Katalysatoren haben sich vor allem Co-Komplexe bewährt. So wird bei dem sog. BASF Verfahren als Katalysator HCo(CO)4 in wässriger Lösung eingesetzt und mit dem Substrat in einem Schleifenreaktor umgesetzt.Furthermore, the fraction Ia is suitable for the production of valeraldehyde. For this purpose, the fraction Ia is reacted together with synthesis gas. The embodiment of the process is well known and described, for example, in J. Falbe: New Syntheses with Carbon Monoxides, Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York 1980, Chapter 1.3. As catalysts, especially co-complexes have been proven. Thus, in the so-called BASF process, the catalyst used is HCo (CO) 4 in aqueous solution and reacted with the substrate in a loop reactor.
Die Fraktion II, die hauptsächlich aus 2-Buten und n-Butan besteht wird bevorzugt In Schritt b, in dem die Oligomerisierung von Fraktion I-C4 durchgeführt wird, wird bevorzugt hauptsächlich Octenen und Dodecenen an Nickelkatalysatoren hergestellt.Fraction II consisting mainly of 2-butene and n-butane is preferred. In step b, in which the oligomerization of fraction IC 4 is carried out, it is preferred to prepare mainly octenes and dodecenes on nickel catalysts.
Als
Ni-Katalysatoren kommen vor allem solche Nickel enthaltende Katalysatoren
zum Einsatz, die bekanntermaßen
eine geringe Oligomeren-Verzweigung bewirken, vgl. z.B.
Ganz
besonders bevorzugt werden Katalysatoren kombiniert, die sich in
ihrem S:Ni-Verhältnis unterscheiden.
Mit Vorteil wird in der vorderen Reaktionsstufe ein Katalysator
mit einem S:Ni-Verhältnis < 0,5 mol/mol, bevorzugt
ein Katalysator gemäß WO 01/37989
oder
Die oben genannten Katalysatoren kommen z.B. in Verfahren zum Einsatz, wie sie z.B. in WO 99/25668 und WO 01/72670 beschrieben sind.The The above catalysts are e.g. used in processes, as they are e.g. in WO 99/25668 and WO 01/72670.
Ist der Ni-Katalysator im Reaktor in mehreren Festbetten angeordnet, so kann der Feed aufgeteilt und an mehreren Stellen, z.B. vor einem ersten Festbett in Fließrichtung des Reaktionsgemisches und/oder zwischen einzelnen Ni-Katalysatorfestbetten, in den Reaktor eingeleitet werden. Bei Verwendung einer Reaktorkaskade beispielsweise ist es möglich, den Feed vollständig dem ersten Reaktor der Kaskade zuzuführen oder ihn über mehrere Zuleitungen auf die einzelnen Reaktoren der Kaskade, wie für den Fall des Einzelreaktors beschrieben, zu verteilen.is the Ni catalyst is arranged in the reactor in several fixed beds, so the feed can be split and stored in several places, e.g. before a first fixed bed in the flow direction the reaction mixture and / or between individual Ni catalyst fixed beds, be introduced into the reactor. When using a reactor cascade for example, it is possible the feed completely to feed the cascade to the first reactor or over several Supply lines to the individual reactors of the cascade, as in the case of the single reactor described to distribute.
Die Oligomerisierungsreaktion findet in der Regel bei Temperaturen von 30 bis 280, vorzugsweise von 30 bis 190 und insbesondere von 40 bis 130°C und einem Druck von in der Regel 1 bis 300, vorzugsweise von 5 bis 100 und insbesondere von 10 bis 50 bar statt. Der Druck wird dabei zweckmäßigerweise so ausgewählt, dass der Feed bei der eingestellten Temperatur überkritisch und insbesondere flüssig vorliegt.The Oligomerization reaction usually takes place at temperatures of 30 to 280, preferably from 30 to 190 and especially from 40 up to 130 ° C and a pressure of usually 1 to 300, preferably 5 to 100 and in particular from 10 to 50 bar instead. The pressure is there expediently so selected that the feed at the set temperature supercritical and in particular liquid is present.
Der Reaktor ist in der Regel ein mit dem Ni-Katalysator beschickter zylindrischer Reaktor; alternativ kann eine Kaskade aus mehreren, vorzugsweise zwei bis drei, hintereinander geschalteten derartigen Reaktoren eingesetzt werden.Of the Reactor is usually one charged with the Ni catalyst cylindrical reactor; alternatively, a cascade can consist of several preferably two to three, one behind the other connected such Reactors are used.
In dem Reaktor oder den einzelnen Reaktoren der Reaktorkaskade kann der Ni-Katalysator in einem einzigen oder in mehreren Ni-Katalysator-Festbetten angeordnet sein. Außerdem ist es möglich, in den einzelnen Reaktoren der Kaskade unterschiedliche Ni-Katalysatoren einzusetzen. Weiterhin können in den einzelnen Reaktoren der Reaktorkaskade unterschiedliche Reaktionsbedingungen hinsichtlich Druck und/oder Temperatur im Rahmen der obengenannten Druck- und Temperaturbereiche eingestellt werden.In the reactor or the individual reactors of the reactor cascade can the Ni catalyst arranged in a single or in several Ni catalyst fixed beds be. Furthermore Is it possible, in the individual reactors of the cascade different Ni catalysts use. Furthermore you can different reaction conditions in the individual reactors of the reactor cascade in terms of pressure and / or temperature in the context of the above Pressure and temperature ranges are set.
Die vordere Reaktionsstufe sollte dabei bei > 50 %, bevorzugt > 70 % und besonders bevorzugt bei > 90 % Gesamtolefinumsatz betrieben werden, während die hintere Reaktionsstufe den Restumsatz gewährleistet, so daß insgesamt ein Gesamtolefinumsatz von > 91 %, bevorzugt > 95 % und besonders bevorzugt > 97 % resultiert. Dies ist grundsätzlich auch unter Einsatz des Katalysators der vorderen Reaktionsstufe alleine möglich, erfordert aber im Vergleich zur Erfindung entweder hohe Reaktionstemperaturen, die zu einer relativ schnellen Katalysatordesaktivierung führen, oder große Katalysatorvolumina, die die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in Frage stellen würden.The the front reaction stage should be> 50%, preferably> 70% and particularly preferably> 90% total olefin conversion to be operated while the rear reaction stage ensures the residual sales, so that in total a total olefin conversion of> 91 %, preferably> 95 % and more preferably> 97% results. This is basically also using the catalyst of the front reaction stage alone possible, but requires in comparison to the invention either high reaction temperatures, which lead to a relatively rapid catalyst deactivation, or size Catalyst volumes, the efficiency of the process in Would ask a question.
Octene bzw. Dodecene stellen wertvolle Zwischenprodukte dar, die sich insbesondere durch Hydroformylierung und nachfolgende Hydrierung zu Nonanol bzw Tridecanol umgesetzt werden können.octenes or dodecenes are valuable intermediates, in particular by hydroformylation and subsequent hydrogenation to nonanol or Tridecanol can be implemented.
Experimenteller TeilExperimental part
Beispiele 1 und 2:Examples 1 and 2:
Die Simulationen gemäß Schema 1 zur Aufdestillation des Raffinat I-Gemisches wurde auf Basis binärer Stoffdatensätze durchgeführt. Dabei wurden Raffinat I-Gemische mit zwei unterschiedlichen Zusammensetzungen betrachtet: The simulations according to Scheme 1 for the distillation of the raffinate I mixture was carried out on the basis of binary substance data sets. Raffinate I blends with two different compositions were considered:
Beispiel 1: Einsatz von Raffinat IBExample 1: Use of Raffinate IB
Die
Kolonne wurde mit einem Druck von 5 bar simuliert. Der Druck wurde
so gewählt,
dass sich eine Kopftemperatur ergibt, die eine Kondensation der
Brüden
mit Kühlwasser üblicher
Temperatur ermöglicht.
Die Kolonne wurde aus 55 theoretischen Stufen aufgebaut, wobei der
flüssig
siedende Zulauf (33 t/h, 48°C)
auf Stufe 34 erfolgt. Der Zulauf setzt sich entsprechend Raffinat
1B zusammen, siehe oben. Am Kopf der Kolonne werden 25,4 t/h dampfförmig abgezogen
und 160 t/h flüssig
wieder auf die Kolonne zurückgefahren
(Rücklaufverhältnis =
6,3). Die abgezogene Wärmemenge
beträgt
14,2 MW bei einer Kondensationstemperatur von 43°C. Folgende Zusammensetzung
hat der Kopfstrom:
Am
Sumpf der Kolonne werden 7,6 t/h bei 51°C flüssig abgezogen. Die am Sumpf
zugeführte
Wärmemenge
beträgt
16,4 MW. Folgende Zusammensetzung hat der Sumpfstrom:
Beispiel 2: Einsatz Raffinat IAExample 2: Use of Raffinate IA
Die
Kolonne wurde mit einem Druck von 5 bar simuliert. Der Druck wurde
so gewählt,
dass sich eine Kopftemperatur ergibt, die eine Kondensation der
Brüden
mit Kühlwasser üblicher
Temperatur ermöglicht.
Die Kolonne wurde aus 55 theoretischen Stufen aufgebaut, wobei der
flüssig
siedende Zulauf (57,1 t/h, 49°C)
auf Stufe 34 erfolgt. Der Zulauf setzt sich entsprechend Raffinat
1A zusammen, siehe oben. Am Kopf der Kolonne werden 39,5 t/h dampfförmig abgezogen
und 296 t/h flüssig
wieder auf die Kolonne zurückgefahren
(Rücklaufverhältnis =
7,5). Die abgezogene Wärmemenge
be trägt
26,3 MW bei einer Kondensationstemperatur von 43°C. Folgende Zusammensetzung
hat der Kopfstrom:
Am
Sumpf der Kolonne werden 17,6 t/h bei 52°C flüssig abgezogen. Die am Sumpf
zugeführte
Wärmemenge
beträgt
29,7 MW. Folgende Zusammensetzung hat der Sumpfstrom:
Beispiel 3: Dimerisierung von ButenenExample 3: Dimerization from butenes
Beispiel für vorteilhafte Fahrweise mit 1-Buten-armen Butane/Butene-Gemisch.Example of advantageous Procedure with 1-butene-poor butane / butene mixture.
Eingesetzte Katalysatorenused catalysts
Als Katalysator I diente ein Material, das gemäß DE-A-4339713 zu 3mm Sternensträngen verformt wurde (Zusammensetzung in Gew.-%: 50 % NiO, 12,5 % TiO2, 33,5 % SiO2, 4 % Al2O3). Als Katalysator II diente ein Material, das gemäß WO 01/37989 als 3mm Sternenstrang vorlag (Zusammensetzung in Gew.-%: 8,9 % Ni, 1,6 % S, Rest Al2O3).Catalyst I was a material which was shaped into 3 mm star strands according to DE-A-4339713 (composition in% by weight: 50% NiO, 12.5% TiO 2 , 33.5% SiO 2 , 4% Al 2 O) 3 ). Catalyst II was a material which according to WO 01/37989 was in the form of a 3 mm star strand (composition in% by weight: 8.9% Ni, 1.6% S, balance Al 2 O 3 ).
Feed:Feed:
- 1-Buten-reicher feed (vergleichbar mit Raffinat II) in Gew.-%: 10,0 % i-Butan, 42,8 % n-Butan, 24,5 % 2-Buten, 22,5 % 1-Buten, 0,2 % i-Buten1-butene-rich feed (comparable to raffinate II) in% by weight: 10.0 % i-butane, 42.8% n-butane, 24.5% 2-butene, 22.5% 1-butene, 0.2% i-butene
- 1-Buten-armer feed (Sumpftraktion einer Raffinat I-Kolonne) in Gew.-%: 9,8 % i-Butan, 42,7 % n-Butan, 44,8 % 2-Buten, 2,4 % 1-Buten, 0,3 % i-Buten1-butene-poor feed (sump fraction of a raffinate I column) in% by weight: 9.8% i-butane, 42.7% n-butane, 44.8% 2-butene, 2.4 % 1-butene, 0.3% i-butene
Oligomerisierung von Butenen, erfindungsgemäß und VergleichOligomerization of butenes, according to the invention and comparison
Die
Umsetzungen wurden kontinuierlich unter Verwendung eines thermostatisierten
Festbettreaktors (30mm lichte Weite) unter im Vergleich zu Eigendruck
des Butane/Butene-Gemisches erhöhtem
Druck durchgeführt.
Der Druck wurde über
die Reaktoreinsatzpumpe vor dem Reaktor erzeugt und über eine
Druckhaltung nach dem Reaktor und nach der Reaktionsproduktkühlung entsprechend
geregelt. Folgende Bedingungen wurden bei den Versuchen konstant
gehalten:
Katalysatorvorbehandlung: Einfüllen von 250ml-Katalysator,
Konditionierung bei 250°C über 24h
in einem trockenen N2-Strom (1500 Nl/h)
unter Normaldruck, anschließend
Abkühlung
auf 20°C,
Zudosierung des Butane/Butene-Gemisches und Druckerhöhung auf
20bar mit Hilfe der Pumpe bzw. Druckhaltung, schließlich T-Erhöhung auf
55 bzw. 60°C
(ein 1-Buten-reicher Feed ist reaktiver als ein 1-Buten-armer Feed;
von daher ist für die
Einstellung eines vergleichbaren Umsatzes bei vergleichbarer Belastung
bzw. Butene-Konz. im Feed eine leicht unterschiedliche Temperatur
notwendig).
Reaktionsbedingungen: p = 20bar, T = 55–60°C, Belastung
= 2,0kg Butane/Butene-Gemisch/(kg-Katalysator·Stunde).The reactions were carried out continuously using a thermostated fixed bed reactor (30mm clear width) under increased pressure compared to the autogenous pressure of the butane / butenes mixture. The pressure was generated via the reactor feed pump upstream of the reactor and controlled accordingly by means of a pressure maintenance after the reactor and after the reaction product cooling. The following conditions were kept constant in the experiments:
Catalyst pretreatment: filling of 250 ml catalyst, conditioning at 250 ° C for 24 h in a dry N 2 stream (1500 Nl / h) under atmospheric pressure, then cooling to 20 ° C, metered addition of butane / butene mixture and pressure increase to 20bar with Help the pump or pressure maintenance, finally T-increase to 55 or 60 ° C (a 1-butene-rich feed is more reactive than a 1-butene poor feed, therefore, for setting a comparable sales at comparable load or Butene conc. In the feed a slightly different temperature necessary).
Reaction conditions: p = 20 bar, T = 55-60 ° C, load = 2.0 kg butane / butene mixture / (kg catalyst · hour).
Unter den genannten Bedingungen wurden die in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse erhalten.Under the conditions mentioned were those in the table below 1 listed Results obtained.
Tabelle 1: Oligomerisierung von Butenen, erfindungsgemäß und Vergleich Table 1: Oligomerization of butenes, according to the invention and comparison
Man erkennt, daß bei vergleichbarem Butene-Umsatz bei Einsatz eines 1-Buten-armen feeds die C8-Selektivität um ca. 2% höher liegt.It can be seen that at comparable butene conversion using 1-butene-poor feeds, the C 8 selectivity is about 2% higher.
Beispiel 4 Metathese von Butenen zu HexenExample 4 Metathesis of Butenes to witches
Beispiel für vorteilhafte Fahrweise mit 1-Buten-reichen Feed zur Herstellung von 3-Hexen durch die Metathesereaktion von 1-Buten. Der 1-Buten reiche Feed entspricht einer erfindungsgemäßen Raffinat-1 Trennung mit anschließender Isobuten – Entfernung z.B. durch Isobutenabtrennung oder Polyisobutylenherstellung.example for advantageous Procedure with 1-butene-rich feed for the production of 3-hexene by the metathesis reaction of 1-butene. The 1-butene rich feed corresponds a raffinate-1 according to the invention Separation with subsequent Isobutene - removal e.g. by isobutene separation or polyisobutylene production.
Der Katalysator wurde in Form 4mm Stränge eingesetzt. Zusammensetzung in Gew.-%: 10 % Re2O7, 90 % Al2O3.The catalyst was used in the form of 4 mm strands. Composition in wt.%: 10% Re 2 O 7 , 90% Al 2 O 3 .
Feed:Feed:
- 1-Buten-reicher feed (Kopfstrom der Raffinat-I Kolonne mit anschließender Isobutenabtrennung): 2 % Isobutan; 2 % n-Butan; 1,6 % 2-Buten; 93,4 % 1-Buten; 1 % Isobuten1-butene-rich feed (top stream of the raffinate-I column with followed by Isobutene): 2% isobutane; 2% n-butane; 1.6% 2-butene; 93.4% 1-butene; 1% isobutene
- 1-Buten-armer feed (vergleichbar mit Raffinat II) 1,3 % Isobutan; 7 % n-Butan; 32,6 % trans-2-Buten; 58,1 % 1-Buten; 1 % Isobuten1-butene-poor feed (comparable to raffinate II) 1.3% isobutane; 7% n-butane; 32.6% trans-2-butene; 58.1% 1-butene; 1 % isobutene
Metathese von 1-Buten, erfindungsgemäß und VergleichMetathesis of 1-butene, according to the invention and comparison
Die
Umsetzungen wurden kontinuierlich unter Verwendung eines thermostatisierten
Festbettreaktors (6mm lichte Weite) unter im Vergleich zum Eigendruck
des Butane/Butene-Gemisches erhöhtem
Druck durchgeführt.
Der Druck wurde über
die Reaktoreinsatzpumpe vor dem Reaktor erzeugt und über eine
Druckhaltung nach dem Reaktor und nach der Reaktionsproduktkühlung entsprechend
geregelt. Folgende Bedingungen wurden bei den Versuchen konstant
gehalten:
Katalysatorrorbehandlung: Konditionierung bei 550°C über 24h
in einem trockenen O2/N2-Strom
(1500 Nl/h) unter Normaldruck, anschließend Abkühlung auf 20°C, Zudosierung
des Butane/Butene-Gemisches und Druckerhöhung auf 20bar mit Hilfe der
Pumpe bzw. Druckhaltung, schließlich
T-Erhöhung
auf 60°C.
Reaktionsbedingungen:
p = 10bar, T = 60°C,
Belastung = 12,5 g Butane/Butene-Gemisch/(g
Katalysator·Stunde).The reactions were carried out continuously using a thermostated fixed bed reactor (6mm clear width) under increased pressure compared to the autogenous pressure of the butane / butenes mixture. The pressure was generated via the reactor feed pump upstream of the reactor and controlled accordingly by means of a pressure maintenance after the reactor and after the reaction product cooling. The following conditions were kept constant in the experiments:
Catalyst preparation treatment: conditioning at 550 ° C for 24 h in a dry O 2 / N 2 stream (1500 Nl / h) under atmospheric pressure, then cooling to 20 ° C, metered addition of butane / butene mixture and pressure increase to 20 bar by means of the pump or pressure maintenance, finally T increase to 60 ° C.
Reaction conditions: p = 10 bar, T = 60 ° C, load = 12.5 g of butane / butene mixture / (g catalyst · hour).
Unter
den genannten Bedingungen wurden die in der
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003134001 DE10334001A1 (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Polyisobutene production from hydrocarbon stream containing iso-, 1- and 2-butenes, including distillative separation into streams rich in different butenes to increase yields in useful by-product recovery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2003134001 DE10334001A1 (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Polyisobutene production from hydrocarbon stream containing iso-, 1- and 2-butenes, including distillative separation into streams rich in different butenes to increase yields in useful by-product recovery |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10334001A1 true DE10334001A1 (en) | 2005-02-10 |
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ID=34042104
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DE2003134001 Withdrawn DE10334001A1 (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Polyisobutene production from hydrocarbon stream containing iso-, 1- and 2-butenes, including distillative separation into streams rich in different butenes to increase yields in useful by-product recovery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10334001A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1813588A1 (en) * | 2005-12-28 | 2007-08-01 | Oxeno Olefinchemie GmbH | Process for the preparation of ethyl tert-butyl ether from C4-hydrocarbon cuts |
EP1911736A1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-04-16 | Oxeno Olefinchemie GmbH | Method for manufacturing alkyl tert. butyl ethers with optimised temperature control in the reactors |
-
2003
- 2003-07-25 DE DE2003134001 patent/DE10334001A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN1990443B (en) * | 2005-12-28 | 2012-07-04 | 赢创奥克森诺有限责任公司 | Process for the preparation of ethyl tert-butyl ether from C4-hydrocarbon cuts |
US8269050B2 (en) | 2005-12-28 | 2012-09-18 | Evonik Oxeno Gmbh | Process for preparing ethyl tert-butyl ether from technical mixtures of C4 hydrocarbons |
EP1911736A1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-04-16 | Oxeno Olefinchemie GmbH | Method for manufacturing alkyl tert. butyl ethers with optimised temperature control in the reactors |
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