DE19825295A1 - Recovery of high purity alpha olefins from a Fischer Tropsch synthesis - Google Patents
Recovery of high purity alpha olefins from a Fischer Tropsch synthesisInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines Alpha-Olefins aus einem hauptsächlich Kohlenwasserstoffverbindungen enthaltenden Gemisch, wie es bei der Fischer-Tropsch-Synthese nach einer mindestens groben Abtrennung von schwerer und/oder leichter als das Alpha-Olefin siedenden Komponenten anfällt, als Einsatzstrom, wobei nahe an dem zu gewinnenden Alpha-Olefin siedende tertiäre Olefine des Gemisches nach überstöchiometrischer Zugabe eines leichten Alkohols einer katalytischen Veretherung unterzogen werden und ein durch die Veretherung gewonnener Strom mit dem Alpha-Olefin und erzeugten Ethern und sonstigen schweren Reaktionsprodukten einer destillativen Abtrennung schwerer als das Olefin siedender Komponenten zugeführt wird.The invention relates to a method for obtaining an alpha olefin from a mainly hydrocarbon compounds containing mixture, as in the Fischer-Tropsch synthesis after at least a rough separation of heavy and / or lighter than the alpha-olefin boiling component than Feed stream, with tertiary boiling close to the alpha olefin to be recovered Olefins of the mixture after the stoichiometric addition of a light alcohol undergo catalytic etherification and one by etherification generated electricity with the alpha olefin and generated ethers and others heavy reaction products of a distillative separation heavier than the olefin boiling components is supplied.
Ein bekanntes Verfahren (C.L. Render, Z. Denga: "Sasol alpha olefins" aus der Reihe
"Neue Prozesse in der chemischen Technik", Vortrag auf der ACHEMA-Tagung 1994)
zur Gewinnung eines bestimmten Alpha-Olefins aus einem Siedeschnitt der durch
eine Fischer-Tropsch-Synthese erzeugten Flüssigfraktion besteht aus folgenden
Verfahrensschritten:
A known process (CL Render, Z. Denga: "Sasol alpha olefins" from the series "New Processes in Chemical Technology", lecture at the ACHEMA conference in 1994) for the production of a certain alpha-olefin from a boiling cut by a fisherman -Tropsch synthesis generated liquid fraction consists of the following process steps:
- (1) Grobabtrennung sowohl leichter als auch schwerer Kohlenwasserstoffe.(1) Coarse separation of both light and heavy hydrocarbons.
- (2) Entfernung von nahe an dem gewünschten Alpha-Olefin siedenden tertiären Olefinen durch katalytische Veretherung nach erfolgter Methanolzugabe.(2) Removal of boiling close to the desired alpha olefin tertiary olefins by catalytic etherification after Add methanol.
- (3) Destillative Feinabtrennung leichter siedender Komponenten bei gleichzeitiger Abtrennung des für die Veretherung notwendigen Methanolüberschusses.(3) Distillative fine separation of low-boiling components simultaneous removal of the necessary for etherification Excess methanol.
- (4) Rückgewinnung des Methanols aus dem Kopfprodukt von (3) durch Extraktion mit Wasser und anschließender Methanol/Wassertrennung.(4) Recovery of the methanol from the top product of ( 3 ) by extraction with water and subsequent methanol / water separation.
- (5) Destillative Feinabtrennung schwerer siedender Komponenten aus dem Sumpfprodukt von (3) wobei gleichzeitig auch die in (2) gebildeten Ether und sonstige schwere Reaktionsprodukte abgetrennt werden.(5) Distillative fine separation of heavy boiling components from the bottom product of ( 3 ), the ethers and other heavy reaction products formed in ( 2 ) also being separated at the same time.
- (6) Feinreinigung des Kopfproduktes von (5) durch eine Extraktivdestillation.(6) Fine cleaning of the top product from ( 5 ) by extractive distillation.
Eine Verbesserung dieses bekannten Verfahrens zur Gewinnung von Alpha-Olefinen wurde im Deutschen Patentamt unter dem Aktenzeichen 197 23 049.0 zum Patent angemeldet. Ein wesentliches Kennzeichen dieses verbesserten Verfahrens war die Anordnung des Veretherungsreaktors nach der destillativen Feinabtrennung aller leichter siedenden Komponenten (leichter siedend als das gewünschte Alpha-Olefin).An improvement on this known method for the production of alpha-olefins became a patent in the German Patent Office under file number 197 23 049.0 Registered. A key feature of this improved process was the Arrangement of the etherification reactor after the separation by distillation of all lower-boiling components (lower-boiling than the desired alpha-olefin).
Bedingt durch ein sich im Veretherungsreakator einstellendes Reaktionsgleichgewicht kann kein vollständiger Umsatz der tertiären Olefine zu den entsprechenden Ethern erreicht werden. Je nach dem ursprünglichen Gehalt an tertiären Olefinen liegt daher die maximal erreichbare Reinheit des Alpha-Olefinproduktes - auch bei praktisch vollständiger Entfernung aller anderen Verunreinigungen - kaum über 99%. (Hier und im folgenden wird die Reinheit in Massenprozent angegeben.) Dies gilt sowohl für das Verfahren nach C.L. Render und Z. Denga als auch für den verbesserten Prozeß (197 23 049.0).Due to a reaction equilibrium in the etherification reactor cannot complete conversion of the tertiary olefins to the corresponding ethers can be achieved. Depending on the original content of tertiary olefins is therefore the maximum achievable purity of the alpha olefin product - even with practical complete removal of all other contaminants - hardly over 99%. (Here and the purity is given in percent by mass.) This applies to both C.L. Render and Z. Denga as well for the improved process (197 23 049.0).
Ein wichtiger Markt für lineare Alpha-Olefine eröffnet sich durch ihre Verwendung als Copolymerisat bei der Erzeugung von Kunststoffen. Für diese Anwendung müssen die Alpha-Olefine möglichst rein sein, denn je nach ihrer Art führen Verunreinigungen im Polymeristionsprozeß entweder "nur" zu Produktverlusten durch Ausschleusung der Verunreinigungen, zu Qualitätsverlusten bei den produzierten Kunststoffen oder sogar zur Reduzierung der Aktivität der verwendeten Polymerisationskatalysatoren. Die Anwender von Alpha-Olefinen bevorzugen daher bei gleichen oder angemessen höheren Preisen die besseren Qualitäten. Beim 1-hexen z. B. galt Anfang der neunziger Jahre eine Reinheit von 98,5% als ein sehr guter Wert. Inzwischen sind aber schon größere Chargen mit Reinheiten von 99,3% am Markt.An important market for linear alpha olefins opens up through their use as Copolymer in the production of plastics. For this application you need the alpha olefins should be as pure as possible, because depending on their type, impurities result in the polymerization process either "only" to product losses due to discharge contamination, loss of quality in the plastics produced or even to reduce the activity of the polymerization catalysts used. The users of alpha olefins therefore prefer the same or appropriate higher prices the better qualities. When 1-hexen z. B. was the beginning of nineties a purity of 98.5% as a very good value. Are now but already larger batches with purities of 99.3% on the market.
Das von C. L. Render und Z. Denga beschriebene Verfahren ist gut geeignet, aus bei der Kohleverflüssigung nach Fischer-Tropsch anfallenden Fraktionen z. B. 1-hexene mit einer Reinheit von 98,5% zu gewinnen. Höhere Reinheiten lassen sich nur unter progressiv größer werdenden Ausbeuteverlusten erreichen. Grund dafür sind die im Einsatz mit enthaltenen tertiären Olefine, deren Siedepunkte nahe an dem von 1-hexen liegen und die daher mit konventionellen Trenntechniken praktisch nicht abgetrennt werden können. Diese tertiären Olefine müssen im Reaktor zu abtrennbaren Verbindungen umgesetzt werden. In einem einstufigen Reaktor ist der Grad der Umsetzung jedoch durch das chemische Gleichgewicht beschränkt, so daß die maximal erzielbare Reinheit des 1-hexen-Produktes letztlich durch das Reaktionsgleichgewicht beschränkt ist.The method described by C. L. Render and Z. Denga is well suited from the coal liquefaction accruing fractions such. B. 1-hexenes win with a purity of 98.5%. Higher purities can only be found under progressively increasing losses in yield. The reason for this is in the Use with contained tertiary olefins whose boiling points are close to that of 1-hexene and therefore practically not with conventional separation techniques can be separated. These tertiary olefins must be in the reactor too detachable connections are implemented. In a one-stage reactor, the Degree of implementation, however, limited by the chemical equilibrium, so that the maximum achievable purity of the 1-hexene product ultimately through the Reaction equilibrium is limited.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Beschränkung der erzielbaren Reinheit auf ca. 99% zu überwinden und eine einfache Vorrichtung zur destillativen Abtrennung von Reaktionsprodukten und von leichtem Alkohol nach der Veretherung vorzuschlagen.The object of the invention is to limit the achievable purity to approximately 99% to overcome and a simple device for the distillative separation of Propose reaction products and light alcohol after etherification.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einer Vorrichtung nach Anspruch 11. Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1 and of a device according to claim 11 Invention are the subject of dependent claims.
Kennzeichnend an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß die Veretherung mehrstufig, mindestens aber zweistufig durchgeführt wird und daß nach jedem Veretherungsschritt Veretherungsprodukte, gegebenenfalls zusammen mit anderen schwerer siedenden Komponenten, als Restströme abgetrennt werden.It is characteristic of the process according to the invention that etherification is carried out in several stages, but at least in two stages and that after each Etherification step etherification products, optionally together with others heavier boiling components than residual currents are separated.
Liegt der dem thermodynamischen Gleichgewicht entsprechenden Umsatz z. B. bei 70%, dann verbleiben nach dem ersten Veretherungsschritt 30% der tertiären Olefine des Einsatzstromes im Produktstrom der Veretherung. Nach der Entfernung der im ersten Veretherungsschritt gebildeten Ether können im dem zweiten Veretherungsschritt bei gleichen Reaktionsbedingungen abermals bis zu 70% der restlichen Olefine umgesetzt werden. Insgesamt ergibt sich damit ein Umsatz von bis zu 91%. Die restlichen Verunreinigungen im Alpha-Olefinprodukt können dadurch deutlich reduziert werden.Is the conversion corresponding to the thermodynamic equilibrium z. B. at 70%, then 30% of the tertiary remain after the first etherification step Olefins of the feed stream in the etherification product stream. After the removal the ethers formed in the first etherification step can in the second Etherification step under the same reaction conditions again up to 70% of the remaining olefins are implemented. Overall, this results in sales of up to to 91%. The remaining impurities in the alpha-olefin product can thereby be significantly reduced.
Nach der groben Abtrennung der schwerer und/oder leichter Siedenden aus dem Einsatzstrom und vor der mehrstufigen Veretherung kann eine destillative Feinabtrennung von leichter Siedenden vorgenommen werden.After the rough separation of the heavier and / or lighter boilers from the The feed stream and prior to the multi-stage etherification can be a distillative Fine separation can be made from low boilers.
Alternativ kann aber auch nach der groben Abtrennung der schwerer und/oder leichter Siedenden aus dem Einsatzstrom und vor der mehrstufigen Veretherung eine destillative Feinabtrennung von leichter und schwerer Siedenden vorgenommen werden. Welche Alternative günstiger ist, wird in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Einsatzstromes und von der Art der Grobabtrennung der schwerer und/oder leichter als das Alpha-Olefin siedenden Komponenten ermittelt.Alternatively, however, after the rough separation, the heavier and / or lighter Boiling from the feed stream and before the multi-stage etherification distillative fine separation of light and heavy boilers become. Which alternative is cheaper depends on the Composition of the feed stream and the type of rough separation of the heavier and / or lighter than the alpha-olefin boiling components.
Als leichter Alkohol kann Methanol verwendet werden.Methanol can be used as the light alcohol.
Nach dem letzten Veretherungsschritt, und zwar nach der Abtrennung der Veretherungsprodukte und gegebenenfalls weiterer schwerer Komponenten kann der leichte Alkohol in einem weiteren Destillationsschritt als azeotropes Gemisch abgetrennt und dadurch ein Strom gewonnen werden, der entweder unmittelbar als Produkt verwendet oder weiteren Reinigungsschritten beispielsweise einer Extraktivdestillation und/oder einer Adsorption unterworfen wird. Von Vorteil ist hierbei, daß der destillativ gewonnene Strom das Alpha-Olefin schon vor weiteren Reinigungsschritten mit hoher Reinheit bei hoher Ausbeute enthält.After the last etherification step, namely after the separation of the Etherification products and possibly other heavy components can be light alcohol in a further distillation step as an azeotropic mixture separated and thereby a current can be obtained, which is either immediately as Product used or further cleaning steps, for example one Extractive distillation and / or is subjected to adsorption. Is an advantage here that the distilled stream the alpha-olefin before more Contains cleaning steps with high purity with high yield.
Das azeotrope Gemisch wird vorteilhafterweise bei der Zugabe des leichten Alkohols vor der mehrstufigen Veretherung mindestens teilweise mit verwendet. Dies senkt die Kosten für den beim erfindungsgemäßen Verfahren als Betriebsmittel einzusetzenden Alkohol.The azeotropic mixture is advantageous when the light alcohol is added at least partially used before the multi-stage etherification. This lowers the Costs for the equipment to be used in the method according to the invention Alcohol.
Ein Teil des azeotropen Gemisches kann dem zweiten und/oder einem der folgenden Veretherungsschritte zugeführt werden. Auch so lassen sich die Betriebsmittelkosten für Alkohol senken.Part of the azeotropic mixture can be the second and / or one of the following Etherification steps are supplied. This is also how the operating costs can be for lowering alcohol.
Die bei der Abtrennung der Veretherungsprodukte und gegebenenfalls weiterer schwerer Komponenten nach dem zweiten und/oder nach einem oder mehreren stromab folgenden Veretherungsschritten anfallenden Restströme können in einen unteren Abschnitt einer Kolonne zur Abtrennung der Veretherungsprodukte des ersten Veretherungschrittes zurückgeführt werden. Der Vorteil besteht darin, daß nur in dieser Kolonne die Veretherungsprodukte mit dem entsprechenden Aufwand exakt von dem Alpha-Olefin getrennt werden müssen und doch eine hohe Ausbeute erzielt wird.Those in the separation of the etherification products and any other heavier components after the second and / or after one or more Residual streams occurring downstream of the etherification steps can be converted into one lower section of a column for separating the etherification products of the first etherification step. The advantage is that only the etherification products in this column exactly with the corresponding effort must be separated from the alpha olefin and still achieve a high yield becomes.
Die in Strömungsrichtung vor dem letzten Veretherungsschritt anfallenden Restströme können einem unteren Abschnitt einer Kolonne zur Abtrennung der Veretherungsprodukte des letzten Veretherungsschrittes zugeführt werden. Hierbei besteht der Vorteil darin, daß eine exakte Trennung der Veretherungsprodukte nur nach dem letzten Veretherungsschritt erfolgt.The residual flows occurring in the flow direction before the last etherification step can use a lower section of a column to separate the Etherification products of the last etherification step are supplied. Here The advantage is that an exact separation of the etherification products only after the last etherification step.
Der als azeotropes Gemisch abgetrennte leichte Alkohol kann als flüssige Phase gewonnen und hiervon eine Gasphase abgetrennt werden, wobei die Gasphase hauptsächlich leichte Ether enthält, die sich in einer Nebenreaktion aus dem Alkohol bilden können.The light alcohol separated off as an azeotropic mixture can be used as the liquid phase obtained and a gas phase are separated therefrom, the gas phase contains mainly light ether, which results in a side reaction from the alcohol can form.
Die Abtrennung der Gasphase mit den leichten Ethern verhindert die Anreicherung dieser leichten Ether in der Rückführung des azeotropen Gemisches und sie wirkt sich günstig auf die Reinheit des zu gewinnenden Alpha-Olefins aus, falls der bei der Veretherung verwendete Katalysator zum Teil auch Nebenreaktionen mit der Bildung von leichten Ethern unterstützt.The separation of the gas phase with the light ethers prevents the enrichment this light ether in the recycle of the azeotropic mixture and it works favorably on the purity of the alpha olefin to be obtained, if the at In some cases, etherification also used side reactions with formation supported by light ether.
Kennzeichnend an der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Durchführung des letzten Destillationsschrittes nach Anspruch 1 und der Destillation zur Abtrennung des leichten Alkohols nach Anspruch 5 ist, daß die Vorrichtung nur eine einzige Kolonne enthält und daß die Kolonne als thermisch gekoppelte Trennwandkolonne ausgeführt ist. Auf diese Art werden Investitionskosten und Energiekosten gespart.Characteristic of the inventive device for performing the last distillation step according to claim 1 and the distillation to separate the light alcohol according to claim 5 is that the device only a single column contains and that the column is designed as a thermally coupled dividing wall column is. In this way, investment costs and energy costs are saved.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen mit schematischen Darstellungen in vier Figuren näher erläutert. Jede Veretherung wird als Reaktor und jede Destillation als Kolonne dargestellt. Äquivalente Teile in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen dargestellt.The invention is based on embodiments with schematic representations explained in more detail in four figures. Every etherification is called a reactor and each Distillation shown as a column. Equivalent parts in the figures are the same Reference numerals shown.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße zweistufig ausgeführte Veretherung tertiärer Olefine und Abtrennung der Reaktionsprodukte. Fig. 1 shows an inventive two-stage etherification of tertiary olefins and separation of the reaction products.
Fig. 2 zeigt das Verfahren von Fig. 1 mit vor- und nachgeschalteten Verfahrensschritten und einer Modifikation der Abtrennung der Reaktionsprodukte. FIG. 2 shows the process from FIG. 1 with upstream and downstream process steps and a modification of the separation of the reaction products.
Fig. 3 zeigt das Verfahren nach Fig. 2 mit einer weiteren Modifikation der Abtrennung der Reaktionsprodukte. FIG. 3 shows the process according to FIG. 2 with a further modification of the separation of the reaction products.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Trennwandkolonne. Fig. 4 shows a dividing wall column according to the invention.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße, im Beispiel zweistufig ausgeführte Veretherung und Abtrennung von Reaktionsprodukten. Einem Strom 1 mit einem Alpha-Olefin und tertiären Olefinen wird überstöchiometrisch ein leichter Alkohol 2 zugesetzt und der so gebildete Gesamtstrom 3 zur Veretherung der tertiären Olefine in einen 1. Reaktor 4 eingespeist. Ein Austrittsstrom 5 mit im 1. Reaktor 4 gebildeten Ethern wird einer 1. Kolonne 6 zugeführt, aus der ein Sumpfprodukt 7 mit den Ethern abgezogen und ein Kopfprodukt 8 mit dem Alpha-Olefin und mit im 1. Reaktor 4 nicht umgesetzten tertiären Olefinen gewonnen wird. Dieses Kopfprodukt 8 der 1. Kolonne 6 wird in einen 2. Reaktor 9 eingespeist. Ein Austrittsstrom 10 mit im 2. Reaktor 9 gebildeten Ethern wird einer 2. Kolonne 11 zugeführt, aus der ein Sumpfprodukt 12 mit weiteren Ethern abgezogen und ein Kopfprodukt 13 mit dem Alpha-Olefin und nur noch wenigen im zweiten Reaktor 9 nicht umgesetzten tertiären Olefinen gewonnen wird. Fig. 1 shows schematically an etherification according to the invention, in the example in two stages carried out and separation of reaction products. A stream 1 with an alpha-olefin and tertiary olefins is added over a stoichiometric amount of a light alcohol 2 and the total stream 3 thus formed is fed into a 1st reactor 4 for etherification of the tertiary olefins. An exit stream 5 with ethers formed in the 1st reactor 4 is fed to a 1st column 6 , from which a bottom product 7 is drawn off with the ethers and a top product 8 is obtained with the alpha-olefin and with tertiary olefins not reacted in the 1st reactor 4 . This top product 8 of the 1st column 6 is fed into a 2nd reactor 9 . An exit stream 10 with ethers formed in the second reactor 9 is fed to a second column 11 , from which a bottom product 12 is drawn off with further ethers and a top product 13 is obtained with the alpha-olefin and only a few tertiary olefins which have not been converted in the second reactor 9 becomes.
Fig. 2 zeigt schematisch das Verfahren von Fig. 1 mit vor- und nachgeschalteten Verfahrensschritten und einer Modifikation der Abtrennung der Reaktionsprodukte. Das Verfahren wird anhand eines Fallbeispieles zur Gewinnung von 1-hexen beschrieben. Fig. 2 shows schematically the process of Fig. 1 with upstream and downstream process steps and a modification of the separation of the reaction products. The process is described using a case study for the production of 1-hexene.
In die Kolonne 14 wird eine, durch vorangegangene Verfahrensschritte gewonnene Rohhexenfraktion 15, die beispielsweise 50% 1-hexen enthält, eingespeist. Bis auf geringe Restgehalte werden alle Komponenten mit einem niedrigerem Siedepunkt als 1-hexen über Kopf als Strom 16 abgetrennt. Dem von allen leichter siedenden Komponenten befreiten Sumpfprodukt 1 der Kolonne 14 wird vor dem Reaktor 4 Methanol 2 zugesetzt und zwar in einem überstöchiometrischen Verhältnis zu den abzureagierenden tertiären Olefinen. Im stationären Gleichgewicht wird dabei dem Prozeß von außen nur so viel Methanol 2 zugeführt, wie auch tatsächlich umgesetzt wird. Der stöchiometrische Überschuß entsteht durch eine Methanolrückführung aus einem weiter stromab gelegenen und später beschriebenen Verfahrensteil.A crude hexene fraction 15 , which contains 50% of 1-hexene, for example, and is obtained by preceding process steps, is fed into the column 14 . Except for low residual contents, all components with a lower boiling point than 1-hexene are removed overhead as stream 16 . Methanol 2 is added to the bottom product 1 of the column 14 , which is freed of all lower-boiling components, in front of the reactor 4 , in a more than stoichiometric ratio to the tertiary olefins to be reacted. In steady state equilibrium, only as much methanol 2 is supplied to the process from the outside as is actually converted. The stoichiometric excess is created by recycling methanol from a downstream process section described later.
Im Reaktor 4 wird bereits der größte Teil der tertiären Olefine - soweit es eben die Annäherung an das chemische Gleichgewicht gestattet - mit Methanol zu schweren Ethern umgesetzt. Da die so gebildeten Ether deutlich höher sieden als 1-hexen, können sie in der Kolonne 6 über Sumpf im Strom 7 abgetrennt werden. Je nach der Schärfe der bereits weiter stromauf durchgeführten Schnitte, werden zusammen mit den Ethern auch noch andere, schwerer als 1-hexen siedende Komponenten gleich zeitig mit abgetrennt.In reactor 4 , the majority of the tertiary olefins - insofar as the approximation to the chemical equilibrium permits - are already converted to heavy ethers with methanol. Since the ethers thus formed boil significantly higher than 1-hexene, they can be separated off in column 6 via the bottom in stream 7 . Depending on the sharpness of the cuts already carried out further upstream, other components which boil more heavily than 1-hexene are also separated off together with the ethers.
Da in der Kolonne 6 die Reaktionsprodukte des ersten Reaktors 4 vom Rohhexen 5 abgetrennt werden, kann im Reaktor 9 die Veretherungsreaktion erneut so lange ablaufen, bis abermals ein chemisches Gleichgewicht erreicht ist. In einem einstufigen Reaktor können bereits etwa 80% der tertiären Olefine umgesetzt werden. Somit kann mit der zweistufigen Anordnung bei gleichen Prozeßbedingungen insgesamt ein Umsatz von ca. 96% erreicht werden. Mit einer dritten Veretherungsstufe (wieder bestehend aus Reaktor und nachfolgender Abtrennung der Reaktionsprodukte) ließe sich zwar ein Gesamtumsatz von über 99% erreichen, doch meist läßt sich der zusätzliche Aufwand wirtschaftlich nicht rechtfertigen.Since the reaction products of the first reactor 4 are separated from the crude hexene 5 in the column 6 , the etherification reaction can continue in the reactor 9 until a chemical equilibrium is reached again. Around 80% of the tertiary olefins can already be converted in a single-stage reactor. Thus, with the two-stage arrangement under the same process conditions, a total turnover of approximately 96% can be achieved. With a third etherification stage (again consisting of reactor and subsequent separation of the reaction products), a total conversion of over 99% could be achieved, but usually the additional effort cannot be economically justified.
Mit wesentlich geringerem Aufwand kann der Gesamtumsatz noch dadurch etwas verbessert werden, daß man in dem zweiten Reaktor 9 einen noch höheren Methanolüberschuß einstellt, indem man einen Teilstrom 18 der oben bereits erwähnten Methanolrückführung abzweigt und vor dem Reaktor 9 dem Rohhexenstrom 8 zumischt. Diese wahlweise Rückführung ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt.With much less effort, the overall conversion can be improved somewhat by setting an even higher methanol excess in the second reactor 9 by branching off a partial stream 18 of the above-mentioned methanol recycle and adding it to the crude hexene stream 8 before the reactor 9 . This optional return is shown in dashed lines in Fig. 2.
Die Abtrennung der im Reaktor 9 erzeugten schweren Ether aus dem Austrittsstrom 10 des Reaktors 9 erfolgt in der Kolonne 11. Da sowohl im Reaktor 4 als auch im Reaktor 9 schwere Komponenten erzeugt werden, ist es vorteilhaft, die Abtrennung der schweren Reaktionsprodukte eines der Reaktoren mit der Feinabtrennung der im Zuspeisestrom 15 zur Kolonne 14 noch enthaltenen anderen Schwersieder zu kombinieren.The heavy ethers generated in the reactor 9 are separated from the outlet stream 10 of the reactor 9 in the column 11 . Since heavy components are generated both in the reactor 4 and in the reactor 9 , it is advantageous to combine the separation of the heavy reaction products of one of the reactors with the fine separation of the other high boilers still contained in the feed stream 15 to the column 14 .
In dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel wird diese Feinabtrennung bereits nach dem ersten Reaktor 4 durchgeführt. In diesem Fall kann es wirtschaftlich sinnvoll sein, das 1-hexen aus dem Sumpfprodukt 12 der Kolonne 11 nur relativ grob, beispielsweise bis auf einen Restgehalt zwischen 10% und 50% abzutrennen, das Sumpfprodukt der Kolonne 11 dafür aber in den unteren Teil der Kolonne 6 zurückzuführen (strichpunktierte Leitung in Fig. 2) und dann dort die Feinabtrennung des 1-hexens von den schweren Komponenten zu bewerkstelligen. In the example shown in FIG. 2, this fine separation is already carried out after the first reactor 4 . In this case, it may make economic sense to separate the 1-hexene from the bottom product 12 of the column 11 only relatively roughly, for example to a residual content of between 10% and 50%, but the bottom product of the column 11 in the lower part of the column 6 attributable (dash-dotted line in Fig. 2) and then there to accomplish the fine separation of the 1-hexene from the heavy components.
Fig. 3 zeigt schematisch das Verfahren wie in Fig. 2 aber mit einer weiteren Modifikation der Abtrennung der Reaktionsprodukte. Fig. 3 shows schematically the process as in Fig. 2 but with a further modification of the separation of the reaction products.
Die Feinabtrennung der sonstigen Schwersieder bereits mit der Abtrennung der Reaktionsprodukte des ersten Reaktors zu kombinieren, hat den Vorteil, daß dadurch der Strom durch die weiteren Anlagenteile minimiert wird. Unter gewissen Randbedingungen kann es aber trotzdem günstiger sein, die Feinabtrennung der Schwersieder erst nach der zweiten bzw. letzten Reaktorstufe 9 vorzusehen (Fig. 3). Dies ist vor allem dann der Fall, wenn in dem Reaktor Nebenreaktionen wie z. B. Isomerisierungen ablaufen, die zu zwar schweren aber nahe beim 1-hexen siedenden Komponenten führen. In analoger Weise wie oben bereits für das Beispiel der Fig. 2 beschrieben, kann es im Beispiel von Fig. 3 wirtschaftlich sinnvoll sein, das 1-hexen aus dem Sumpfprodukt der Kolonne 6 nur relativ grob, beispielsweise bis auf einen Restgehalt zwischen 10% und 50% abzutrennen, das Sumpfprodukt der Kolonne 6 dafür aber in den unteren Teil der Kolonne 11 einzuleiten (strichpunktierte Leitung in Fig. 3) und dann dort die Feinabtrennung des 1-hexens von den schweren Komponenten zu bewerkstelligen.Combining the fine separation of the other high boilers with the separation of the reaction products of the first reactor has the advantage that the current through the other parts of the plant is thereby minimized. However, under certain boundary conditions it may be more favorable to provide the fine separation of the high boilers only after the second or last reactor stage 9 ( FIG. 3). This is especially the case when side reactions such as. B. run isomerizations that lead to heavy but close to the 1-hexene boiling components. In an analogous manner as already described above for the example of FIG. 2, it may be economically sensible in the example of FIG. 3 that the 1-hexene from the bottom product of column 6 is only relatively coarse, for example to a residual content between 10% and Separate 50%, but to introduce the bottom product of column 6 into the lower part of column 11 (dash-dotted line in FIG. 3) and then to achieve fine separation of 1-hexene from the heavy components.
Der aus der letzten Abtrennung von schwerer siedenden Komponenten resultierende Rohhexenstrom 13 enthält immer noch den stöchiometrischen Methanolüberschuß. Da Methanol mit Hexen einen azeotropen Punkt hat, kann das überschüssige Methanol in der Kolonne 21 nicht in reiner Form sondern nur als azeotropes Methanol/Hexen-Gemisch abgetrennt werden. Man führt es zumindest teilweise vor den Reaktor 4 zurück.The crude hexene stream 13 resulting from the last removal of heavier-boiling components still contains the stoichiometric excess of methanol. Since methanol has an azeotropic point with hexene, the excess methanol in column 21 cannot be separated off in pure form but only as an azeotropic methanol / hexene mixture. It is at least partially returned to the reactor 4 .
Das Sumpfprodukt 22 der Kolonne 21 ist eine vorgereinigte Hexenfraktion mit einem Hexengehalt von etwa 90%, die in weiteren Reinigungsschritten auf die gewünschte Endreinheit gebracht werden kann (in Fig. 3 nicht dargestellt).The bottom product 22 of the column 21 is a pre-cleaned witch fraction with a witch content of about 90%, which can be brought to the desired final purity in further purification steps (not shown in FIG. 3).
Fig. 4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Trennwandkolonne. Fig. 4 schematically shows a dividing wall column according to the invention.
Die Kolonne 11 und 21 der Fig. 2 und der Fig. 3 lassen sich in einer einzigen Trennwandkolonne zusammenfassen. Dadurch werden zwar größere aber dafür insgesamt weniger Apparate in der Vorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren benötigt. Columns 11 and 21 of FIG. 2 and FIG. 3 can be combined in a single dividing wall column. As a result, larger apparatuses are required in the apparatus for the method according to the invention, but fewer in total.
Bezogen auf reines 1-hexen enthält der Reatoreinsatz typischerweise ca. 5 mol-% eng am 1-hexen siedende tertiäre Olefine. Nimmt man an, daß davon in einem einstufigen Reaktor wegen der Beschränkung durch das chemische Gleichgewicht maximal 80% mit Methanol zu Ethern umgesetzt werden und vernachlässigt die in kleinerem Umfang ebenfalls ablaufenden Nebenreaktionen (z. B. Isomerisierungen), dann enthält das 1-hexen-Produkt mindestens 1 mol-% an diesen Verunreinigungen, da sie wegen ihrer Siedelage an anderer Stelle praktisch nicht mehr abgetrennt werden können.Based on pure 1-hexene, the reactor insert typically contains approx. 5 mol% tertiary olefins boiling closely to 1-hexene. Assuming that in one single stage reactor due to chemical equilibrium limitation a maximum of 80% can be converted to ethers with methanol and neglects the in minor reactions also taking place to a smaller extent (e.g. isomerizations), then the 1-hexene product contains at least 1 mol% of these impurities, because it is practically no longer separated off due to its location can be.
Trennt man nun nach dem ersten Reaktor die Reaktionsprodukte, die Ether ab, dann können unter Beibehaltung der sonstigen Reaktionsbedingungen in einer nächsten Reaktionsstufe erneut 80% der nach dem ersten Reaktor noch verbliebenen tertiären Olefine zu Ethern umgesetztwerden, so daß dann im 1-hexen-Produkt nur noch 0,2% tertiäre Olefine enthalten sind.Now separate the reaction products, the ethers, after the first reactor can in a next while maintaining the other reaction conditions Reaction stage again 80% of the tertiary remaining after the first reactor Olefins are converted to ethers, so that then only in the 1-hexene product 0.2% tertiary olefins are included.
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