DE2248841C3 - Verfahren zur Herstellung von als Kraftstoffzusatz geeignetem Isopropylalkohol - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von als Kraftstoffzusatz geeignetem Isopropylalkohol

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Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von wasserfreiem, für Kraftstoffzwecke geeignetem Isopropylalkohol.
Die katalytische Hydratisierung von Olefinen in der Gasphase bei erhöhter Temperatur, erhöhtem Druck und einem molaren Wasser-Olef in-Verhältnis von 0,5 bis 1:1 ist lange bekannt. Als Katalysator hat sich insbesondere auf verschiedenen TrägermateriaJien aufgebrachte Phosphorsäure bewährt. Trägermaterialien, die in Betracht kommen, sind z. B. Kieselsäure, Silikate, Diatomererde, Aluminiumsilikate usw.
Die nach bekannten, katälytis ^en Hydratisierungsverfahren hergestellten Alkohole werden als Lösungsmittel sowie für reaktionen« ais auch für andere spezielle Zwecke verwendet. Sie müssen frei von Nebenprodukten sein, was eine aufwendige Reinigung erfordert. So muß der in der Synthese erzeugte Rohalkohol zunächst in waschextraktiv arbeitenden Kolonnen behandelt und anschließend in vier weiteren Kolonnen gereinigt, rektifiziert und entwässert werden. Außerdem muß zur Entfernung des Wassers ein fremdes Schleppmittel (Benzin/Benzol, Cyclohexan) verwendet werden, um das Alkohol-Waisser-Azeotrop zu trennen.
Es ist bekannt, daß Isopropylalkohol infolge seiner hohen Oktanzahl, seiner Wasserlöslichkeit, seiner motorreinigenden Wirkung und vor allem seiner abgasverbessernden Eigenschaften eine ausgezeichnete Kraftstoffkomponente darstellt. Reiner Isopropylalkohol, wie oben beschrieben, findet Jedoch, trotz seiner äußerst positiven Eigenschaften, keinen oder nur unbedeutenden Eingang in Kraftstoffe für Ottomotoren, da dieses sich nicht als wirtschaftlich erweist.
Es war daher die Aufgabe der Erfindung, ein besonders vorteilhaftes Verfahren für die Herstellung von für Kraftstoffzwecke geeignetem Isopropylalkohol zu entwickeln.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines als Kraftstoff komponente für Fahrzeugbenzin geeigneten, wasserfreien Gemisches aus Isopropylalkohol, Diisopropyläther und Nebenprodukten durch katalytische Hydratisierung von Propylen in der Gasphase mit auf Trägern aufgebrachten Phosphorsäurekatalysatoren bei Temperaturen von 140 bis 170° C, Drücken von 25 bis 40 atü und einem molaren Wasser/Olefin-Verhältnis 0,1 bis 0,25:1. dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung des Rohproduktes in nur zwei Kolonnen ohne Einsatz eines fremden Schleppmittels mit dem im Verfahren selbst gebildeten Diisopropyläther als Schleppmittel erfolgt, das danach mit allen zusätzlich gebildeten Nebenprodukten dem Endprodukt zugesetzt wird.
Nach Erreichen einer für die Zerlegung des Waser-IsopropylalkohoI-Azeotrops notwendigen Ätherkonzentration in der Entwässerungskolonne wird also
der in der Synthese nachgebildete, überschüssige Äther sowie alle erzeugten Nebenprodukte, wie insbesondere n-PropanoI, Aceton, Hexanol und Kohlenwasserstoffe dem entwässerten Isopropanol zugesetzt. Dieses wirkt ausbeutesteigernd und ist bei erfindungs-
gemäßer Steuerung des Syntheseanteiles keineswegs
nachteilig für das Endprodukt, das im Höchstfall bis 10% Diisopropyläther und Nebenprodukte enthalten
. sollte. Die tiefen Reaktionstemperaturen beeinflussen
die Umsetzung von Propylen zu Isopropanol günstig,
da die Lage des Gleichgewichtes sich zugunsten der Isopropanolbildung verschiebt. Wegen des geringen Wasserdampfpartialdruckes könnten tiefe Reaktionstemperaturen aber nur bei geringen Wasser-Olefin-Verhältnissen eingestellt werden, was erst durch die Verwendung des gebildeten Äthers als Schleppmittel und Bestandteil des .Endproduktes gemäß der Erfindung möglich war. Durch das geringe Wasser-Olef inVerhältnis und die tiefen Reaktionstemperaturen ist eine energetisch äußerst günstige Reaktionsführung
möglich. Verluste an Schleppmittel werden durch den gebildeten Diisopropyläther ersetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der Skizze erklärt.
Durch Leitung 1 wird Propylen und durch Lei-
tung 2 Prozeßwasser in das im wesentlichen propylenhaiiige ümiaufgas 3 eingebracht. Strom 3 wird im Gegenströmer 4 vorgewärmt und nach Überhitzung im Spitzenvorwärmer 5 dem Reaktor 6 zugeführt und hier hauptsächlich zu Isopropylalkohol umgesetzt.
Daneben entsteht aber auch Diisopropyläther und andere sonstige Nebenprodukte. Das Reaktionsprodukt in Leitung 7 wird nach Passieren des Gegenströmers 4 im Kühier 8 nachgekühlt. Ein Gemisch aus Isopropanol, Diisopropyläther, Nebenprodukten und Überschußwasser wird aus dem Gaswäscher 9 durch Leitung 11 der Vorentwässerungskolonne 12 zugeführt Nicht umgesetztes und von Reaktionsprodukten befreites Propylen wird durch den Kompressor 10 über ■die Leitung 3 dem Reaktor wieder zugeführt. In der Vorentwässerungskolonne 12 wird der in der Synthese anfallende, verdünnte Rohalkohol zusammen mit allen Webenprodukten durch Rektifikation bis nahe der azeotropen Konzentration aufgestärkt. Zusammen mit den Nebenprodukten geht der Isopropylalkohol über Kopf der Kolonne 12 durch Leitung 14 zum Aufkocher 15, während das Abwasser den Sumpf der Kolonne über Leitung 13 verläßt. Die Kolonne 12 wird unter ausreichendem Druck, etwa 3 bis 7 Atm., betrieben, um wärmenutzend ihre Brüden in Heizkörpem der Hauptentwässerungskolonne 18 kondensieren zu können. Eine Teilmenge des im Aufkocher 15 kondensierten Kopfproduktes aus Kolonne 12 wird durch Leitung 16 als Rückfluß auf Kolonne 12 geführt, während die Restmenge durch Leitung 17 als Speisung in Kolonne 18 gefahren wird. Die Hauptentwässerungskolonne dient zur Zerlegung des Azeotrops Isopropanol/Wasser mit dem im Prozeß selbst erzeugten Diisopropyläther. Dieser reichert sich im
Kopf auf eine Konzentration von ca. 60% an, so daß nach Verflüssigung der Brüden im Aufkocher 20 im nachgeschalteten Dekanteur 21 die Separierung in eine praktisch wasserfreie obere Schicht und eine das Ϊ] Restwasser enthaltende untere Schicht erfolgen kann. |i Während die wasserfreie Schicht durch Leitung 22 in !;; die Hauptkolonne zurückgefahren wird, wird die was- v, serhaltige Schicht durch Leitung 23 zwecks Rückge-{j winnung der darin enthaltenen organischen Produkte u in die Vorentwässerungskolonne 12 zurückgefahren, ΐ· weiche ihre Energie über den Aufkocher 24 erreicht. < Den Sumpf der Hauptentwässerung verläßt durch :i Leitung 19 ein wasserfreies Produkt, bestehend aus IC ca. 95 % Isopropylalkohol, ca. 3 % Isopropyläther und A; ce. 2% sonstigen Nebenprodukten.
•τ Beispiel
ί: Bei einer Reaktoraustrittstemperatur von 150° C
y und einem Druck von 40 atü wird bei einem molaren
" Wasser-Propylen-Verhältnis voh 0,2:1 dem Reakii-
K onsgemisch ein Rohalkohol entnommen, der nachfol-
' gende Zusammensetzung aufweist:
; Zusammensetzung des Produktes in Leitung 11
Γ Isopropanol 14,20%
ο! Wasser 84,90%
?; Diisopropyläther 0,50%
(i Nebenprodukte 0,40%
■ Die Nebenprodukte bestehen im wesentlichen aus
ι n-Propanol, Aceton, Hexanol und Kohlenwasserstof- ;■: fen.
'-■ Nach der Wasserabtrennung in der Vorentwässerungskolonne 12 wird der Hauptentwässerungskoy".. lonne 18 ein Produkt zugeführt, das sich wie-folgt zusannnenseizt:
Zusammensetzung des Produktes in Leitung 17 Isopropanol 73,50%
Wasser 20,10%
Diisopropyläther 2,40% Nebenprodukte 4,00%
' Die Hauptentwässerungskolonne mit dem dazugehörigen Dekanteur zerlegt dieses Gemisch in folgende
; Teilströme:
i. Zusammensetzung des Produktes in Leitung 19
; Isopropanol 95,50%
[■:) Wasser -
ΐ~* Diisoprooyläther 2,40%
U Nebenprodukte 2,30% Ia- Zusammensetzung des Produktes in Leitung 22
j. Isopropanol 7,60%
■> Wasser 1,00%
W Diisopropyläther 65,40%
:·; Nebenprodukte 26,00%
Zusammensetzung des Produktes in Leitung 23 Isopropanol 13,00%
Wasser 78,60%
Diisopropyiäther 0,60% Nebenprodukte 7,80%
Als Katalysator wurde Phosphorsäure auf einem bentojiithalligen Trägermaterial eingesetzt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung eines als Kraftstoffkomponente für Fahrzeugbenzin geeigneten, wasserfreien Gemisches aus Isopropylalkohol, Diisopropyläther und Nebenprodukten durch katalytische Hydratisierung von Propylen in der Gasphase mit auf Trägern aufgebrachten Phosphorsäurekatalysatoren bei Temperaturen von 140 bis 170° C, Drücken von 25 bis 40 atü und einem molaren Wasser/Olefin-Verhältnis 0.1 bis 0,25 :1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung des Rohproduktes in nur zwei Kolonnen ohne Einsatz eines fremden Schleppmittels mit dem im Verfahren selbst gebildeten Diisopropyläther als Schleppmittel erfolgt, das danach mit allen zusätzlich gebildeten Nebenprodukten dem Endprodukt zugesetzt wird.
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