DE2535471A1 - METHOD OF MANUFACTURING AETHERS - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING AETHERSInfo
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- DE2535471A1 DE2535471A1 DE19752535471 DE2535471A DE2535471A1 DE 2535471 A1 DE2535471 A1 DE 2535471A1 DE 19752535471 DE19752535471 DE 19752535471 DE 2535471 A DE2535471 A DE 2535471A DE 2535471 A1 DE2535471 A1 DE 2535471A1
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Description
Patentassessor Hamburg, den 15.7-1975Patent assessor Hamburg, July 15, 1975
Dr. Gerhard Schupfner 54-7/ikDr. Gerhard Schupfner 54-7 / ik
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2000 Hamburg 132000 Hamburg 13
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Verfahren zur Herstellung von ÄthernProcess for the production of ethers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Äthern, insbesondere von unsymmetrischen Äthern.The invention relates to a method for producing ethers, in particular asymmetrical ethers.
Äther, einschließlich unsymmetrische, werden bekanntlich durch Umsetzung eines Alkohols mit dem gleichen bzw. einem anderen Alkohol in Gegenwart eines Katalysators und/oder eines Kondensationsmittels hergestellt. Das Reaktionsgemisch wird dann abgetrennt und zur Gewinnung des gewünschten Produkts weiterbehandelt. Eine solche Weiterbehandlung schließt allgemein eine oder mehrere Destillationsoperationen ein.Ethers, including asymmetrical ones, are known to be produced by reacting an alcohol with the same or a other alcohol prepared in the presence of a catalyst and / or a condensing agent. The reaction mixture is then separated and treated further to obtain the desired product. Such further processing concludes generally one or more distillation operations.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Äthern, insbesondere unsymmetrischen Äthern zu schaffen, bei welchem die Äther in hohen Ausbeuten und in hohem Reinheitsgrad anfallen,ohne daß ein oder mehrmals destilliert werden muß.The invention is now based on the object of a method for the production of ethers, in particular asymmetrical ones To create ethers in which the ethers are obtained in high yields and in a high degree of purity, without one or more times must be distilled.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Äthern, insbesondere unsymmetrischen Äthern, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als ersten Reaktanten einen wasserlöslichen Alkohol und als zweiten Reaktanten ein Olefin oder einen wasserunlöslichen Alkohol in Gegenwart eines Ionenaustauscherharz-Verätherungskatalysators umsetzt, das erhaltene Reaktionsgemisch, welches nicht umgesetzten wasserlöslichen Alkohol und den gewünschten Äther enthält, mit Wasser in Gegenwart eines oder eines Gemisches von Benzinkohlenwasserstoffen in Kontakt bringt und danach die wässrige, wasserlöslichen Alkohol enthaltende Phase von der Benzinkohlenwasserstoff-Phase, die den von wasserlöslichem Alkohol freien Produktäther enthält, abtrennt.The object is achieved by a method for producing ethers, in particular asymmetrical ethers, which characterized in that a water-soluble alcohol is used as the first reactant and a second reactant an olefin or a water-insoluble alcohol in the presence of an ion exchange resin etherification catalyst converts the resulting reaction mixture, which unreacted water-soluble alcohol and the desired ether contains, brings into contact with water in the presence of one or a mixture of gasoline hydrocarbons, and thereafter the aqueous, water-soluble alcohol-containing phase from the gasoline hydrocarbon phase, that of the water-soluble Contains alcohol-free product ether, separates.
Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Äthern wird als erster Reaktant ein wasserlöslicher Alkohol eingesetzt. Dieser kann ein Monohydroxy- oder ein Polyhydroxy-Alkohol sein. Beispiele für geeignete Monohydroxyalkohole sind: Methanol, Äthanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sek.-Butanol, tert.-Butanol, Benzylalkohol. Beispiele für Polyhydroxyalkohole sind: Äthylenglykol, Propylenglykol, Pentaerythritol, Glyzerin, Trimethylolpropan, Sorbitol.In the practical implementation of the process according to the invention for the production of ethers, the first reactant is a water-soluble alcohol is used. This can be a monohydroxy or a polyhydroxy alcohol. Examples for suitable monohydroxy alcohols are: methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, benzyl alcohol. Examples of polyhydroxy alcohols are: ethylene glycol, propylene glycol, pentaerythritol, glycerine, Trimethylol propane, sorbitol.
Als wasserlöslicher Alkohol wird ein aliphatischer Alkohol mit 1-6 C-Atomen, insbesondere ein Monohydroxyalkohol bevorzugt. Besonders bevorzugt werden einwertige aliphatische Alkohole mit weniger als 4 C-Atomen, insbesondere Methanol.The preferred water-soluble alcohol is an aliphatic alcohol with 1-6 carbon atoms, in particular a monohydroxy alcohol. Monohydric aliphatic alcohols with fewer than 4 carbon atoms, in particular methanol, are particularly preferred.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein unsymmetrischer Äther hergestellt, dessen einer Kohlenwasserstoffrest von einem wasserlöslichen und dessen zweiter Kohlenwasserstoff von einem wasserunlöslichen Alkohol stammt. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens treten bei der Herstellung der unsymmetrischen Äther besonders deutlich zutage.According to a preferred embodiment of the invention, an asymmetrical ether is produced, one of which is a hydrocarbon radical derived from a water-soluble and the second hydrocarbon from a water-insoluble alcohol. The advantages of the method according to the invention occur in the The production of asymmetrical ethers is particularly evident.
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Vorzugsweise wird ein Ither hergestellt, bei dem der vom wasserunlöslichen Alkohol stammende Kohlenwasserstoffrest mindestens 3 C-Atome mehr hat als der Kohlenwasserstoffrest, der vom wasserlöslichen Alkohol stammt.Preferably, an Ither is produced in which the from hydrocarbon residue from water-insoluble alcohol has at least 3 carbon atoms more than the hydrocarbon residue, which comes from the water-soluble alcohol.
Der zweite Eeaktant kann aus der Gruppe, bestehend aus Olefinen und wasserunlöslichen Alkoholen ausgewählt werden. Wenn der zweite Eeaktant ein Olefin ist, so kann das Olefin eine, zwei, drei oder mehr Doppelbindungen aufweisen. Monoolefine, d.h. Olefine mit einer Doppelbindung, werden bevorzugt. Beispiele hierfür sind: Äthylen, Propylen, n-Butylen, iso-Butylen, iso-Amylene, Styrol, Phenyl-Propylen. Besonders bevorzugt werden aliphatische Monoolefine, insbesondere solche, die ein tertiäres Kohlenstoffatom aufweisen, wie z.B. iso-Butylen, iso-Hexylen. Bevorzugt wird iso-Butylen.The second reactant can be selected from the group consisting of olefins and water-insoluble alcohols. When the second reactant is an olefin, the olefin can have one, two, three or more double bonds. Monoolefins, i.e., olefins with a double bond, are preferred. Examples are: ethylene, propylene, n-butylene, iso-butylene, iso-amylenes, styrene, phenyl-propylene. Aliphatic monoolefins are particularly preferred, especially those which have a tertiary carbon atom, such as iso-butylene, iso-hexylene. Isobutylene is preferred.
Der zweite Eeaktant, ebenso wie die anderen Komponenten des Systems, braucht nicht rein zu sein. Als zweiter Eeaktant geeignet ist z.B. das iso-Butylen eines in einer Eaffinerie anfallenden und mit C^-Strom bezeichneten Stroms, der etwa folgende Zusammensetzung haben kann:The second reactant, like the other components of the system, need not be pure. As a second reactant suitable is e.g. the isobutylene of a stream which occurs in a refinery and is designated as a C ^ stream, which is approximately can have the following composition:
Komponentecomponent %%
Isobutan 40.5Isobutane 40.5
Isobutylen 10.0Isobutylene 10.0
1-Buten 7.81-butene 7.8
2-Butene (cis-trans) 12.12-butenes (cis-trans) 12.1
Sonstiges 29.6Other 29.6
Insgesamt 100A total of 100
Wie aus der Tabelle zu ersehen, kann ein solcher Strom Komponenten enthalten, die Eeaktanten sind (z.B. iso-Butylen), und Komponenten, die inert sind. (z.B. Isobutan). In diesem Pail werden die inerten Materialien aus dem EndproduktAs can be seen from the table, such a current can be components that are reactants (e.g. iso-butylene) and components that are inert. (e.g. isobutane). In this Pail the inert materials from the final product
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durch Strippen entfernt.removed by stripping.
Venn der zweite Heaktant ein wasserunlöslicher Alkohol ist, wird ein aliphatischer Monohydroxyalkohol mit mindestens 5 C-Atomen, vorzugsweise 6-10 C-Atomen bevorzugt· Der Schmelzpunkt des Alkohols sollte so sein, daß der Alkohol bei Raumtemperaturen von 20 -. 300C flüssig ist. Beispiele für solche Alkohole sindj n-Hexanol, n-Pentanol, Oktanol-1, Dekanol-1, Dodekanol-1, 2-Äthylhexanol.If the second reactant is a water-insoluble alcohol, an aliphatic monohydroxy alcohol with at least 5 carbon atoms, preferably 6-10 carbon atoms, is preferred. The melting point of the alcohol should be such that the alcohol at room temperatures of 20 -. 30 0 C is liquid. Examples of such alcohols are n-hexanol, n-pentanol, octanol-1, decanol-1, dodecanol-1, 2-ethylhexanol.
Die Umsetzung kann unter den in der folgenden Tabelle IIThe implementation can take place under the following table II
II ^ * F ~ J ^ H "HH h ^ hhhhhi» w »» - ^ ir ^^ H ^^^ - ^ r ^ B ^^ ^
II
WertMore preferred
value
bedinPf'TiFraiReaction
bedinPf'TiFrai
BereichFurther
area
BereichPreferred
area
TeileFirst reactant -
Parts
TeileSecond reactant
Parts
stoffe - Teile 5 - 100Petrol hydrocarbon
fabrics - Parts 5-100
Ein besonderes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Molverhältnis von erstem Eeaktanten zu zweitem Eeaktanten mindestens 0,8 ist. Es ist jedoch gefunden worden, daß das Verfahren mit größerem Vorteil arbeitet, wenn das Verhältnis über 1 liegt und vorzugsweise 1,2 - 4,0, insbesonder 2,3, beträgt. Die Anwesenheit eines Überschusses an erstem Eeaktanten, z.B. Methanol, erleichtert die Eeinigung der gewünschten unsymmetrischen Ither und erhöht die Lebensdauer und Selektivität der benutzten Katalysatoren.A special feature of the process according to the invention is that the molar ratio of first reactants to second reactant is at least 0.8. It has been found, however, that the method works with greater advantage when the ratio is above 1 and preferably 1.2-4.0, especially 2.3. The presence of an excess on the first reactant, e.g. methanol, facilitates the agreement of the desired asymmetrical Ither and increases the Lifetime and selectivity of the catalysts used.
Die Verätherung wird vorzugsweise in Gegenwart eines festen Ionen-Austauscher-Harz-Verätherungskatalysators vorgenommen.The etherification is preferably carried out in the presence of a solid ion exchange resin etherification catalyst.
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Diese Katalysatoren sind vorzugsweise Kohlenstoff-haltige Materialien relativ hohen Molekulargewichts, die mindestens eine - SO^H-Gruppe als funktioneile Gruppe aufweisen. Beispiele für diese Katalysatoren sind sulfonierte Kohlen (wZeo-Karb H,n "Nalcite X" und "Nalcite AX"), die durch Behandlung bituminöser Kohlen mit Schwefelsäure hergestellt werden. Diese Materialien stehen gewohnlich in neutralisierter Form zur Verfügung und müssen dann vor dem Gebrauch durch Behandlung mit einer starken Mineralsäure, wie z.B. Salzsäure und anschließendem Waschen mit Wasser zur Entfernung der Natrium- und Chlor-Ionen in die Η-Form übergeführt werden.These catalysts are preferably carbon-containing materials of relatively high molecular weight which have at least one - SO ^ H group as a functional group. Examples of these catalysts are sulfonated coals ( w Zeo-Karb H, n "Nalcite X" and "Nalcite AX"), which are produced by treating bituminous coals with sulfuric acid. These materials are usually available in neutralized form and must then be converted into the Η form before use by treatment with a strong mineral acid, such as hydrochloric acid and subsequent washing with water to remove the sodium and chlorine ions.
Sulfonierte Ionen-Austauscherharze sind für das erfindungsgemäße Verfahren besonders bevorzugte Katalysatoren. Solche Katalysatoren sind z.B. die Reaktionsprodukte von Phenol-Formaldehyd-Harzen und Schwefelsäure ("Amberlite IR-I", "Amberlite IR-100" und "Nalcite MZ"). Auch geeignet sind die arulfonierten harzartigen Polymeren von Coumaron-inden und Cyclopentadien; sulfonierte Polymerisate von Coumaron-inden und Furfural; sulfonierte Polymerisate von Coumaron-inden mit Cyclopentadien und Furfural; und sulfonierte Polymerisate von Cyclopentadien mit Furfural.Sulfonated ion exchange resins are particularly preferred catalysts for the process according to the invention. Such Catalysts are e.g. the reaction products of phenol-formaldehyde resins and sulfuric acid ("Amberlite IR-I", "Amberlite IR-100" and "Nalcite MZ"). They are also suitable arulfonated resinous polymers of coumarone-indene and Cyclopentadiene; sulfonated polymers of coumarone-indene and furfural; sulfonated polymers of coumarone indene with cyclopentadiene and furfural; and sulfonated polymers of cyclopentadiene with furfural.
Die am meisten bevorzugten Kationen-Austauscherharze sind stark saure Ionen-Austauscher, die im wesentlichen aus sulfonierten Polystyrolharzen bestehen, z.B. eine mit Divinylbenzol vernetzte Polystyrol-Matrix, der 0,5 - 20 %, vorzugsweise 4· - 16 % Divinylbenzol einpolymerisiert sind, und die ionisierbare oder funktioneile kernständige Sulfonsäuregruppen trägt. Diese Harze sind im Handel unter verschiedenen Warenzeichennamen wie "Dowex 50", Nalcite HCS" und "Amberlyst 15" erhältlich. Die Handelsprodukte haben einen Lösungsmittelgehalt von etwa 50 % und können in dieser Form eingesetzt werden oder nachdem das Lösungsmittel entfernt worden ist. Die Partikelgröße der Harze liegt beispielsweise zwischen 1,980 und 0,928 mm (10 - 50 mesh United States Sieve Series).The most preferred cation exchange resins are strongly acidic ion exchangers, which essentially consist of sulfonated polystyrene resins, for example a polystyrene matrix crosslinked with divinylbenzene in which 0.5-20%, preferably 4-16% divinylbenzene are polymerized, and which carries ionizable or functional nuclear sulfonic acid groups. These resins are commercially available under various trademark names such as "Dowex 50", Nalcite HCS "and" Amberlyst 15. "The commercial products have a solvent content of about 50 % and can be used as is or after the solvent has been removed of the resins is, for example, between 1.980 and 0.928 mm (10-50 mesh United States Sieve Series).
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Die Reaktion kann entweder in einem mit Rührer versehenen Sumpfreaktor oder in einem kontinuierlich· durchströmten Pestbettreaktor durchgeführt werden. Die Katalysatorkonzentration muß hoch genug.-sein, damit der gewünschte katalytisch^ Effekt eintritt. Im allgemeinen liegt die Katalysatorkonzentration (bezogen auf das iDrockengewicht des Katalysators) zwischen 0,5 und 50, vorzugsweise 1 - 25 Grew.-% des Reaktorinhalts· The reaction can either be carried out in a stirrer Sump reactor or in a plague bed reactor with continuous flow. The catalyst concentration must be high enough so that the desired catalytic ^ Effect occurs. In general, the catalyst concentration (based on the dry weight of the catalyst) between 0.5 and 50, preferably 1 - 25% by weight of the reactor content
Der Benzinkohlenwasserstoff kann schon bei der Verätherungsreaktion anwesend sein, er kann aber auch vor oder während des Inkontaktbringens mit Wasser zugesetzt werden. Der Ausdruck "Benzinkohlenwasserstoff" oder "Benzinkohlenwasserstoffgemisch" bedeutet hierin eine Komponente, die mit dem Produktäther und Benzin weitgehend mischbar und mit Wasser weitgehend nicht mischbar ist, und, wenn sie mit einem Benzin gemischt wird, keine unerwünschte Komponente darstellt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Benzinkohlenwasserstoff zu mehr als 30 %, vorzugsweise zu mehr als 50 % aus aromatischen Komponenten. Er kann weitgehend reines Benzol, Toluol, Xylole und dergl. sein.The gasoline hydrocarbon can already be present during the etherification reaction, but it can also be added before or during the contacting with water. As used herein, the term "gasoline hydrocarbon" or "gasoline hydrocarbon blend" means a component which is substantially miscible with the product ether and gasoline and substantially immiscible with water and, when mixed with a gasoline, is not an undesirable component. In a preferred embodiment of the invention, the gasoline hydrocarbon consists of more than 30%, preferably more than 50 %, of aromatic components. It can be largely pure benzene, toluene, xylenes and the like.
Der Benzinkohlenwasserstoff kann auch eine Kraftstoffkomponente sein (d.h. ein Kohlenwasserstoff, einschließlich ein Alkylat oder Naphtha), aus der sich nach Vermischen mit anderen Komponenten ein Kraftstoff herstellen lässt. Es kann ein Alkylat, ein Reformat, ein fluid-gecracktes leichtes oder schweres Naphtha, ein Naphtha, das durch Hydrocracken, Isomerisieren und dergl. erhalten worden ist, sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Benzinkohlenwasserstoff selbst ein Kraftstoff, verbleit oder unverbleit.The gasoline hydrocarbon can also be a fuel component (i.e., a hydrocarbon including an alkylate or naphtha), from which a fuel can be made after mixing with other components. It can be an alkylate, a reformate, a fluid-cracked light or heavy naphtha, a naphtha that isomerized by hydrocracking and the like. has been obtained. In a preferred embodiment, the gasoline hydrocarbon is itself a Fuel, leaded or unleaded.
Der Benzinkohlenwasserstoff kann z.B. einer der nachstehend aufgeführten Kraftstoffe sein:The petrol hydrocarbon can, for example, be one of the fuels listed below:
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Merkmalecharacteristics
Vergaser-Kraftstoff Carburetor fuel
Motor-Alkylat Motor alkylate
78 0,6878 0.68
90,8 89,590.8 89.5
0C 0 C
28,528.5
45,0 55,5 67,8 81,7 92,245.0 55.5 67.8 81.7 92.2
98,5 105,9 110,0 118,9 147,8 183,9 195,5 96,598.5 105.9 110.0 118.9 147.8 183.9 195.5 96.5
2,52.5
So kann man für die Veretherung den ersten Eeaktanten, den zweiten Eeaktanten und den Benzinkohlenwasserstoff zusammengeben. Während der Heaktion wird der gewünschte Äther durch Umsetzung z.B. von Methanol mit Isobuten zum Methyl-tert.-butyläther gebildet.So you can use the first reactant for the etherification, the add the second reactants and the gasoline hydrocarbon. During the Heaktion the desired aether is passed through Conversion of e.g. methanol with isobutene to methyl tert-butyl ether educated.
Der Eohproduktstrom enthält etwa 10 - 50 %, vorzugsweise 15 50 %, beispielsweise etwa 50 % des gewünschten Äthers, 1 - 4 %, vorzugsweise 2 - 3 % des zweiten Eeaktanten und 1 - 40 %, vorzugsweise 2 - 20 %, beispielsweise 2,3 % des wasserlöslischenThe raw product stream contains about 10-50%, preferably 15-50%, for example about 50 % of the desired ether, 1-4%, preferably 2-3% of the second reactant and 1-40%, preferably 2-20%, for example 2, 3% of the water soluble
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Alkohols und zusätzlich dem Benzinkohlenwasserstoff·Alcohol and additionally the petrol hydrocarbon
Wenn die Verätherungsreaktion in Abwesenheit des Benzinkohlenwasserstoffs durchgeführt worden ist, wird der Benzinkohlenwasserstoff dem Reaktionsgemisch zu diesem Zeitpunkt zugesetzt. When the etherification reaction in the absence of the gasoline hydrocarbon has been carried out, the gasoline hydrocarbon is added to the reaction mixture at this point.
Wasser in Mengen von 10 - 100, vorzugsweise 30 - 75 Teilen, beispielsweise 50 Teilen, wird dem Reaktionsgemisch bei einer Temperatur zwischen etwa 15 und 38°C, vorzugsweise zwischen 26 und 32°C, beispielsweise bei 29,50C zugefügt und das Ganze intensiv durchgemischt. Es ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß das Inkontaktbringen des Reaktionsgemisches mit dem Wasser schnell bewirkt wird. Man kann eine kleine Zahl von Kontakt stuf en benutzen, bevorzugt wird jedoch eine einzige Kontaktstufe.Water in quantities of 10-100, preferably 30-75 parts, say 50 parts of, for example, added to the reaction mixture at a temperature between about 15 and 38 ° C, preferably 26-32 ° C at 29.5 0 C and the The whole thing is intensely mixed. It is a feature of the process of the present invention that the contacting of the reaction mixture with the water is effected rapidly. A small number of contact levels can be used, but a single contact level is preferred.
Während des Inkontaktbringens wird ein wässriger Extrakt in einer Menge von 30 - 130 Teilen, vorzugsweise 50-95 Teilen, beispielsweise 70 Teilen gebildet, der 1-20 Teile, vorzugsweise 3-10 Teile, beispielsweise 5 Teile des wasserlöslichen Alkohols, z.B. Methanol, enthält. Das Raffinat enthält praktisch keinen wasserlöslichen Alkohol (keinen ersten Reaktanten; 0-10 Teile, vorzugsweise 0-5 Teile, z.B. 2-7 Teile des zweiten Reaktanten, 5-50 Teile, vorzugsweise 10 - 30 Teile, z.B. 15 Teile des Produkt-lthers und 5 - 100 Teile, vorzugsweise 40-90 Teile, z.B. 50 Teile des Benzinkohlenwasserstoffs.During the contacting, an aqueous extract is used in an amount of 30-130 parts, preferably 50-95 parts, for example 70 parts, of 1-20 parts, preferably 3-10 parts, for example 5 parts, of the water-soluble alcohol, e.g. methanol. The raffinate contains practically no water soluble alcohol (no first reactant; 0-10 parts, preferably 0-5 parts, e.g. 2-7 parts of the second reactants, 5-50 parts, preferably 10-30 parts, e.g. 15 parts of the product ether and 5-100 parts, preferably 40-90 parts, e.g. 50 parts of the gasoline hydrocarbon.
Die Anweaeaheit des Benzinkohlenwasserstoffs während des Inkontaktbringens der organischen Phase, zu der der Benzinkohlenwasserstoff gehört, mit Wasser hält den Produkt-A'ther in der organischen Phase gelöst. Wenn kein Benzinkohlenwasserstoff vorhanden wäre, würde ein erheblicher Anteil des Ithers in die wässrige Phase extrahiert und ginge dem System verloren (oder es müsste besonders aufgearbeitet und destilliert werden, um den Äther zu gewinnen).The presence of the gasoline hydrocarbon during the Bringing the organic phase, to which the gasoline hydrocarbon belongs, into contact with water holds the product ether dissolved in the organic phase. If there were no gasoline hydrocarbon present, a significant proportion of the ither would be extracted into the aqueous phase and would be lost to the system (or it would have to be specially worked up and distilled to win the ether).
Das Raffinat wird am besten durch Abtrennen von derThe raffinate is best made by separating it from the
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schwereren wässrigen Phase isoliert. Es ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß der Produktäther in Ausbeuten von über 80 %, häufig sogar in stochiometrisoher Ausbeute erhalten wird. Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Produktäther praktisch vollständig frei von unerwünschten Verbindungen, einschließlich den ersten Reaktanten (beispielsweise Methanol) und Vasser ist.heavier aqueous phase isolated. It is a feature of the process of the invention that the product ether in yields of over 80%, often even in stochiometrisoher Yield is obtained. Another feature of the invention Method is that the product ether is practical completely free of undesirable compounds, including the first reactants (e.g. methanol) and Vasser is.
Ein besonderer Vorteil, zu dem das erfindungsgemäße Verfahren führt, besteht darin, daß hohe Ausbeuten an reinem Produkt-Äther (in einem Benzinkohlenwasserstoff) auf einfache Weise erhalten werden, ohne daß, wie es bisher unumgänglich war, destilliert werden muß. Obwohl es möglich ist, den Äther vom Benzinkohlenwasserstoff abzutrennen, dürfte es in den meisten Fällen überflüssig sein. Die Lösung des Äthers, z.B. Methyltert.-butyläther in einem Benzinkohlenwasserstoff kann einem Kraftstoff direkt zugesetzt werden, um zur Verbesserung der Oktanzahl (BOZ und MOZ) des Kraftstoffs beizutragen. Wenn von einem C^-Strom als zweiten Reaktanten ausgegangen worden ist, der auch unerwünschte leichtere Komponenten erhält, so kann der Äther im Benzinkohlenwasserstoff einer Stabilisierung unterworfen werden, um solche Komponenten (z.B. Isobutan) zu entfernen.A particular advantage to which the process according to the invention leads is that high yields of pure product ether (in a gasoline hydrocarbon) can be obtained in a simple manner without, as was previously inevitable, must be distilled. Although it is possible to separate the ether from the gasoline hydrocarbon, it should in most Cases will be redundant. The solution of the ether, e.g. methyl tert-butyl ether in a gasoline hydrocarbon can be added directly to a fuel in order to improve the To contribute octane number (BOZ and MOZ) of the fuel. If a C ^ -stream has been assumed as the second reactant, which also contains undesirable lighter components, the ether in the gasoline hydrocarbon can stabilize it to remove such components (e.g. isobutane).
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden die nachstehenden Beispiele gebracht, in denen alle Teile Gewichtsteile bedeuten, wenn nicht anders angegeben.To further illustrate the invention, the following examples are given, in which all parts are parts by weight mean unless otherwise stated.
Beispiel 1 (eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung) 17 Teile (0,53 Mole) Methano]|absolut, 33 Teile (0,59 Mole) Isobutylen und 50 Teile eines Benzinkohlenwasserstoffs der in der Tabelle III angegebenen Zusammensetzung wurden 18 Std. kontinuierlich durch ein Bett von 14,5 Teilen eines Ionen-Austauschers, nämlich Amberlyst 15 der Firma Rohm und Haas Inc. bei 930C und 21,1 kg/cm2 geleitet. Amberlyst 15 ist ein stark saures Kationen-Austauscherharz, ein sulfoniertes, Example 1 (a preferred embodiment of the invention) 17 parts (0.53 moles) of methano] | absolute, 33 parts (0.59 moles) of isobutylene and 50 parts of a gasoline hydrocarbon of the composition shown in Table III were continuously passed through for 18 hours bed of 14.5 parts of an ion exchanger, namely Amberlyst 15 from Rohm and Haas Inc. at 93 0 C and 21.1 kg / cm 2 conducted. Amberlyst 15 is a strongly acidic cation exchange resin, a sulfonated,
- 10-Ö U '} :.! M J 1 0 Ü y- 10-Ö U '} :.! M J 1 0 Ü y
mit Divinylbenzol vernetztes Polystyrolharz. Die Kaumgeschwindigkeit der Gesamtbeschickung (VolumenBeschickung pro Volumen· Katalysator und Stunde) betrug 6,9 VolAol/h. Das Molverhältnis von Methanol zu Isobutylen betrug 0,9·Polystyrene resin crosslinked with divinylbenzene. The barely speed the total feed (volume feed per volume x catalyst per hour) was 6.9 VolAol / h. That The molar ratio of methanol to isobutylene was 0.9
Das Rohprodukt waren 104 Teile eines Gemisches, das 2,3 Teile Methanol, 2,7 Teile Diisobutylen, 49,3 Teile Methyltert.-butyläther und 50 Teile Benzinkohlenwasserstoff enthielt. Dieses Produkt wurde chargenweise bei 320O mit 50 Teilen Wasser in einer Waschstufe in Kontakt gebracht. Der wässrige Extrakt enthielt 50 Teile Wasser und 2,3 Teile Methanol. Das Raffinat enthielt 50 Teile Benzinkohlenwasserstoff, 49,3 Teile Methyl-tert.-butyläther, 2,7 Teile Diisobutylen und 0 Teile Methanol. Die Ausbeute an Äther, bezogen auf die Menge eingesetzten Methanols, war praktisch stöchiometrischj die tatsächlich ermittelte Ausbeute betrug 106 %.The crude product was 104 parts of a mixture which contained 2.3 parts of methanol, 2.7 parts of diisobutylene, 49.3 parts of methyl tert-butyl ether and 50 parts of a gasoline hydrocarbon. This product was brought into contact in batches at 32 0 O with 50 parts of water in a washing stage. The aqueous extract contained 50 parts of water and 2.3 parts of methanol. The raffinate contained 50 parts of gasoline hydrocarbon, 49.3 parts of methyl tert-butyl ether, 2.7 parts of diisobutylene and 0 part of methanol. The ether yield, based on the amount of methanol used, was practically stoichiometric. The actually determined yield was 106%.
Das gewaschene und debutanisierte Produkt-Benzin hatte folgende Werte (die in Klammer gesetzten Zahlen geben die Werte des eingesetzten Benzinkohlenwasserstoffs wieder): ROZ 103,2 (91,0); MOZ 89,8 (83,0); Dampfdruck nach Reid, kg/cm2, 0,74 (0,81).The washed and debutanized product gasoline had the following values (the numbers in brackets indicate the values of the gasoline hydrocarbon used): RON 103.2 (91.0); MOZ 89.8 (83.0); Reid vapor pressure, kg / cm 2 , 0.74 (0.81).
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel) Example 2 (comparative example)
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurden im Beschickungsstrom die 50 Teile Benzinkohlenwasserstoff durch 50 Teile n-Pentan ersetzt.Example 1 was repeated except that the 50 parts gasoline hydrocarbon in the feed stream was replaced by 50 parts Replaced n-pentane.
Das Rohprodukt enthielt 94,6 Teile eines Gemisches von einem Teil Methanol, 22,7 Teilen Diisobutylen, 20,9 Teile Methyltert.-butyläther und 50 Teile n-Pentan. Nach dem Waschen mit Wasser enthielt das Raffinat 50 Teile n-Pentan, 21 Teile Methyläther, 22,7 Teile Diisobutylen und kein Methanol. Die Ausbeute an Ither betrug 43,5 % der Ausbeute bei Beispiel 1.The crude product contained 94.6 parts of a mixture of one part of methanol, 22.7 parts of diisobutylene and 20.9 parts of methyl tert-butyl ether and 50 parts of n-pentane. After washing with water, the raffinate contained 50 parts of n-pentane, 21 parts Methyl ether, 22.7 parts diisobutylene and no methanol. The yield of Ither was 43.5% of the yield in Example 1.
Ein Vergleich der Beispiele 1 und 2 zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine stöchiometrische Ausbeute (d.h. eine 100 %ige Ausbeute) gestattet, während beim VergleichsbeispielA comparison of Examples 1 and 2 shows that the inventive Process allows a stoichiometric yield (i.e. 100% yield), while in the comparative example
~ -11-~ -11-
- 11 nicht einmal eine 50 #ige Ausbeute erreicht wird·- 11 not even a 50 # yield is achieved
Beispiel 3 (nach der Erfindung) Example 3 (according to the invention)
Beispiel 1 wurde wiederholt, ausgenommen daß der Beschickungsstrom (der mit einer Raumstromungsgeschwindigkeit von 4,7 Vol/Vol/h durch das Katalysatorbett geleitet wurde) in 100 Seilen 8,2 Teile Methanol, 61,2 Teile des C^-Stroms, dessen Zusammensetzung in Tabelle I angegeben ist und der etwa 18,3 Teilen Olefin entspricht, und 30,6 Teile des Kraftstoffes, dessen Zusammensetzung der Tabelle III zu entnehmen ist, enthielt.Example 1 was repeated except that the feed stream (the one having a space flow rate of 4.7 Vol / Vol / h was passed through the catalyst bed) in 100 Ropes 8.2 parts of methanol, 61.2 parts of the C ^ stream, the composition of which is given in Table I and the approx 18.3 parts of olefin corresponds, and 30.6 parts of the fuel, the composition of which can be found in Table III is contained.
Das Rohprodukt enthielt 3,5 Teile Methanol, 10,6 Teile Methyltert.-butyläther, 0,3 Teile Diisobutylen, 55 Teile C^-ßtrom und 30,6 Teile Kraftstoff.The crude product contained 3.5 parts of methanol, 10.6 parts of methyl tert-butyl ether, 0.3 parts of diisobutylene, 55 parts of carbon stream and 30.6 parts of fuel.
Nach einer einmaligen Wasserwäsche enthielt das Raffinat 55 Teile C^-Strom, 0 Teile Methanol, 10,5 Methyl-tert.-butyläther und 0,3 Teile Diisobutylen. Die Ausbeute an Äther betrug 91,^ %-After a single wash with water, the raffinate contained 55 parts of C ^ stream, 0 parts of methanol, and 10.5 parts of methyl tert-butyl ether and 0.3 part of diisobutylene. The yield of ether was 91, ^% -
Der gewaschene und debutanisierte Produkt-Kraftstoff hatte folgende Analysenwerte: ROZ 97,5, MOZ 86,0, Dampfdruck nach Reid, kg/cm2 0,88.The washed and debutanized product fuel had the following analysis values: RON 97.5, MON 86.0, Reid vapor pressure, kg / cm 2 0.88.
Inetwa gleiche Ergebnisse wie beim Beispiel 1 wurden mit den nachstehend aufgeführten Einsatzmaterialien erhalten:Results approximately the same as in Example 1 were obtained with receive the input materials listed below:
- 12-609811/1008 - 12-609811 / 1008
In diesen Beispielen wurden wasserlösliche Alkohole zur Bildung von Athern eingesetzt. In den Beispielen 12, 13 und 14 war der Katalysator Amberlyst 15» ein sulfoniertes PoIystyrolharz. In den Beispielen 15 und 16 wurde als Katalysator Dowex 50» ebenfalls ein sulfoniertes Polystyrolharz, benutzt.In these examples, water-soluble alcohols were used Formation of ethers used. In Examples 12, 13 and 14 the catalyst was Amberlyst 15 »a sulfonated polystyrene resin. In Examples 15 and 16, the catalyst Dowex 50 »was also a sulfonated polystyrene resin, used.
In diesen Beispielen wurde ein G1,-Strom gemäß Tab. I, Methanol und das Motor-Alkylat der Zusammensetzung gemäß Tab. III als Ausgangsmaterialien eingesetzt. Das Produkt war Methyl-tert.-butyläther in Motor-Alkylat. Die Reaktionsbedingungen, die Zusammensetzung von Beschickungsstrom, Rohprodukt und Produkt nach der wasche mit einer äquivalenten Menge Wasser ist in der weiter hinten gebrachten Tabelle 17 zusammengestellt.In these examples, a G 1 stream according to Table I, methanol and the motor alkylate of the composition according to Table III were used as starting materials. The product was methyl tert-butyl ether in motor alkylate. The reaction conditions, the composition of the feed stream, crude product and product after washing with an equivalent amount of water is summarized in Table 17 below.
In diesem Beispiel wurde der C^-Strom und Methanol eingesetzt. Der Kraftstoff nach Tab. III wurde in einer Menge von 2 Volumen pro Volumen Reaktionsgemisch zugesetzt. Die Gesamtmischung wurde dann mit einer äquivalenten Menge Wasser- gewaschen, um den Produktäther in Kraftstoff zu erhalten.In this example, the C ^ stream and methanol were used. The fuel according to Table III was added in an amount of 2 volumes per volume of the reaction mixture. The overall mix was then washed with an equivalent amount of water to obtain the product ether in fuel.
Bei diesem Beispiel bestand das Ausgangsgemisch aus dem C2,-Strom nach Tab. I, Äthanol und Kraftstoff nach Tab. III. Nach Beendigung der Reaktion wurde das Gemisch mit der äquivalenten Menge Wasser gewaschen, um den Produktäther in dem Kraftstoff zu erhalten.In this example, the starting mixture consisted of the C 2 stream according to Table I, ethanol and fuel according to Table III. After the completion of the reaction, the mixture was washed with the equivalent amount of water to obtain the product ether in the fuel.
Bei diesem Beispiel wurde ein Ausgangsgemisch aus Isoamylen, Methanol und Xylolen eingesetzt. Nach Beendigung der Reaktion wurde das Gemisch mit der äquivalenten Menge Wasser gewaschen, um den Produktäther in Xylolen zu erhalten.In this example, a starting mixture of isoamylene, methanol and xylenes was used. After the reaction has ended the mixture was washed with the equivalent amount of water to obtain the product ether in xylenes.
--
609811/1008609811/1008
Beispiele
Temp. 0O
Druck (atü) Examples
Temp. 0 O
Pressure (atü)
- 13 (Tabelle IV - 13 (Table IV
XIIXII
Raumgeschw. d. Beschickung Vol/Vol/h 4,7Room speed d. Feed vol / vol / h 4.7
Versuchsdauer in Std· 27Test duration in hours 27
Methanol 8,2Methanol 8.2
ÄthanolEthanol
IsobutylenIsobutylene
IsoamylenIsoamylene
Cv-StromCv current
Kraftstofffuel
AlkylatAlkylate
XyloleXylenes
Mol-Verhältnis (Alkohol zu Isoolefin)Molar ratio (alcohol to isoolefin)
MethanolMethanol
ÄthanolEthanol
tert ·-Butylmethyläther tert.-Butyläthyläther tert. -Amylmethyläthertert -butyl methyl ether tert-butyl ethyl ether tert. -Amyl methyl ether
MethanolMethanol
ÄthanolEthanol
tert · -Butylmethyläther tert.-Butyläthyläther tert·-Amylmethyläther Ätherausbeute 95 ROZ 99,6tert -butyl methyl ether tert-butyl ethyl ether tert -amyl methyl ether ether yield 95 RON 99.6
MOZ 92,0MON 92.0
61,261.2
30,630.6
2,32.3
5,0 15,95.0 15.9
XIII XIV XV XVI XIII XIV XV XVI
93 93 121 93 21 21 21 2193 93 121 93 21 21 21 21
4242
6,0 5,0 5,0 42 20 206.0 5.0 5.0 42 20 20
9,8 10,09.8 10.0
83,95 90,0 70 100 2083.95 90.0 70 100 20
6,256.25
30 2,0 1,8 1,7 1,7530 2.0 1.8 1.7 1.75
13,2 15,0 - 12,513.2 15.0 - 12.5
4,0 30,2 27,54.0 30.2 27.5
13,013.0
57,057.0
1,11.1
15,7 27,9 27,7, 13,015.7 27.9 27.7, 13.0
57,057.0
95 100 100 80 102,0 96,6
92,0 85,895 100 100 80 102.0 96.6
92.0 85.8
- 14 -- 14 -
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