DE2924869A1 - Verfahren zur herstellung von tert.-olefinen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von tert.-olefinen

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DE2924869A1 DE19792924869 DE2924869A DE2924869A1 DE 2924869 A1 DE2924869 A1 DE 2924869A1 DE 19792924869 DE19792924869 DE 19792924869 DE 2924869 A DE2924869 A DE 2924869A DE 2924869 A1 DE2924869 A1 DE 2924869A1
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PATENTANWÄLTE
WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GÜET2
PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE
MANDATAiRES agrees pres l'office europeen des brevets
D1.-ING. FRANZ mjESTHOFF
DJl. PHIL. FREDA WUESTHOFF (1927-I956) DIPL.-ING. GERHARD PULS {1952-I971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS
DIPL.-ING.; DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ
D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 te le fön : (089) 66 zo f τ telegramm: protectpatent telex: 524070
Unser Zeichen: ΊΑ-52 4-05
Patentanmeldung
Anmelder:
SNAMPROGETTI S.p.A. Corso Venezia 16 20 121 Mailand Italien
Titel:
Verfahren zur Herstellung von tert.-Olefinen
909881/0805
PATENTANWÄLTE
WUESTHOFI- - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOET2
PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE El)ROrEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGREES PRES l'oFFICE EUROPEEN DES BREVETS
DP.-ING. FRANZ WUESTHOFF DR. PHIL. FREDA 1WUESTHOFF (1927-I9J6) DIFL.-ING. GERHARD PULS (19J2-I971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ
D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 20 ji
telegramm: protectratent telex: 524070
Anm.: Snamprogetti Unser Zeichen: 1A-52 405
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinen tertiären Olefinen, ausgehend von ihren entsprechenden tertiären Äthern.
Es ist bekannt, daß bei Umsetzung eines nieder-molekularen Alkohols mit einem Gemisch von Olefinen/aie tertiären Olefine unter Bildung von Alkyl-tert.-alkyläthern reagieren, da die anderen Olefine entweder sehr langsam reagieren oder völlig unangegriffen bleiben.
Es hat sich jetzt gezeigt, daß es möglich ist, die tertiären Olefine mit hoher Ausbeute rein zu erhalten, ausgehend von den tert.-Alkyläthern, die oben erwähnt sind, indem .man den betreffenden Äther mit einem speziellen Katalysatorsystem zusammenbringt. Der Äther wird so in das Olefin und den entsprechenden nieder-molekularen Alkohol gespalten. Der zuletzt genannte wird wieder in den Reaktionskreislauf zurückgeführt und mit einem Gemisch von Olefinen zur Reaktion gebracht.
Tertiäre Olefine sind sehr geeignete Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Polymeren und Chemikalien, so daß es von größter Wichtigkeit ist, diese in möglichst reiner Form zu
909881/0805
isolieren.
Verfahren zur Herstellung von tert. Olefinen sind bekannt. Zum Beispiel beruhen einige Verfahren auf der Anwendung von HpSO,, aber neben Korrosions- und Verunreinigungsproblemen besitzt dieses Verfahren verschiedene Nachteile, von denen die Notwendigkeit^ die Säure vor. dem Zurückführen zu konzentrieren, einer der wichtigsten ist. Andere Verfahren beruhen auf der Zersetzung der entsprechenden Methyläther, wobei geeignete Katalysatorsysteme vorhanden sein müssen.
Die Anwendung der bisher bekannten Katalysatorsysteme zur Durchführung einer solchen Reaktion führt in der Mehrzahl der Fälle jedoch zur Bildung von Dialkyläthern aufgrund der Dehydratisierung der entsprechenden primären Alkohole. Diese Reaktions ist umso schneller, je höher die Arbeitstemperatur ist: einige übliche Katalysatoren erfordern die Anwendung verhältnismäßig hoher Temperaturen, was zu einem Verlust an Alkohol führt und der Notwenigkeit, frischen Alkohol für die erste Verätherungsreaktion einzusetzen.
Ferner erfordert die Bildung von Diäthyläthern kompliziertere Apparaturen, da eine Trennung de s Dialkyläthers von dem tert. Olefin unumgänglich ist. Ferner macht die Bildung einer beträchtlichen Menge an Dialkyläther eine Entwässerung des primären Alkohols notwendig, bevor dieser zurückgeführt wird, da sonst ein Phasengemisch bei der Verätherungsreaktion auftreten würde und die Bildung tert. Alkohole stattfinden könnte«,
Ein anderer Nachteil, der auftritt, wenn die Reaktion oberhalb bestimmter- Temperaturen durchgeführt wird, ist das Auftreten von Dimerisierungs-und Trimerisierungsprodukten, der3 tert. Olefine, die aus der Zersetzung der Äther entstehenc
Einige dieser Nachteile können überwunden werden, wenn die Reaktion zur Modifizierung der tert.- Alkyläther in Gegenwart eines Katalysatorsystems durchgeführt wird, das aus einem aktiven Aluminium-(oxid) besteht, das modifiziert worden ist, indem die oberflächlichgiOH-Gruppen teilweise durch Silanolgruppen ersetzt sind (IT-PS 1 001 614). Trotzdem führt das modifizierte aktive Aluminiumoxid nach der oben erwähnten IP-PS zur Bildung von Dialkyläther, wenn-,eine starke Temperaturerhöhung bei der Reaktion auftritt, wodurch die Menge an primären Alkohol, die zurückgeführt werden kann, geringer wird.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Nachteile der bekannten Verfahren überwunden werden können und insbesondere daß eine Zurückgewinnung von über 90 % des primären Alkohols (Methanol) erreicht werden kann, unabhängig von der Arbeitstemperatur, die sogar über 400°C hinausgehen kann, was darauf hindeutet, daß keinerlei sekundäre Reaktionen eintreten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von tert.- Olefinen zu entwickeln, ausgehend von den entsprechenden tert.-Alkyläthern und insbesondere zur Herstellung von Isobuten aus Methyl-tert.-butyläther. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Katalysator angewandt wird aus der Gruppe von kristallinem Siliciumoxid^ das mit Metalloxiden modifiziert worden ist (oder nicht) und eine hohe spezifische Oberfläche besitzt, entsprechend der allgemeinen Formel:
0 - 1 MnO1n . 1 SiO2,
insbesondere 0,0001-1 Mn0m.1 SiO2,
wobei MO das Metalloxid ist, das in das Silicatgitter eintreten kann als Ersatz für Silicium oder als Salz von PoIykieselsäuren und/oder einem Siliciumoxid das modifiziert worden isfc mit Aluminiumoxid/&ntsprechen der allgemeinen Formel:
Ο,ΟΟΟβ - 0,0025 Al2O^.1 SiC£
* (Kieselsäur-) 809881/0&-33
wobei die eingeführte Aluminitimmenge eine Steuerung der Katalysatoraktivität erlaubt.
Geringe Mengen an Wasser können in den Verbindungen vorhanden sein, je nach der Brenntemperatur. Diese Siliciumoxide (Kieselsäuren) können ferner modifiziert werden bezügliche ihrer Entwässerungskraft durch Zusatz von Natrium oder Kalium.
Siliciumoxide,die höhere Mengen an Aluminium enthalten, besitzen eine zu starke Entwässerungskraft und wandeln die Alkohole in Äther um, so daß die Rückgewinnung von Alkohol in unwirtschaftliche Bereiche gedrückt wird.
Bei den Metallkationen (die das Silicium ersetzen) sind solche Elemente bevorzugt, die - wenn auch nur teilweise amphoteren Charakter besitzen wie Chrom, Beryllium, Titan, Vandium, Mangan, Eisen, Kobalt, Zink, Zirkon, Rhodium, Silber, Zinn, Antimon und Bor.
Die erfindungsgemäß angewandten kristallinen Kieselsäu-
2 ren besitzen eine spezifische Oberfläche von mehr als 150 m /g
ο vorzugsweise im Bereich von 200 bis 500 m /g.
Fig. 1 und 2 zeigen typische Röntgendiagramme*von modifizierten Kieselsäuren, wie sie erfindungsgemäß angewandt werden.
Die mit Aluminium modifizierten Kieselsäuren, wie sie erfindungsgemäß angewandt werden, besitzen eine spezifische Oberfläche von mehr als 150 m /g, im allgemeinen zwischen 200 und 500 m2/g.
Fig. 3 zeigt ein typischen Röntgendiagramm von mit Aluminium modifizierter Kieselsäure, wie es erfindungsgemäß angewandt wird.
* (Röntgen-' Brecfrungs-Spektren) ^
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Die Zersetzungsreaktion der tert.-Alkyläther läuft mit zufriedenstellenden Ausbeuten bereits unter Atmosphärem Druck ab. Es ist jedoch bevorzugt, unter leicht erhöhtem Druck zu arbeiten, damit ohne besonderen Aufwand Kühlwasser angewandt werden kann, um eine Kondensation der so erhaltenen Produkte zu ermöglichen.
In der Regel sind Drücke von 1 bis 10 bar geeignet, wobei ein Druck bevorzugt wird, der zumindest dem Dampfdruck des zu gewinnenden Olefins bei der Kondensationstemperatur entspricht. Die Reaktion wird bei Temperaturen bis zu 5000C, vorzugsweise im Bereich von 130 bis 35O0C durchgeführt.
Die Reaktion wird mit einer Raumgeschwindigkeit*angegeben in Volumina Flüssigkeit pro VolumenKatalysator und Stunde oder LHSV (Liquid-Hourly Space Velocity) zwischen 0,5 und 200, verzugsweise im Bereich von 1 bis 50 durchgeführt.
Die primären Alkohole, die vollständig nach der Zersetzung zurückgewonnen werden können, enthalten vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann angewandt werden zur Gewinnung von tert.-Olefinen aus Olefingemischen von bis Cy, wie solchen, wie sie z.B. beim thermischen Cracken, Dampferacken oder katalytischen Cracken anfallen.
Zu den verschiedenen tert.- Olefinen, die in reinem Zustand erhalten werden können, gehören insbesondere Isobutylen, Isoamylene wie2-Methyl-2-buten und 2-Methyl-1-buten, Isohexene wie 2,3-Dimethyl-1-buten, 2,3-Dimethyl-2-buten, 2-Methyl-1-penten, 2-Methyl-2-penten, 3-Methyl-2-penten (cis- und trans-), 2-Äthyl-1-buten und 1-Methyl-cyclopenten
* (Durchsatz)
909881/0805 " 6 "
■und schließlich die tert.-Isoheptene. \
i-
Die Umwandlung des--tert. Alkyläthers in einen primären Alkohol und ein Olefin läuft vermutlich quantitativ ab.
Es wird keine Bildimg von Dimeren und Trimeren des entstandenen Olefins beobachtet und erst recht keine Bildung .eines tert. Alkohols.
Die Erfindung wird durch die folgenden nicht einschränkenden Beispiele näher erläutert:
Beispiel 1
Dieses Beispiel zeigt die Aktivität bei der Zersetzung von Methyl-tert.butyläther von kristalliner Kieselsäure, die modifiziert ist durch TRS-23 Aluminium, gründlich gewaschen,
so daß die Protonenkonzentration pro g Katalysator 4,2 χ 10 mÄq beträgt und die Protonenkonzentration des hatriumhaltigen Katalysators 1,1 χ 10 mÄq.
Der TRS-23 Katalysator wurde folgendermaßen hergestellt: la ein Pyrex-Glas-Gefäß, das kontinuierlich unter Stickstoffatmosphäre gehalten wurde, wurden 80 g Tetraäthyl-orthosilicat (TEOS) gegeben, das unter Rühren auf eine Temperatur von 800C erhitzt wurde. Dann wurden 68 ml einer 25 %igen (Gew.) wässrigen Lösung iron .Tetraähtylammoniumhydroxid gegeben, wobei weiter 80 C gerührt wurde, bis das Gemisch homogen und klar geworden war. Anschließend wurden 80 mg Al·(NO^)■* χ 9HpO in 50 ml abs. Äthanol und 2 g NaOH (Granulat) in 10 ml dest. Wasser zugegeben. Es entstand ein kompaktes Gel, zu dem dest. Wasser bis auf ein Gesamtvolumen von 200 ml zugegeben wurde. Es wurde schneller gerührt und das Gemisch zum Sieden erhitzt, um die Hydrolyse zu vervollständigen und das gesamte Äthanol abzutreiben, d.h. sowohl das zugegebene als auch das durch
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— 7 —
die Hydrolyse freigesetzte Äthanol.
Das Gel wandelte sich langsam in ein weißes Pulver um, das die Vorstufe der kristallinen Kieselsäure war.
Das Volumen wurde mit dest. Wasser auf 150 ml ergänzt und das Pyrex-Glas-Gefäß in einen Autoklaven gegeben und da 18 Tage bei 155°C stehengelassen. Nach dem Abkühlen wurde der entstandene Feststoff 15 min mit 10 000 UpM zentrifugiert, der feste Bodensatz in dest. Wasser aufgeschlemmt und erneut zentrifugiert: dieser Waschvorgang wurde 4 χ wiederholt. Das Produkt wurde bei 120°C im Ofen getrocknet und es erwies sich bei der röntgenographischen Untersuchung als kristallin.
Der Feststoff wurde 16 Stunden bei 55O°C im Luftstrom
gebrannt und die Protonenkonzentration der Probe bestimmt.
— 5
Sie betrug 1,1 χ 10 mAq/g.
Um die noch vorhandenen alkalischen Bestandteile zu entfernen, kann die Probe wiederholt durch Aufschlämmen in siedendem dest. Wasser, das Ammoniumacetat enthält, gewaschen werden. Die Probe wird 6 Stunden bei 55O0C gebrannt. Die chemische Analyse der so erhaltenen Probe ergibt die folgende Zusammensetzung:
SiO2 : 96,3 Gew.-%
Al2O3 : 0,2 "
Na2O : 0,03 "
Glühverlust bei'i100°C : 3,47 % Molverhältnis Si02/Al203 : 817
Die spezifische Oberfläche beträgt nach dem BET-Verfah-
ren (Brunauer Emmet Teller) 470 m /g.
909831/0805 - 8 -
In einen elektrisch beheizten rohrförmigen Reaktor mit einem Durchmesser von 8 mm wurden 4 ml, d.h. 2,8 g des wie oben angegeben hergestellten Katalysators mit einer Teilchengröße von 0,177 - 0,59 mm (30 - 80 mesh) gegeben.
Der Methyl-tert.butyläther wurde in den Reaktor durch eine Meßpumpe gegeben und durch Durchleiten^u^ch ein beheiztes Rohr erhitzt.. Hinter ( stromabwärts/)dem Reaktor ist ein Prüfventil angeordnet, das auf 6 bar geeicht ist und ein Probeentnahmesystem, das entsprechend erhitzt ist und es nach Verringerung des Druckes erlaubt, das aus dem Reaktor ausströmende Gemisch in einen Gaschromatographen zu leiten.
Der Katalysator wird 2 Stunden auf 55O°C erhitzt, um mit einem Strom von wasserfreiem Stickstoff das adsorbierte Wasser zu entfernen, bevor der Methyl-tert.butyläther eingespeist wird.
Zunächst werden 2,5 ml TRS-23 Katalysator mit einer Protonenkonzentration von 4,3 x 10 mÄq/g und einer Korngröße von 0,177 bis 0,59 mm (in den Reaktor) gegeben und Methyltert.butyläther mit einer Fließ geschwindigkeit von 6,66 ml/h, 10 ml/h bzw. 20 ml/h entsprechend einer LHSV von 2,66, 4 bzw. 8 eingeleitet« Die dabei erhaltenen Ergebnisse, sowie die Versuchsbedingungen sind in Tabelle I angegeben.
909881/0805
Tabelle I TRS-23 Katalysator
Ansatz Raumge- Druck Ofen- Umwandl.
schwindigk. (bar) temp, von Methyl-LHSV tert.butyl-
äther
Ausbeute an Methanol Isobuten
1 2,65 6 180 99,0 99,7 99,6
2 4 6 185 98,7 99,7 99,6
3 8 6 180 78,2 100 99,8
4 8 6 192 91,7 99,9 99,8
5 8 6. 200 92,6 99,9 99,3
6 8 6 215 98,4 99,9 99,3
Anschließeni wurden 4 ml des gleichen TRS-23 Katalysators (jedoch Natrium enthaltend) angewandt, wobei die Protonenkonzentration/g Katalysator 1,1 χ 10 betrug. Es wurden 8 ml/h Methyltert.butyläther eingeleitet, entsprechend einer Raumgeschwindigkeit (LHSV) von 2.
Die erhaltenen Ergebnisse bei Ofentempemperaturen von 380 bzw. 420 C sind in der folgenden Tabelle II angegeben.
Tabelle II
TRS-23 Katalysator Druck Ofen- Umwandl. Ausbeute an ( °/
Ansatz Raumge- (bar) temp. von Methyl- 99,
schwindigk. tert.butyl- 99,
LHSV (°c) äther
( %)
Methanol Isobuten
6 380 80,5 < )
1. 2 6 420 98,5 ( % ) 8
2 2 99,9 2
99,1
909881/0605
- 10 -
"73
Beispiel 2
Dieses Beispiel zeigt die Aktivität bei der Zersetzung von Methyl-tert.butyläther von TRS-28 kristalliner Kieselsäure, die mit Chorm modifiziert worden ist und Natrium enthält, so daß die
—5 Protonenkonzentration/g Katalysator 1,2 χ 10 mÄq beträgt.
Der TRS-28 Katalysator wurde folgendermaßen hergestellt:
In ein Pyrex-Glasgefäß, das unter Stickstoffatmosphäre gehalten wurde, wurden 40 g Tetraäthyl-orthosilicat (TEOS) gege-,ben und unter Rühren auf eine Temperatur von 8O0C gebracht. Dann wurden 20 g einer 20 %igen wässrigen Lösung von Tetrapropylammoniumhydroxid zugegeben und bei 80 C weiter gerührt, bis das Gemisch klar wurde, was ungefähr 1 Stunde erforderte.
Zu diesem Zeitpunkt wurden 4 g Cr(NO^), χ 9H2O in 50 ml wasserfreiem Äthanol zugegeben. Es entstand fast augenblicklich ein festes " blaßgrünes Gel. Zu dem Gel wurden 0,25 g KOH in 20 ml Wasser zugegeben und das Gemisch unter weiterem Rühren zum Sieden erhitzt, um eine vollständige Hydrolyse zu erreichen und sowohl das Methanol als auch das bei der Hydrolyse entstehende Äthanol abzudampfen. Hierzu waren 2 bis 3 Stunden erforderlich und das Gel wandelte sich glatt und langsam in ein blaßgrünes Pulver um, das die Vorstufe der mit Chrom behandelten kristallinen Kieselsäure war.
Es wurde entsprechend Beispiel 1 weitergearbeitet, wobei der einzige Unterschied darin bestand, daß die Temperatur 155°C und die Zeit 13 Tage betrug. Das bei 1200C getrocknete Produkt erwies sich bei der Röntgenuntersuchung als kristallin. Das Röntgendiagramm ist in Fig. 1 angegeben.
Die chemische Analyse einer bei 5500C gebrannten Probe ergab die folgenden Werte:
- 11 -
90 9881/0305
SiO,
Cr0O,
90,5 Gew.-% 6,0 Gev!.-%
,ο,
Glühverlust bei 1100wC
Molverhältnis
3,5 % 38.
spezifische Oberfläche 380 m /g.
In den in Beispiel 1 angegebenen Reaktor wurden 8 ml des wie oben hergestellten Katalysators mit einer Korngröße von 0,177 bis 0,59 ml gegeben.
Es wurde wie in Beispiel gearbeitet. Nach zweistündigem Erhitzen auf 550 C in einem Strom von wasserfreiem Stickstoff zur Entfernung von Wasser wurde Methyl-tert.butyläther mit einer Geschwindigkeit von 6,6 ml/h entsprechend einer Raumgeschwindigkeit LHSV von 2,2 bei unterschiedlichen Temperaturen eingeleitet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III angegeben:
Tabelle III TRS-28 Katalysator
Ansatz Raumge-
schwindigk.
LHSV
Druck
(bar)
Ofen-
temp.
(0C)
Umwandl.
von Methyl-
tert.butyl-
äther
Ausbeute an
Methanol Isobuten
99,4
99,4
99,3
1
2
3
2,2
2,2
2,2
6
6
6
300
350
400
43,6
80,1
93,6
99,9
99,9
99,9
Beispiel 3
Dieses Beispiel zweigt die Aktivität für die Zersetzung von Methyl-tert.butyläther von TRS-28 Katalysator, der gründlich ge-
909881/0805
- 12 -
waschen worden ist, so daß die Protonenkonzentration/g Katalysator 5,8 χ 10 mAq beträgt. In den Reaktor nach Beispiel 1 wurden 1,5 ml (d.h. 0,51 g) Katalysator mit einer Korngröße von 0,177 "bis 0,59 nun gegeben.
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet. Nach 2 Stunden langem Erhitzen auf 5500C in einem Strom von wasserfreiem Stickstoff zur Entfernung von Wasser wurde Methyl-tert.butyläther mit einer Geschwindigkeit von 3,3, 6,6, 10, 20, 30, 60 bzw. 120 ml/h eingeleitet, entsprechend Raumgeschwindigkeiten (LHSV) von 2,2, '4,4j 6,7; 13,3; 20; 40 bzw. 80 und bei unterschiedlichen Ofentemperaturen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben.
Tabelle IV TRS-28 Katalysator
Ansatz R-aumge- Druck Ofenschwindigk. (bar) temp. LHSV
Umwandl. Ausbeute.an von Methyl- Methanol Isobuten tert. butyl- η·
äther
1 2,2 6 200 99,4 99,8 99,3
2 4,4 6 215 98,1 99,9 99,3
' 3 6,7 6 215 67,8 99,9 99,4
4 6,7 6 230 96,3 99,9 99,3
. 5 13,3 6 250 93,4 99,9 99,3
6 13,3 6 260 96,2 99,9 99,4
7 13,3 6 270 97,8 99,9 99,5
8 20,0 6 270 75,8 99,9 99,6
9 20,0 6 315 95,3 99,9 99,5
10 40,0 6 360 91,9 99,9 99,5
Beispiel 4
Das Beispiel zeigt die Aktivität von mit Beryllium modifi-
909881/0805 -13 -
zierter kristalliner Kieselsäure TRS-27 mit einer Protonen-Konzentration von 1,5 x 10 mÄq/g Katalysator.
In den in Beispiel 1 beschriebenen Katalysator wurden 2 ml TRS-27 Katalysator mit einer Korngröße von 0,177 bis 0,59 mm gegeben.
Der TRS-27 Katalysator war wie in Beispiel 1 angegeben hergestellt worden durch Umsetzung von 40 g Tetraäthylorthosilicat mit 100 ml einer 20 %±gen (Gew.) wässrigen Lesung von Tetra-'propylammoniumhydroxid und 4 g Be(NO^)2 χ 4H2O in 80 ml Äthanol. Das Gemisch wurde 17 Tage auf 155°C gehalten.
Das bei 1200C getrocknete Produkt erwies sich bei der röntgenographischen Untersuchung als kristallin. Das Röntgen.diagramm ist in Fig. 2 angegeben.
Die chemische Analyse der bei 55O°C getrockneten Probe ergab die folgenden Werte:
SiO2 92,68·Gew.-% BeO 3,2 Gew.-% Na2O 0,02 Gew.-%
Glühverlust bei 11000C : 4,1 % Molverhältnis Si02/Be0 : 12.
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet. Nach 2 Stunden langem Erhitzen auf 550 C in einem Strom von trockenem Stickstoff zur Entfernung von Wasser aus dem Katalysator wurde der Methyltert.butyläther unter den in Tab. V angegebenen Bedingungen eingeleitet. In der Tabelle sind auch die erhaltenen Ergebnisse angegeben.
- 14 909881/0805
Tabelle V TRS-27 Katalysator
Ansatz Raumge- Druck Ofenschwindigk. (bar) temp. LHSV
( 0O
Umwandl. Ausbeute an von Methyl- Methanol Isobuten tert.butyläther
1 2 6 180 73,8 99,9 100
2 2 6 195 94,2 99,9 99,5
3 2 6 205 98,7 99,9 99,5
4 2 6 220 99,7 99,8 99,5
5 2 6 240 100 99,6 99,2
6 5 6 230 84,0 99,9 99,6
7 5 6 255 99,8 99,9 99,5
8 5 6 270 99,8 99,9 99,5
9 5 6 300 99,9 99,5 99,2
10 7,5 6 300 99,9 99,4 99,2
11 15 6 300 95,6 99,7 99,1
12 30 6 300 77,3 99,9 99,1
13 30 6 355 ' 98,4 99,8 99,1
14 75 6 380 93,4 99,8 99,1
15 75 6 395 96,4 99,8 99,1
Beispiel 5
Dieses Beispiel zeigt die Aktivität einer mit Aluminium
modifizierten kristallinen Kieselsäure TRS-57 mit einer Wasser-
—1 stoff-Ionen-Konzentration von 1,5 x 10 mAq/g.
Der TRS-57 Katalysator wurde entsprechend Beispiel 1 hergestellt, wobei 240 g Tetraäthylorthosilicat, 250 mg Al (NO,), χ 9HpO in 150 ml abs. Äthanol eine Lösung von 81 g Triäthanolamin in 150 ml destilliertem Wasser und 21' g Natriumhydroxid mit ei-
809881/0805
- 15 -
ander umgesetzt wurden.
Es wurde 7 Tage lang eine Temperatur von 194°C aufrechterhalten.
Das bei 1200C getrocknete Produkt erwies sich "bei der röntgenographischen Untersuchung als kristallin. Das Röntgendiagramm ist in Fig. 3 angegeben.
Die chemische Analyse der so erhaltenen Probe ergab die 'folgende Zusammensetzung:
SiO2 : 96,2 Gew.-# Al2O3 : 0,2 Gew.-JS Na2O : 0,05 Gew.-%
Gewichtsverlust bei 11000C : 3,55 % Molverhältnis SiO2Al2O3 : 816
Die spezifische Oberfläche nach dem BET-Verfahren betrug
2 —1
344 m /g und die Wasserstoff-Ionen-Konzentration 1,5 x 10 mÄq/g,
Das so erhaltene kristalline Pulver wurde nach Zugabe von 10 % kolloidaler Kieselsäure als Bindemittel extrudiert, wobei die erhaltenen Stücke eine Länge von 4 mm und einen Durchmesser von 3 mm besaßen. Diese wurden nach 4 Stunden langem Brennen bei 5000C in den Reaktor gegeben. In einen rohrförmigen Reaktor mit einem Innendurchmesser von 20 mm wurden 40 ml des wie oben hergestellten Katalysators gegeben. Der Methyl-tert.butyläther wurde mit Hilfe einer Meßpumpe in den Reaktor geleitet, nachdem er durch Durchleiten durch ein erhitztes Rohr mit einem Innendurchmesser von 4 mm und einer Länge von 1m vorerhitzt worden war. Die Temperatur in dem Vorerhitzer und dem Reaktor wurde mit Hilfe eines Heizbades mit Thermostat, enthaltend ein Siliconöl ge-
909881/0805 Λ,
-Id-
292Λ869
regelt. Hinter dem Reaktor war ein Prüfventil angeordnet, daß auf 6 bar geeicht war und ein System zur Entnahme von Produkten, das in Trockeneis gekühlt wurde.
Das Ausgangsprodukt wurde mit den in Tabelle VI angegebenen Raumgeschwindigkeiten und bei den angegebenen Badtemperaturen eingeleitet.
5 6 Tabelle VI Ausbeute an
Methanol Isobuten
9 99,8
10 6 Ofen-
temp.
Umwandl.
von Methyl-
tert.butyl-
äther
/ / \
ι O/ ι '
V /" /
99, 9 99,8
30 6 150 90,9 99, 9 99,8
Ansatz Raumge- Druck
schwindigk. (bar)
LHSV
60 6 160 90,6 99, 9 99,8
1 150 6 290 97,9 99, 9 99,8
2 Beispiel 6 (Vergleich) 340 94,7 99,
3 390 94,6
4-
5
Dieses Beispiel zeigt die Aktivität bei der Zersetzung von
VIethyl-tert.butyläther mit einer handelsüblichen Kieselsäure für .Wirbelbetten (fluid beds) mit einer spezifischen Oberläche '/on 419 m /g und den folgenden Gehalten:
Natriumoxid Aluminiumoxid Sulfate
Protonenkonzentration
0,08 Gew.-%
0,03 " 0,14 " 4,8 χ 10"3 mÄq
In den in Beispiel 1 beschriebenen Reaktor wurden 4 ml eines Katalysators mit einer Korngröße von 0,149 bis 0,59 mm gegeben.
809881/0805
- 17 -
- vr-
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, wobei nach 2 Stunden langem Erhitzen auf-50O0C in einem Strom trockenen Stickstoffs zur Entfernung des in dem Katalysator festgehaltenen Wassers Methyl-tert.butyläther mit einer Fließgeschwindigkeit von 8 ml/h, d.h. einer Raumgeschwindigkeit LHSV von 2, bei den in Tabelle VII angegebenen Temperaturen eingeleitet wurde. In dieser Tabelle sind auch die Versuchsergebnisse angegeben.
Tabelle VII Katalysator: handelsübliche Kieselsäure
Ansatz Raumge- Druck Ofenschwindigk. (bar) temp.
■Umwandl. Ausbeute an von Methyl- Methanol Isobuten
LHSV 6 (0C) tert.butyl-
äther
I 0' I
ν /0 y
( * ) ( % )
1 2 6 195 47,8 99,7 98,2
2 2 6 215 71,6 99,3 98,4
3 2 6 225 78,5 99,0 98,9
4 2 6 240 .83,6 98,5 99,0
5 2 7 (Vergleich) 255 89,8 98,0 99,0
Beispiel
Dieses Beispiel zeigt die Aktivität bei der Zersetzung von Methyl-tert.butyläther einer pelletförmigen handelsüblichen Kie-
seisäure mit einer spezifischen Oberfläche von 147 m /g und den folgenden Gehalten:
Natriumoxid Aluminiumoxid Sulfate
Protonenkonzentration
0,36 Gew.-% 0,48 " 0,4 "
_4 .. , 1 χ 10 mAq/g
- 18-
909881/0805
In den in Beispiel 1 beschriebenen Reaktor wurden 4 ml eines auf eine Korngröße von 0,177 bis 0,59 mm vermahlenen Katalysator gegeben.
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, wobei nach 2 Stunden langem Erhitzen auf 500°C in einem Strom trockenen Stickstoffs zur Entfernung des in dem Katalysator festgehaltenen Wassers Methyl-tert.butyläther mit einer Geschwindigkeit von 8 ml/h, entsprechend einer Raumgeschwindigkeit LHSV von 2 eingeleitet wurde, wobei die Ofentemperaturen 210 bzw. 3000C be-'trugen, wie in Tabelle VIII angegeben. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle VIII angegeben.
Tabelle VIII
Katalysator: Pelletförmige handelsübliche Kieselsäure Umwandl. Ausbeute an ( % )
Ansatz Raumge- Druck Ofen- von Methyl- Methanol Isobuten 90, ,6
schwindigk. (bar) t emp. terf.bütyl- 96S Λ
LHSV äther
( % ) I
(uc) 2,6 99,
1 2 6 210 43,1 99.
2 2 6 300
Beispiel 8 (Vergleich)
[ % )
,9
,9
Dieses Beispiel zeigt die Aktivität bei der Zersetzungsreak tion von Methyl-tert.butyläther einer extrudierten handelsüblichen Kieselsäure mit einer spezifischen Oberfläche von 111 m /g und den folgenden Gehalten:
Natriumoxid
Aluminiumoxid
Sulfate
Protonenkonzentration
0,45 Gew.-% 0,52 " 0,4 !t 1,1 χ 10 mÄq/g
809881/0606
- 19 -
In den in Beispiel 1 beschriebenen Reaktor wurden 4 ml Katalysator gegeben, der auf eine Korngröße von 0,177 bis 0,59 mm vermählen war.
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, wobei nach 2 Stunden langem Erhitzen auf 500 C in einem Strom trockenen Stickstoffe zur Entfernung des in dem Katalysator festgehaltenen Wassers, Methyl-tert.butyläther mit einer Geschwindigkeit von 8 ml/h entsprechend einer Raumgeschwindigkeit LHSV von 2 eingeleitet wurde. Die Ofentemperaturen betrugen 210 bzw. 315°C wie in Tabelle IX angegeben.
Tabelle IX
Katalysator: exdrudierte Raumge- Druck
schwindigk. (bar)
LHSV
handelsübliche Kieselsäure Umwandl.
von Methy1-
tert.butyl-
äther
( % )
Ausbeute an
Methanol Isobuten
UD UD 97,
98,
Ansatz 2 6
2 6
Ofen-
temp.
(0C)
18,5 99,
99,
1
2
Beispiel 9 (Vergleich) 210
315
,0
,2
Dieses Beispiel zeigt die Aktivität bei der Zersetzungsreaktion von Methyl-tert.butylähter eines handelsüblichen SiIi- cagels in Granulatform mit einer spezifischen Oberfläche von
ο
400 m /g und den folgenden Gehalten:
Natriumoxid Aluminiumoxid Calciumoxid Protonenkonzentration
0,06 Gew.-% 0,10 " 0,03 " 1 χ 10~3mÄq/g
909881/0805
-20' -
In den in Beispiel 1 beschriebenen Reaktor wurden 4 ml Katalysator gegeben, der vorher über Nacht bei 500°C entwässert und auf eine Korngröße von 0,177 bis 0,59 vermählen worden war.
Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, wobei nach weiterem zweistündigen Erhitzen auf 500 C unter einem Strom trokkenen Stickstoffs zur Entfernung des restlichen Wassers von dem Katalysator Methyl-tert.butyläther mit einer Geschwindigkeit von 8 ml/h, entsprechend einer Raumgeschwindigkeit LHSV von 2 eingeleitet wurde. Die Ofentemperaturen sind zusammen mit den erhaltenen Ergebnissen in Tabelle X angegeben.
Tabelle X Katalysator: Kieselsäuregranulat
Ansatz Raumge- Druck Ofenschwindigk. (bar) temp. LHSV
(0C)
Umwandl.
von Methyltert.butyl
äther
Ausbeute an Methanol Isobuten
2 2 2 2
6 6 6 6
210 225 250 260
49,4
64,4
79,2
84,8
99,8 99,6 98,8 98,1
98,9 98,4 97,9 98,9
6224
609881/0805

Claims (7)

Patentansprüche
1. ) Verfahren zur Herstellung von tert.-Olefinen durch Erhitzen der entsprechenden Alkyl-tert.alkyläther in Gegenwart eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet , da man als Katalysator eine kristalline Kieselsäure mit einer großen spezifischen Oberfläche, entsprechend der Formel 0-1 Mn
. 1 SiOo, in der MnO das Oxid eines Metalls das in das Silicatgitter eintreten und ein Siliciumatom ersetzen kann oder als Salz von Polykieselsauren, bedeutet und/oder eine mit Aluminiumoxid modifizierte Kieselsäure, entsprechend der allgemeinen Formel
0,0006 - 0,0025 Al2O3 . 1 SiO2
verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze ich n e t , daß die kristallin« Kieselsäure mit der hohen spezifischen Oberfläche die allgemeine Formel
1 SiOn
0,0001 - 1 MnO.
besitzt.
909881/08ÖS
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das metallische Kation, das die Siliciumatome im Gitter ersetzen kann, ausgewählt ist aus der Gruppe der Elemente, die mindestens teilweise amphoter sind wie Chrom, Beryllium, Titan, Vanadium, Mangan, Eisen, Kobalt, Zink, Zirkon, Rhodium, Silber, Zinn, Antimon und Bor.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kristalline Kieselsäu-
6 η ^ 7 τ_ί*ΐ ^cPiG ?
ßerflache von mehr als 150 m /g und besonders von
200 bis 500 m2/g besitzt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der tert.-Alkyläther unter einem Druck von 1 bis 10 bar bei einer Temperatur bis zu 500 C, Vorzugs1
gebracht wird.
500 C, vorzugsweise im Bereich von 130 bis 350°C zur Reaktion
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Reaktion mit einer Raumgeschwindigkeit LHSV von 0,5 bis 200, vorzugsweise von 1 bis 50 durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß man von Methyl-tert.butyläther ausgeht.
909881/08ÖS
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