DE3512057A1 - Verfahren zur isomerisierung von olefinen - Google Patents
Verfahren zur isomerisierung von olefinenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
dr. V. SCHMIED-KOWARZIK · dr. P. WEINHOLD · dr. P. BARZ · München
dipping. G. DANNENBERG · dr. D. GUDEL· dipl-inc. S. SCHUBERT · Frankfurt
ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT
SIEGFRIEDSTRASSE 8 ΘΟΟΟ MÖNCHEN 4O
TELEFON« (089) 335024 + 335025
TELEGRAMME: WIRPATENTE TELEXt 5215679
Case: F-516 All.
LABOFINA S.A. 33, rue de la Loi 1040 Bruxelles BELGIEN
VERFAHREN ZUR ISOMERISIERUNG VON OLEFINEN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Isomerisation von Olefinen. Sie bezieht sich insbesondere auf
ein Verfahren zur Isomerisation von n-Butenen in Isobutene.
Die gegen die Verwendung von Bleitetraethyl in Treibstoffen er griffenen Maßnahmen haben die Erdölindustrie dazu geführt, andere
Zusätze, insbesondere oxygenierte Zusätze, zu untersuchen die die Octanzahl von Treibstoffen verbessern. Von diesen Zulosätzen
sind einige als äußerst wirksam erkannt worden, insbesondere die asymmetrischen Ether und speziell der Methyl-tert*-
butylether (oder MTBE). MTBE wird aus Methanol und Isobuten hergestellt.
I5lsobuten wird auch als Ausgangsmaterial zur Herstellung anderer
wertvoller Verbindungen, wie tert.—Butylalkohol (Lösungsmittel),
tert-Butylphenol (Stabilisator), niedrig molekulare Polymerisate (Viskositätsverbesserer von Schmieröl), verwendet.
Die derzeitige Isobutenkapazität erlaubt jedoch die Her-
2ostellung ausreichender Mengen dieser Derivate nicht, um den
potentiellen Markt zu befriedigen.
Es besteht daher das Bedürfnis nach einem Verfahren, das die einfache und wirtschaftliche Herstellung von Isobuten erlaubt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von Isobuten.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung 3oeines neuen Verfahrens, das die wirtschaftliche Isomerisation
von n-Butenen in Isobuten zuläßt.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das die selektive Herstellung von Isobuten
35aus n-Butenen oder aus einer n-Butene enthaltenden Beschickung zuläßt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,
daß man eine n-Butene enthaltende Beschickung
in Anwesenheit von Wasserdampf mit einem Katalysator in Beruh rung
bringt, der aus einem kristallinen Kieselsäurepolyrnorph vom Silicalit-Typ besteht, wobei das molare Verhältnis
von Wasser:Beschickung von etwa 0,5 bis etwa 5 liegt.
Als Ausgangsbeschickung für das erfindungsgemäße Verfahren
kann man entweder praktisch reines 1-Buten oder 2-Buten oder Mischungen dieser beiden Isomeren oder auch Fraktionen verwenden,
die diese Isomeren in Mischung mit anderen Kohlenwasserstoffen enthalten. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit
Beschickungen angewendet werden, deren n-Butengehalt nur 10 Vol.-% beträgt.
Der Katalysator ist ein unmodifiziertes kristallines Kieselsäurepolymorph
vom Silicalit-Typ. Daher ist er eine praktisch reine Kieselsäure, d.h. daß diese Kieselsäure keinerlei Verunreinigung
oder keinerlei Modifizierungsmittel, mit Ausnahme von Spuren derselben, enthält. Ein Verfahren zur Herstellung
von Silicalit sowie die Struktur desselben werden in der US PS 4 061 724 beschrieben, die hiermit in die vorliegende Anmeldung
mit aufgenommen wird.
Die n-Butene enthaltende Beschickung wird in Anwesenheit von Wasserdampf mit Silicalit in Berührung gebracht. Bekanntlich
wird Silicalit als Katalysator für die Oligomerisation von Olefinen verwendet, wie dies in der US PS 4 414 423, 4 417
und 4 417 088 beschrieben wird. Es wurde jedoch überraschendem weise gefunden, daß die Anwesenheit von Wasser nicht nur die
erhöhte Lebensdauer des Katalysators verbessert, sondern insbesondere die Herstellung von Isobuten begünstigt, während die
Bildung schwerer Produkte verringert wird. Aufgrund der Anwesenheit von Wasserdampf wird die Selektivität für Isobuten um etwa
50 % erhöht, wobei die anderen Betriebsbedingungen gleich 35bleiben. Die Bezeichnung "Isobutenselektivität" bedeutet das
Gewicht an gebildetem Isobuten, berechnet auf 100 Gew.-Teile der umgewandelten Beschickung. Eine verbesserte Selektivität
wird bereits erzielt, wenn die Behandlung der Beschickung in
-£· 351205
Anwesenheit einer Wassermenge von etwa 0,5 Mol Wasser pro Mol
Beschickung durchgeführt wird. Vergleichsversuche haben auch gezeigt, daß es sehr zweckmäßig ist, ein molares Verhältnis
von Wasser!Beschickung nicht über etwa 5 aufrechtzuerhalten.
Diese obere Grenze variiert mit der Zusammensetzung der Beschickung. Das molare Verhältnis von Wasser:Beschickung liegt
vorzugsweise unter etwa 1,5, wenn die behandelte Beschickung einen Gehalt an n-Butenen von etwa 10 Vol.-% hat. Gewöhnlich
soll eine solche Wassermenge verwendet werden, daß das molare Verhältnis von Wasser!Beschickung zwischen etwa 0,5 und 3
liegt; dieses Verhältnis kann jedoch höher sein, wenn die Beschickung einen hohen Gehalt an n-Butenen hat.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr fexibel und kann in
der Gas- und/oder der Flüssigphase durchgeführt werden.
Die Reaktionstemperatur liegt gewöhnlich von etwa 300 bis 5500C. Temperaturen unter 3000C ergeben nur sehr niedrige
Ausbeuten, während Temperaturen über 5500C zu einem Abbau der
Reaktionsprodukte führen.
Im allgemeinen liegt die Temperatur von etwa 300 bis 5000C, insbesondere von etwa 320 bis 475°C.
Eine Änderung der Temperatur zwischen diesen Grenzen führt nicht zu einer wesentlichen Veränderung der Verteilung der
gebildeten Produkte.
3oDie stündliche Raumgeschwindigkeit der Reaktionsmischung, ausgedrückt
als Gewicht dieser behandelten Mischung pro Gewicht des Katalysators in einer Stunde (WHSV) kann von etwa 5
bis 150 variieren. Typischerweise hängt sie von der Zusammensetzung der Beschickung ab. Andererseits erlaubt eine hohe
35stündliche Raumgeschwindigkeit eine verbesserte Selektivität
des Verfahrens zur Bildung von Isobuten. Bei Verwendung einer im wesentlichen aus η-Buten bestehenden Beschickung wird die
WHSV zwischen etwa 5 und 100 gewählt, während mit einer etwa 10 % η-Buten enthaltenden Beschickung die WHSV von etwa
-C
351205
5 bis 20 gewählt wird.
Die Reaktion erfolgt gewöhnlich bei einem absoluten Druck, der innerhalb weiter Grenzen variieren kann und gewöhnlich zwischen
unteratmosphärischen Drucken bis 50 bar liegt.
Typische absolute Drucke betragen von 0,5 bis 20 bar.
Es ist zweckmäßig, bei nicht sehr erhöhten Drucken zu arbeiten, um die Isobutenbildung zu begünstigen.
Der Fachmann wird die Betriebsbedingungen innerhalb der oben definierten Grenzen leicht bestimmen, die als Punktion nicht
nur der Zusammensetzung der behandelten Beschickung sondern auch der gewünschten Ergebnisse zu den besten Ausbeuten führen.
Bestimmte Bedingungen, insbesondere eine hohe WHSV, begünstigen die Bildung von Isobuten bei einer niedrigen Umwandlungsrate der Beschickung. Bei diesen Bedingungen ist es zweckmä-
20ßig, das Isobuten aus den Reaktionsprodukten zu gewinnen und
letztere zurückzuführen, um sie einer weiteren Behandlung in Anwesenheit einer frischen Beschickung zu unterwerfen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann mit dem Verfah-25ren
kombiniert werden, daß in einer anderen Patentanmeldung der Anmelderin vom selben Datum mit dem Titel "Verfahren zur
Herstellung von isobuten" beschrieben wird. Bei diesem letzteren Verfahren wird eine propylenhaltige Beschickung in eine
Isobuten und n-Butene sowie andere Kohlenwasserstoffe enthal-30tende
Mischung umgewandelt. Nach wahlweiser Gewinnung des Isobutens kann die Mischung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
behandelt werden, um die Produktionsrate von Isobuten zu verbessern.
35Die folgenden Beispiele veranschaulichen das erfindungsgemäße
Verfahren, ohne es zu beschränken.
1-Buten wurde zusammen mit Wasserdampf bei einer Temperatur
von 3020C und unter einem abs. Druck von 1 bar mit einem mo-
ORiGiNAL INSPECTED
- χ'Λ.
laren Wasser:Beschickungs-Verhältnis von 3,42 und einer WHSV
von 6,22 auf Silicalit geleitet. 85,6 % des 1-Butens wurden umgewandelt, und die Selektivität in Isobuten betrug 13,33 %.
Vergleichsweise erfolgte ein ähnlicher Versuch in Abwesenheit von Wasser. Die Selektivität in Isobuten betrug nur 7,79 %.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit einem molaren Wasser:
Beschickungs-Verhältnis von 1,66 wiederholt. 85,8 % des 1-Butens wurden umgewandelt, und die Selektivität in Isobuten betrug
12,95 %.
Eine 60 Gew.-% Isobutan und 40 Gew.-% n-Butene enthaltende Be-Schickung
wurde zusammen mit Wasserdampf bei einer Temperatur von 3190C, einem abs. Druck von 2 bar, einer WHSV von 5,3 und
einem molaren Verhältnis von Wasser:Beschickung von 0,88 auf
Silicalit geleitet. 86,6 % der Butene wurden umgewandelt, und die Selektivität in Isobuten betrug 15,61 %.
Eine 49 Gew.-% n-Butene, 49,6 Gew.-% η-Butan und 1,4 Gew.-%
leichte Kohlenwasserstoffe enthaltende Beschickung wurde zusammen mit Wasserdampf bei einer Temperatur von 425°C, einem
abs. Druck von 1,6 bar, einer WHSV von 31,1 und einem molaren
25Verhältnis von Wasser!Beschickung von 1,16 auf Silicalit geleitet.
78,2 % der Butene wurden umgewandelt, und die Selektivität in Isobuten betrug 14,03 %.
Eine 49 Gew.-% n-Butene, 49,6 Gew.-% η-Butan und 1,4 Gew.-%
leichte Kohlenwasserstoffe enthaltende Beschickung wurde zusammen
mit Wasserdampf bei einer Temperatur von 3250C, einem
abs. Druck von 1,6 bar, einer WHSV von 31,4 und einem molaren Verhältnis von Wasser:Beschickung von 1,11 auf Silicalit geleitet.
79,4 % der Butene wurden umgewandelt, und die Selektivitat
in Isobuten betrug 12,5 %.
Dieses Beispiel zeigt, daß im fraglichen Temperaturbereich voi
300 bis 5000C eine Temperaturänderung praktisch keinen Einfluß
auf die Verteilung der gebildeten Produkte hat.
__ URINAL INSPECTED
Vergleichsweise wurde dieselbe Beschickung in Abwesenheit von Wasserdampf hindurchgeführt, wobei die· anderen Betriebsbedingungen
aufrechterhalten wurden, nämlich: Temperatur = 322°C; abs.Druck
5= 14,8 bar; WHSV = 33,2. 89 % der Butene wurden umgewandelt, die Selektivität in Isobuten betrug jedoch nur 5,99 %.
Dieses Beispiel zeigt, daß die Selektivität in Isobuten auf einem sehr niedrigen Wert bleibt , wenn die Reaktion in Abwe-10
senheit von Wasser durchgeführt wird.
ORIGINAL INSPECTED
Claims (1)
- „ _-- 35Τ2ΤΓ57Pa tentansprücheVerfahren zur Isomerisation von n-Butenen in Isobuten, dalurch gekennzeichnet, daß man eine n-Butene enthaltende Beschickung in Anwesenheit von Wasserdampf mit einem Katalysator in Berührung bringt, der aus einem kristallinen Kieselsäurepolymorph von Silicalit-Typ besteht, wobei das molare Verhältnis von Wasser!Beschickung von etwa 0,5 bis etwa 5 liegt.2.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von Wasser!Beschickung von etwa 0,5 Jois etwa 3 liegt.3.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 15Reaktionstemperatur zwischen etwa 300 und etwa 55O0C, vorzugsweise von etwa 300 bis etwa 5000C, insbesondere von etwa 320 bis" etwa 4750C, liegt.4.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 2oMenge der behandelten Reaktionsmischung, ausgedrückt als Gewicht pro Stunde und pro Gewicht des Katalysators (WHSV), von etwa 5 bis etwa 150, vorzugsweise voh etwa 5 bis etwa 100, liegt.255.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einem absoluten Druck von unteratmosphärischem Druck bis atwa 50 bar, vorzugsweise von etwa 0,5 bis etwa 20 bar, durchgeführt wird.
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