DE69404011T2 - Herstellung von Ethyl-tert-Butylether unter Verwendung von Pentasilzeolitkatalysatoren - Google Patents

Herstellung von Ethyl-tert-Butylether unter Verwendung von Pentasilzeolitkatalysatoren

Info

Publication number
DE69404011T2
DE69404011T2 DE69404011T DE69404011T DE69404011T2 DE 69404011 T2 DE69404011 T2 DE 69404011T2 DE 69404011 T DE69404011 T DE 69404011T DE 69404011 T DE69404011 T DE 69404011T DE 69404011 T2 DE69404011 T2 DE 69404011T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tert
etbe
zeolites
catalyst
ethanol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69404011T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69404011D1 (de
Inventor
Pei-Shing Eugene Dai
John Frederick Knifton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huntsman Corp
Original Assignee
Texaco Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texaco Chemical Co filed Critical Texaco Chemical Co
Publication of DE69404011D1 publication Critical patent/DE69404011D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69404011T2 publication Critical patent/DE69404011T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01Preparation of ethers
    • C07C41/09Preparation of ethers by dehydration of compounds containing hydroxy groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

  • Diese Erfindung betrifft die Synthese von Alkyl-tert.-alkylether unter Verwendung von Pentasilzeolith-Katalysatoren. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Ethyl-tert.-butylether (ETBE) in einer Stufe durch die Reaktion von tert.-Butanol und Ethanol in der Gegenwart eines Katalysators, der einen Pentasilzeolithen umfaßt, spezifisch einen mit einem Si/Al-Verhältnis im Bereich 30-350 und vorzugsweise einem Si/Al-Verhältnis im Bereich 50- 150, fakultativ mit einem Bindemittel, das im wesentlichen aus einem Oxid aus Gruppe III oder IV des Periodensystems besteht. Die Erfindung ist insbesondere darin vorteilhaft, daß die Pentasilzeolithe hohe Aktivität während der Methyl-tert.-butyllether-Synthese aus Methanol und tert.-Butanol oder Ethyltert.-butylether-Synthese aus Ethanol plus tert.-Butanol zeigen und zusätzlich die Cosynthese von Isobutylen und Diisobutylen ermöglichen.
  • Es ist gut bekannt, daß ein Druck besteht, aus Gründen der öffentlichen Gesundheit und des Umweltschutzes Bleiverbindungen aus Treibstoffen zu eliminieren. Obgleich die Spezifikationen für neuformulierte Benzine die vom United States EPA festgesetzt worden sind, im Jahre 1995 in Kraft treten werden, wurden im November 1992 Standards in Kraft gesetzt, die fordern, daß während des Winters in Nicht-Zielgebieten der Vereinigten Staaten Benzin wenigstens 2,7 Gew.-% Sauerstoff enthält. Wenn der Bundesstandard der Luftqualität für CO nicht bis zu einem spezifizierten Zieldatum erreicht würde, würde der minimale Sauerstoffgehalt auf 3,1 % steigen. Überdies wurde, beginnend im Sommer 1992, der maximale Mischungs-Reid-Dampfdruck (Brvp) aller Benzine auf 0,06 MPa (9,0 psi) festgesetzt. Da sauerstoffhaltige Verbindungen nicht nur als Benzinmischkomponenten, Streckmittel, Oktanzahlverstärker und als Schlüsselinhaltsstoffe für die Verringerung der Emissionen von CO und VOCs (flüchtigen organischen Verbindungen) verwendet werden, wird erwartet, daß die Nachfrage nach sauerstoffhaltigen Verbindungen in den kommenden Jahren enorm ansteigen wird. Siehe F. Cunill, et al., "Effect of Water Presence on Methyl tert- Butyl-Ether and Ethyl tert-Butyl Ether Liquid-Phase Synthesis". IND. ENG. CHEM. RES. 1993, 32, 564-569.
  • Von allen sauerstoffhaltigen Verbindungen werden von Raffinerien die tertiären Ether, wie etwa Methyl-tert.-butylether (MTBE), Ethyl-tert.-butylether (ETBE) und tert.-Amylmethylether (TAME) niedriger siedenden Alkoholen vorgezogen. Sie haben niedrigeren Mischungs-Reid-Dampfdruck (BRvp), niedrigere latente Verdampfungswärmen und niedrigere Läslichkeiten in Wasser. Der häufigste heutzutage verwendete Ether ist MTBE mit einer Produktion von etwa 25 Millionen Tonnen. ETBE wird jedoch attraktiver, da der Preis für Methanol im Verhältnis zu Benzin steigt. Es kann aus Ethanol aus nachwachsenden Quellen hergestellt werden, im Gegensatz zu Methanol, das aus Erdgas gewonnen wird, und seine Verwendung würde helfen, den Treibhauseffekt zu mildern, aaO, S. 564.
  • Zusätzlich übertrifft ETBE MTBE als ein Oktanzahlerhöher und sein BRvp beträgt nur 0,03 MPa (4 psi), was ihn attraktiver macht für BRvp-Gemische, bei denen an einigen Orten während des Sommers weniger als 0,05 MPa (8 psi) gefordert werden. Daher planen eine Anzahl von U.S.-Staaten und europäischen Ländem, ETBE aus Bioethanol herzustellen.
  • Gegenwärtig wird TAME, das üblicherweise in MTBE-Raffinerieeinheiten hergestellt wird, wenn C&sub5;-Olefine in den Zufuhrstrom gelenkt werden, nicht als Rivale für MTBE oder ETBE angesehen.
  • Der hauptsächliche Nachteil von tertiären Ethern besteht darin, daß sie Aldehyd-Emissionen beträchtlich erhöhen, die unter EPA-Bestimmungen stehen und bis 1995 um 15 % sinken müssen. Man glaubt, daß dieser Nachteil weitgehend durch Vermischen der tertiären Ether mit tertiären Alkoholen umgangen werden könnte. Tertiärer Butylalkohol (TBA) hat eine sehr niedrige atmosphärische Reaktivität und niedrige Aldehyd-Emissionen, da keine Wasserstoffe in der Kohlenstoffbindung zu Sauerstoff enthalten sind.
  • Es ist in der Technik bekannt, ETBE oder MTBE durch Reaktion von Isobutylen mit entweder Ethanol oder Methanol herzustellen, was zur Bildung von ETBE bzw. MTBE führt. Die Reaktion wird normalerweise in flüssiger Phase mit relativ milden Bedingungen durchgeführt. Das Isobutylen kann aus verschiedenen Quellen erhalten werden, wie etwa Naphtha-Cracken und katalytisches Cracken. Der resultierende Reaktionsproduktstrom enthält den gewünschten MTBE oder ETBE sowie nicht-umgesetztes Isobuten und andere C&sub4;-Kohlenwasserstoffe und Methanol oder Ethanol
  • Eine Anzahl von U.S.-Patenten und veröffentlichten Europäischen Patentanmeldungen von Texaco Chemical Co. offenbaren Verfahren zur Herstellung von Alkyl-tert.-alkylethern, einschließlich MTBE und ETBE, in einer Stufe, aus tert.-Butanol statt Isobutylen. EP-A-0333078 offenbart eine solche Reaktion, die einen Katalysator verwendet, der ausgewählt ist aus sauren Aluminiumoxiden, sauren Siliciumdioxiden oder Kombinationen derselben und Zeolithen, die Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid enthalten, und sauren Tonmineral-Katalysatoren. Solche an Siliciumdioxid reiche Zeolithe werden für die Herstellung von MTBE offenbart.
  • In US-A-4,822,921 (Texaco Chemical Co.) wird ein Verfahren zur Herstellung von Alkyl-tert.-alkylethern beschrieben, welches umfaßt, daß ein primärer C&sub1;-C&sub6;-Alkohol mit einem tertiären C&sub4;- C&sub1;&sub0;-Alkohol über einem Katalysator zur Reaktion gebracht wird, der einen mit Phosphorsäure impragnierten inerten Träger um-
  • US-A-5,081,318 (Texaco Chemical Co.) offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Alkyl-tert.-alkylethern durch Reaktion eines primären C&sub1;-C&sub6;-Alkohols mit einem tertiären C&sub4;-C&sub1;&sub0;-Alkohol über einem Katalysator, der einen mit Fluorsulfonsäure modifizierten Zeolithen umfaßt.
  • Mit Fluorphosphorsäure modifizierte Zeolithe werden eingesetzt in EP-A-594283 (Texaco Chemical Co.), um Alkyl-tert.-alkylether herzustellen.
  • Andere Entgegenhaltungen aus dem Stand der Technik, die MTBE und ETBE als Produkte offenbaren, erfordern üblicherweise zwei Stufen statt einer und verwenden Isobutylen als einen Reaktanten.
  • Zum Beispiel wird in US-A-4,334,890 ein gemischter C&sub4;-Strom, der Isobutylen enthält, mit wäßrigem Ethanol zur Reaktion gebracht, um eine Mischung aus Ethyl-tert.-butylether (ETBE) und tertiärem Butylalkohol (tBA) zu bilden.
  • US-A-5,015,783 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Ethern, einschließlich ETBE, welches umfaßt, daß ein Zufuhrstrom einer Veretherungszone zugeleitet, der Ablaufstrom aus der Veretherungszone einer Destillationskolonne zugeleitet wird, und umfaßt weiter das Kühlen des Überkopf-Stromes, das Kochen unter Rückfluß und die Rückführung.
  • Pentasilzeolithe
  • Die charakteristischen Strukturen von katalytisch wichtigen Molekularsieb-Zeolithen sind diskutiert in "Molecular Sieve Catalysts," von J. Ward, Applied Industrial Catalysis, Vol 3, Ch. 9, S. 271 (1984). Molekularsieb-Zeolithe, die am detailliertesten untersucht worden sind, sind diejenigen, die industrielle Anwendung gefunden haben, nämlich X, Y, Mordenit, die Pentasil-Typen und Erionit.
  • Die Pentasil-Famihe der Zeolithe enthält eine sich fortsetzende Reihe, von der ZSM-5 und ZSM-11 die Endpunkte markieren. Siehe T. E. Whyte et al. "Zeolite Advances in the Chemical and Fuel Industries: A Technical Perspective," CATAL. REV.-SCI. ENG., 24, (4) , 567-598 (1982).
  • Der Artikel von J. W. Ward, aaO., stellt einen hervorragenden Überblick von Zeolithen vom Pentasil-Typ dar. Die Pentasile besitzen üblicherweise ein Si/Al-Verhältnis von mehr als 10. Eine detailliertere Beschreibung von Pentasilzeolithen folgt unter der "Beschreibung des Katalysators".
  • Ein guter Überblick von Anwendungen für Zeolithe, einschließlich Zeolithe vom Pentasil-Typ, ist in einem Artikel zu finden mit dem Titel "Zeolite Catalysts Face Strong Industrial Future", European Chemical News, 10. Juli 1989, S. 23. Zum Beispiel wird manchmal H-ZSM-5 mit mittlerer Porengröße zu einem Zeolith-Y-Katalysator zum katalytischen Cracken zugegeben, um den Aromatengehalt und damit die Motoroktanzahl der Benzinfraktion zu erhöhen.
  • Im Stand der Technik ist berichtet worden, daß Methyl-tert.- butylether aus Isobutylen über Zeolith-Katalysatoren hergestellt werden könnte.
  • P. Chu et al. berichten über Ergebnisse einer Studie in "Preparation of Methyl tert-Butyl Ether (MTBE) over Zeolite Catalysts", IND. ENG. CHEM. RES., 26, 365 (1987). Sie berichteten, daß ZSM-5 und ZSM-11 als hochselektive Zeolith-Katalysatoren für die Herstellung von MTBE aus Isobutylen identifiziert worden sind. Verglichen mit dem herkömmlichen kommerziellen Katalysator, Amberlyst-15-Harz, sind die Pentasilzeolithe thermisch stabil, geben keinen sauren Ablauf und sind weniger empfindlich gegenüber dem Verhältnis von Methanol zu Isobuten. Man glaubt, daß die hervorragende Selektivität durch die Größe ihrer Porenstruktur bewirkt wird, die leichten Zugang für Methanol und beschränkten Zugang für Isobuten bereitstellt. Im Gegensatz dazu erwiesen sich Zeolithen mit kleinen Poren, wie etwa synthetisches Ferrierit, als inaktiv. Es wurde nicht erwartet, daß Zeolithe mit großen Poren, wie etwa Mordenit mit hohem Siliciumdioxid-Gehalt und Zeolith-Beta, Formselektivität zeigen.
  • Es besteht ein Bedürfnis nach der Umwandlung von tertiären Alkoholen, die in entsprechende Ether umgewandelt werden sollen, unter Verwendung von langlebigen Katalysatoren bei mäßigen Temperaturen. Insbesondere würde es einen deutlichen Fortschritt in der Technik darstellen, wenn tert.-Butanol, statt Isobutylen, in Methyl-tert.-butylether oder Ethyl-tert.-butylether über einem Katalysator umgewandelt werden könnte, der verlängerte Lebensdauer und gute Umsätze bei mäßigen Temperaturen zeigte.
  • Der verfügbare Stand der Technik scheint nicht die Verwendung eines Zeolithen vom Pentasil-Typ für die Synthese von MTBE oder ETBE unter Verwendung von tert.-Butanol zu lehren. Weder schlägt er die Möglichkeit der Phasentrennung bei Temperaturen von mehr als 160ºC vor, noch die Cosynthese von Isobutylen zusammen mit MTBE und ETBE.
  • Gemäß bestimmten seiner Aspekte umfaßt das neuartige Verfahren dieser Erfindung zur Herstellung von Alkyl-tert.-alkylethern, insbesondere Ethyl-tert.-butylether (ETBE), aus tertiären und primären Alkoholen, z.B. aus tertiärem Butylalkohol und Ethanol, in einer Stufe die Reaktion des tertiären Alkohols und des primären Alkohols in der Gegenwart eines Katalysators, der Pentasilzeolith mit einem Molverhältnis von Siliciumdioxid zu Aluminiumoxid im Bereich von 50:1 bis 150:1 umfaßt, fakultativ mit einem Bindemittel aus Gruppe III oder IV des Periodensystems, bei einer erhöhten Temperatur und mäßigem Druck.
  • Typische Ablaufkonzentrationen von etwa 41 % bzw. 28 % sind erreicht worden und Umsatzniveaus von tertiärem Alkohol (bei Verwendung von tert.-Butanol) von 68 % bzw. 59 % bei 120ºC. Die höchste Veretherungsaktivität wird bei 120ºC realisiert.
  • Die Herstellung des Produktes dieser Erfindung kann typischerweise durch Reaktion von tertiärem Butylalkohol und Ethanol in der Gegenwart eines Pentasilzeolithen mit einem Bindemittel durchgeführt werden. Die Veretherung wird in einer Stufe durchgeführt und der Katalysator umfaßt einen Pentasilzeolithen mit einem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Verhältnis im Bereich von 50-150 mit 1 % bis 40 % Bindemittel aus Gruppe III oder IV.
  • Die Reaktion kann veranschaulicht werden durch das Folgende, wo R eine Ethylgruppe darstellt:
  • Im allgemeinen können die Coreaktanten Ethanol und tert.-Butanol in jedem Verhältnis gemischt werden, um den gewünschten Ethyl-tert.-butylether (ETBE) zu erzeugen, aber vorzugsweise sollte das Molverhältnis von Alkanol zu tert.-Butanol (tBA) in der Chargenmischung zwischen 10:1 und 1:10 liegen, wenn die Ausbeute an gewünschtem Ether maximiert werden soll. Um maximale Selektivität zu ETBE zu erreichen und optimalen Umsatz pro Durchgang, ist ein überschuß an Methanol oder Ethanol in der flüssigen Charge wünschenswert. Das bevorzugte Molverhältnis von Alkanol zu tertiärem Butanol beträgt von 1:1 bis 5:1.
  • Unter bestimmten Umständen kann es besonders wünschenswert sein, daß der TBA-Umsatz hoch genug (z.B. 60 % oder mehr) ist, so daß sich die Rohprodukt-Mischphase in eine an Isobutylen/ ETBE-Produkt reiche Phase und eine schwerere wäßrige Ethanolphase trennt. Die Phase, die ETBE und Isobutylen enthält, enthält im wesentlichen kein Diisobutylen. Vorzugsweise würde eine solche Produktphasentrennung bei einer Veretherungstemperatur erreicht werden, die so niedrig wie möglich ist, aber sie wird insbesondere im Bereich 160º-200ºC beobachtet.
  • Die Synthese von Gl. 1 kann ebenfalls durchgeführt werden, wenn die Reaktanten tert.-Butanol und Ethanol mit bestimmten anderen Komponenten vermischt werden, einschließlich Wasser, Ketonen, wie etwa Aceton (Ac&sub2;O) und Methylethylketon (MEK), Peroxiden und Hydroperoxiden, wie etwa Di-tert.-butylperoxid (DTBP), Allyl-tert.-butylperoxid (ATBP) und tert.-Butylhydroperoxid (TBHP), sowie Estern, wie etwa tert.-Butylformiat (TBF). Typischerweise macht jede aus besagten Klassen von Komponenten weniger als 10 % der Gesamtchargenmischung aus.
  • Obgleich nicht innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung, kann das vorliegende einstufige Verfahren auch auf die Herstellung anderer Alkyl-tert.-alkylether angewendet werden. Zum Beispiel kann besagtes Verfahren auf die Reaktion eines primären C&sub1;-C&sub6;-Alkohols (ROH in Gl. 1), wie etwa Methanol, Ethanol, n-Propanol und n-Hexanol, mit einem tertiären C&sub4;-C&sub1;&sub0;- Alkohol, wie etwa zum Beispiel tertiärem Butanol und tertiärem Amylalkohol, angewendet werden. Die Reaktion von Methanol und tert.-Butanol würde Methyl-tert.-butylether (MTBE) liefern, während die Reaktion von Methanol mit tertiärem Amylalkohol (2-Methyl-2-butanol) dann Methyl-tert.-amylether (TAME) liefern würde. Alternativ könnte eine Mischung von Alkoholen, z.B. eine Mischung von C&sub1;-C&sub5;-Alkoholen, zur Reaktion gebracht werden, um eine Mischung von Alkyl-tert.-alkylethern zu ergeben.
  • Beim modifizierten Katalysator der vorliegenden Erfindung wurden gute Ergebnisse unter Verwendung bestimmter kristalliner Aluminosilicat-Zeolithe, fakultativ mit einem Bindemittel, als Katalysatoren für die in Gl. 1 dargestellte Reaktion realisiert. Besonders wirksam war die isostrukturelle Gruppe der Pentasilzeolithe.
  • Wie erwähnt, liefert Ward, aaO., S. 271, einen überblick über die Struktur der Pentasile. Diese Zeolithe haben, ebenso wie Silicalit, SiO&sub2;-Al&sub2;O-Verhältnisse von mehr als 10. Silicalit, ZSM-5, ZSM-11 und verwandte Materialien haben Strukturen mit Zehnring-Kanalsystemen im Gegensatz zu den achtgliedrigen Zeolithen, wie etwa Zeolith A und Erionit, und den zwölfgliedrigen Systemen, wie etwa die Zeolithe X und Y.
  • Pentasilzeolithe sind hydrophob verglichen mit A-, X- und Y- Zeolithen. ZSM-5 hat orthorhombische Elementarzellen, wohingegen ZSM-11 tetragonal ist.
  • Die Pentasil-Strukturen sind sehr thermo- und säurestabil. Sie werden in der Gegenwart von Ammonium-Ionen synthetisiert, die ein integraler Teil der Struktur werden. Das Erhitzen auf über 600ºC zersetzt die organischen Kationen, was die hochporöse Struktur zurückläßt
  • Die Kanalgröße von Pentasil-Materialien liegt in der Mitte zwischen zum Beispiel Erionit mit kleinen Poren und Zeolith Y mit großen Poren. Kohlenwasserstoffe, wie etwa o- und m-xylol, 1,2,4-Trimethylbenzol und Naphthalin, mit minimalen Durchmessern von etwa 6,9 Å werden langsam absorbiert, wohingegen 1,3,5-Trimethylbenzol ausgeschlossen wird. Benzol und p-Xylol diffundieren schnell in ZSM-5, während größere Moleküle, wie etwa o-Xylol, langsam diffundiert. Hoch-verzweigte Paraffine diffundieren sehr viel langsamer als normale und einfach-verzweigte.
  • Andere Zeolithe der ZSM-Reihe werden nicht als Pentasile angesehen. ZSM-21, ZSM-35 und ZSM-38 werden als Zeolithe vom Ferrierit-Typ angesehen. ZSM-20 wird als vom Faujasit-Typ angesehen und ZSM-34 wird als zur Offretit/Erionit-Gruppe gehörig angesehen.
  • Zeolithe vom Pentasil-Typ mit mittlerer Porengröße, die 10- gliedrige Sauerstoffringsysteme aufweisen, schließen zum Beispiel ZSM-5, ZSM-11, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-48 und Laumontit ein. Diese Rahmenstrukturen enthalten 5-gliedrige Sauerstoffringe und sie sind siliciumhaltiger als bisher bekannte Zeolithe. In vielen Fällen können diese Zeolithe mit einem übergewicht an Silidum und mit nur einer sehr kleinen Konzentration anderer Atome, wie etwa Aluminium, synthetisiert werden; somit können diese Zeolithe als "Silicate" angesehen werden, mit einer Gerüstsubstitution durch geringe Mengen anderer Elemente, wie etwa Aluminium. Unter den Zeolithen in dieser Gruppe haben nur ZSM-5 und ZSM-11 bidirektionale kreuzende Kanäle, die anderen haben nicht-kreuzende unidirektionale Kanäle.
  • Die Pentasile mit mittlerer Porengröße haben, im Gegensatz zu anderen Zeolithen, Poren gleichförmiger Abmessung und haben keine großen Superkäfige mit Fenstern kleinerer Größe. Man glaubt, daß dieses besondere Merkmal verantwortlich ist für ihre unüblich niedrige Neigung zur Koksbildung in durch Säure katalysierten Reaktionen. Weil den Pentasilzeolithen die Flaschenhälse in der Fenster/Käfig-Struktur fehlen, bilden sich keine Moleküle, die größer sind als die Größe des Kanals, mit Ausnahme vielleicht an den Kreuzungspunkten.
  • Die bevorzugten Formen von Pentasilzeolith sind die hochsauren Formen mit hohem Siliciumdioxidgehalt, die ein Molverhältnis von Siliciumdioxid zu Aluminiumoxid von 50:1 bis 150:1 aufweisen. Die Pentasilzeolithe, die in den Beispielen belegt sind, besitzen SiO&sub2;/Al&sub2;O&sub3;-Verhältnisse von 31:1 bis ca. 350:1, und der Vorteil des Bereiches 50:1 bis 150:1 ist zu sehen.
  • Die vorliegenden Katalysatoren können in der Gegenwart eines Bindemittels hergestellt werden, wie etwa eines Oxids der Gruppe III oder Gruppe IV, einschließlich Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid. Besagte Bindemittel können 1 % bis 40 % des gebildeten Katalysators umfassen.
  • Die Zeolithe können durch eine Vielzahl von Herstellungstechniken mit einem Bindemittel kombiniert werden. Besagte Katalysatoren können in der Form von Pulvern, Pellets, Körnern, Kügelchen, Formteilen und Extrudaten vorliegen. Die hierin beschriebenen Beispiele belegen die Vorteile der Verwendung von Extrudaten.
  • Die Reaktion kann entweder in einem gerührten Suspensionsreaktor oder in einem kontinuierlichen Durchflußreaktor mit Festbett durchgeführt werden. Die Katalysatorkonzentration sollte ausreichend sein, um die gewünschte katalytische Wirkung bereitzustellen.
  • Veretherung kann im allgemeinen bei Temperaturen von 20º bis 250ºC durchgeführt werden; der bevorzugte Bereich beträgt 80º bis 200ºC. Gute Ergebnisse werden über diesen gesamten Temperaturbereich beobachtet. Es kann jedoch bemerkt werden, daß die besten tBA-Umsatzzahlen beobachtet werden, wenn die Temperatur um 140ºC oder höher liegt. Der Gesamtbetriebsdruck kann von 0,1 bis 7,0 MPa (0 bis 1.000 psig) oder höher liegen. Der bevorzugte Druckbereich beträgt 0,45 bis 3,5 MPa (50 bis 500 psig).
  • Typischerweise wird ETBE kontinuierlich in bis zu ca. 40 Gew.- % Konzentration oder mehr im flüssigen Rohprodukt bei stündlichen Gesamtflüssigkeitsraumgeschwindigkeiten (LHSV) von bis zu 6 oder mehr und relativ milden Bedingungen erzeugt, wobei:
  • LHSV = Volumen der gesamten flüssigen Charge. die pro Stunde durch den Reaktor lauft/ Volumen des Katalysators im Reaktor
  • Umsätze von tert.-Butanol (tBA, Gew.-%) werden in den folgenden Beispielen unter Verwendung der Gleichung geschätzt:
  • (Mol-% tBA in Charge - Mol-% tBA in Produkt)/ Mol-% tBA in Charge x 100
  • Die Beispiele, die folgen, veranschaulichen die einstufige Synthese von ETBE aus tBA und EtOH unter Verwendung von Pentasilzeolithen mit einem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Verhältnis von ca. 30-350, fakultativ mit einem Bindemittel, insbesondere in der Form von Extrudaten.
  • Die beigefügten Beispiele veranschaulichen:
  • 1) In Beispiel 1 wird die Cosynthese von ETBE und Isobutylen aus tBA/Ethanol unter Verwendung von ZSM-5 veranschaulicht, wobei die Umsatzniveaus für tBA 59 % bei 120ºC und 84 % bei 160ºC betragen (siehe auch Tabelle 1).
  • 2) In Beispiel 6 wird die Cosynthese von ETBE und Isobutylen aus tBA/Ethanol unter Verwendung eines Rohausgangsmaterials, das auch meßbare Mengen Wasser, Isopropanol, Aceton und Methylethylketon enthält, veranschaulicht. Eine Studie zur verlängerten Katalysatorlebensdauer mit dieser Charge ist belegt worden (siehe Tabelle 6), wobei die Umsatzniveaus von tert.- Butanol im Bereich von ca. 50 % pro Durchgang bleiben und es im wesentlichen keine Bildung der Nebenprodukte Dusobutylen (C&sub8;H&sub1;&sub6;) oder Diethylether (DEE) gibt.
  • BEISPIEL 1
  • Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von Ethyltert.-butylether aus tert.-Butanol und Ethanol unter Verwendung eines Zeolithen vom Pentasil-Typ.
  • Die Synthese wurde durchgeführt unter Verwendung eines Rohrreaktors (13 mm Innendurchmesser, 300 mm Länge), konstruiert aus rostfreiem Stahl 316, betrieben mit Aufwärtsströmung und angebracht in einem Ofen, kontrollierbar auf ±1,0ºC, und ausgestattet mit Pumpen, die eine Durchflußkontrolle auf ≤±1 cc/h ermöglichen. Der Reaktor war auch ausgestattet mit einer Druckregulationseinheit und einer Ausstattung zur überwachung von Temperatur, Druck und Durchfluß.
  • Der Reaktor wurde zu Beginn des Experiments mit 25 cc ZSM-5- Zeolith mit einem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Verhältnis von 140, mit 20 % Aluminiumoxid-Bindemittel, als Extrudat mit einem Durchmesser von 1,6 mm beschickt. Ein Glaswollsieb wurde oben und unten im Reaktor angebracht, um sicherzustellen, daß der Katalysator im Mittelbereich bleiben würde.
  • Das Katalysatorbett wurde mit Ethanol/tert.-Butanol (1,1:1- molare Mischung) in Aufwärtsströmung, mit einer Rate von 50 cc/h, behandelt, während der Reaktor bei 120ºC gehalten wurde, mit einem Gesamtdruck von 2,07 MPa (300 psi). Proben des Rohproduktablaufes wurden periodisch on stream in Bomben aus rostfreiem Stahl 316 gesammelt und durch glc analysiert.
  • Typische Analysedaten für unter diesen Bedingungen genommene Proben sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Konzentrationen von ETBE, Isobutylen, Dusobutylen, Alkylether, Ethanol und tert.-Butanol im Reaktionsablauf wurden auch bei einer Reihe höherer Temperaturen (140º-160ºC) gemessen. Diese Daten sind ebenfalls in Tabelle 1 eingeschlossen.
  • Für Probe #2, bei 120ºC:
  • TBA-Umsatz = 59 %
  • ETBE-Selektivität = 68 %
  • Isobutylen-Selektivität = 24 %
  • Für Probe #5, bei 160ºC:
  • TBA-Umsatz 84 %
  • BEISPIEL 2
  • Unter Verwendung der Ausrüstung und unter Befolgung der Vorgehensweisen von Beispiel 1 wurde eine Probe von ZSM-5-Zeolith-Katalysator (80 % Zeolith, 20 % Aluminiumoxid) mit einem Rohausgangsmaterial aus einer 1,5:1-molaren Mischung von Ethanol und tert.-Butanol behandelt, die auch signifikante Mengen Wasser, Isopropanol (2-PROH), Aceton (Ac&sub2;O) und Methylethylketon (MEK) enthält. Veretherung wurde bei 120ºC, 2,07 MPa (300 psi), unter Verwendung einer LHSV von 2 durchgeführt.
  • Konzentrationen von jeder dieser Komponenten, plus Isobutylen, Dusobutylen, Diethylether (DEE) und ETBE, in den Produktabläufen wurden durch glc bestimmt. Typische Daten sind in der beigefügten Tabelle 2 angegeben. Uber den Zeitraum des Experimentes gab es nur geringfügige Änderungen in der Katalysatoraktivität, gemessen durch das Niveau des tert.-Butanol-Umsatzes. Typische berechnete Umsatzdaten sind wie folgt: TABELLE 1 ETBE-SYNTHESE TABELLE 2

Claims (6)

1. Ein Verfahren zum Synthetisieren von Ethyl-tert.-butylether (ETBE), welches umfaßt, daß tert.-Butanol mit Ethanol in der Gegenwart eines Katalysators zur Reaktion gebracht wird, der einen Pentasilzeolithen mit einem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnis von 50:1 bis 150:1 umfaßt, fakultativ in der Gegenwart eines Bindemittels, das im wesentlichen aus einem Oxid eines Elementes aus Gruppe III oder IV des Periodensystems besteht.
2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Pentasilzeolith ein Siliciumdioxid:Aluminiumoxid-Verhältnis von 120-150 besitzt.
3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bindemittel aus einem Oxid aus Gruppe III Aluminiumoxid ist.
4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Aluminiumoxid 1% bis 40% des gebildeten Katalysators umfaßt.
5. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ethanol und tert.-Butanol in einer molaren Menge von 10:1 bis 1:10 über besagtem Pentasilzeolith-Katalysator bei einer Temperatur von 20ºC bis 250ºC und einem Druck von 0,1 bis 7,0 MPa in Kontakt gebracht werden.
6. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Betriebstemperatur im Bereich von 140ºC bis 200ºC liegt und das Produkt eine Zwei-Phasen-Mischung aus einer an ETBE-Isobutylen-Produkt reichen Phase und einer schwereren wäßrigen an Ethanol reichen Phase umfaßt.
DE69404011T 1993-09-23 1994-09-21 Herstellung von Ethyl-tert-Butylether unter Verwendung von Pentasilzeolitkatalysatoren Expired - Fee Related DE69404011T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/125,271 US5387722A (en) 1993-09-23 1993-09-23 One-step synthesis of methyl t-butyl ether from t-butanol using pentasil zeolite catalysts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69404011D1 DE69404011D1 (de) 1997-08-07
DE69404011T2 true DE69404011T2 (de) 1997-10-16

Family

ID=22418925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69404011T Expired - Fee Related DE69404011T2 (de) 1993-09-23 1994-09-21 Herstellung von Ethyl-tert-Butylether unter Verwendung von Pentasilzeolitkatalysatoren

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5387722A (de)
EP (1) EP0645360B1 (de)
JP (1) JPH07149682A (de)
CA (1) CA2128907A1 (de)
DE (1) DE69404011T2 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5563301A (en) * 1994-11-28 1996-10-08 Texaco Development Corp. Sequential reaction of TBA and isobutylene with methanol
US5527970A (en) * 1995-02-02 1996-06-18 Texaco Chemical Inc. Synthesis of ethyl t-butyl ether from t-butanol in one step using acid catalysts
US8033996B2 (en) * 2005-07-26 2011-10-11 Adidas Ag Computer interfaces including physiologically guided avatars
CN103143382B (zh) * 2013-03-13 2014-12-10 天津市南天新材料研究中心有限公司 合成甲基叔丁基醚和甲基异戊基醚的催化剂及制备方法
CN108368016B (zh) 2015-12-28 2023-09-26 日本瑞翁株式会社 环戊基烷基醚化合物的制造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU601817B2 (en) * 1987-03-04 1990-09-20 Union Carbide Canada Limited Process for the recovery of halogenated hydrocarbons in a gas stream
DE68904918T2 (de) * 1988-03-14 1993-06-03 Texaco Development Corp Einstufiges verfahren zur herstellung von methyl-tert.butylether.
US4886918A (en) * 1988-11-07 1989-12-12 Mobil Oil Corporation Olefin hydration and etherification process employing serially staged olefin introduction
US5162592A (en) * 1991-11-25 1992-11-10 Texaco Chemical Company One-step synthesis of methyl t-butyl ether from t-butanol using multimetal-modified zeolite catalysts
US5220078A (en) * 1992-07-23 1993-06-15 Texaco Chemical Company One step synthesis of methyl t-butyl ether from t-butanol using fluorophosphoric acid-modified zeolite catalysts
US5243091A (en) * 1992-11-19 1993-09-07 Texaco Chemical Company Method for the manufacture and recovery of methyl tertiary butyl ether

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07149682A (ja) 1995-06-13
DE69404011D1 (de) 1997-08-07
EP0645360B1 (de) 1997-07-02
EP0645360A1 (de) 1995-03-29
US5387722A (en) 1995-02-07
CA2128907A1 (en) 1995-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69202883T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Alkyl-tert.alkylether unter Verwendung von Zeolithkatalysatoren.
US5166455A (en) Process for the production of tertiary alkytl ethers from FCC light naphtha
DE69319410T2 (de) Herstellung von Alkyl-tertiär-Alkylethern
DE69203016T2 (de) Synthese von Methyl-t-butylether unter Verwendung von mit Sulfaten oder Schwefelsäure behandelten Oxiden der Gruppe IV.
DE3879150T2 (de) Verfahren zur katalytischen Hydratation von Olefinen.
US5364981A (en) On-step synthesis of methyl t-butyl ether from t-butanol using platinum/palladium modified β-zeolite catalysts
DE69102419T2 (de) Umwandlung von lichten Kohlenwasserstoffen in Ether enthaltende Benzine.
DE69021496T2 (de) Integrierter Prozess zur Produktion von Diisopropylether und Benzin.
US5144086A (en) Ether production
DE69407385T2 (de) Erzeugung von Ethern aus Aceton
DE69404011T2 (de) Herstellung von Ethyl-tert-Butylether unter Verwendung von Pentasilzeolitkatalysatoren
US5550300A (en) Gradient catalyst system for the integrated production of isopropyl alcohol and diisopropyl ethers
DE69502967T2 (de) Synthese von Alkyl-Tert-Alkylethern unter Verwendung von Beta-Zeolitkatalysatoren
DE69500774T2 (de) Herstellung von Isopropylalkohol und Ethern aus Aceton
DE60001131T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen mit hoher Oktanzahl durch selektiven Dimerizierung von Isobuten
DE69416077T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Glyzerinethern
DE69301711T2 (de) Synthese von Alkyl-tert-alkylethern unter Verwendung von Betazeolithkatalysatoren
DE69400938T2 (de) Synthese von Ethyl-Tert-Butylether aus Tert-Butanol unter Verwendung von Beta-Zeolit oder mit metallen modifizierten Beta-Zeolit als Katalysatoren
DE69804167T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Diarylmethanen oder von ihren Derivaten
DE69307649T2 (de) Herstellung von Alkyl-tert.-alkyläthern unter Verwendung von phosphorsäuremodifizierten Tonkatalysatoren
DE69408958T2 (de) Isopropyl t-Butylether Herstellung ausgehend von rohem Aceton
DE69709218T2 (de) Verfahren zur Herstellung von (eines) tertiären Olefin(en) unter Verwendung eines bestimmten Katalysators
DE3874482T2 (de) Verfahren zur direkten hydratation von geradkettigen olefinen.
DE69024062T2 (de) Veretherungsprozess.
DE69213619T2 (de) Herstellung von Alkyl-Tert-Alkylethern unter Verwendung von Zeolithkatalysatoren

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee