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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Reaktions- und Destillationsvorrichtung sowie ein Verfahren
zur Herstellung tertiären
Alkylethers durch Reaktion wenigstens eines Olefins mit einem aliphatischen
Monoalkohol, im allgemeinen im Überschuss.
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Es ist bekannt, tertiäre Alkylether
herzustellen, indem man ein Isoolefin, das im allgemeinen in einer Kohlenwasserstofffraktion
enthalten ist, mit einem aliphatischen Alkohol reagieren lässt, das
im Überschuss verwendet
wird, und zwar in Anwesenheit eines sauren Katalysators, beispielsweise
Schwefelsäure,
Fluorwasserstoffsäure,
Aluminiumchlorid oder Borfluorid oder in Anwesenheit kohlenstoffhaltiger
Materialien, welche Sulfongruppen (-SO3H) enthalten, beispielsweise
sulfonierte Kohlen, sulfonierte Phenolformaldehydharze, sulfonierte
Cumaron-Indenpolymere oder bevorzugt sulfonierte Styrol-Divinylbenzolcopolymerharze
oder andere Verbindungen, insbesondere mineralische Verbindungen,
die Sulfongruppen umfassen (beispielsweise sulfonierte Polysiloxane).
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Seit langem weiß man, dass die Reaktion zwischen
einem aliphatischen Monoalkohol und einem tertiären Olefin im Gleichgewicht
ist und dass es schwierig ist, Isoolefinumwandlungsgrade mit erhöhter Reinheit und
erhöhter
Ausbeute zu erhalten. Die klassischen Verfahren, wie sie beispielsweise
beschrieben sind in Hydrocarbon Technology International, Herbst
95, S. 21–27
umfassen einen oder mehrere Veretherungsreaktoren zu tertiären Alkylethern,
gefolgt von wenigstens einer Fraktionierungszone, im allgemeinen
Destillationszone, deren Bodenprodukt Ether ist, welcher geringstmögliche Mengen
an Polyalkohol(en) enthält.
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Aus diesem Grunde hat der Stand der
Technik vorgesehen, um die Leistungen dieser Synthese zu verbessern,
dem Hauptreaktor einen komplementären Reaktionsabschnitt hinzuzufügen, wie
dies beispielsweise beschrieben ist in der Patentschrift im Namen
der Anmelderin US-A-5.364.975. In dieser Patentschrift ist der komplementä re Reaktionsabschnitt
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
eingeschlossen in den Rückfluss
des Fraktionierungsabschnitts. Es wurde noch vorgeschlagen, beispielsweise
in der US-A-4.503.265 oder in den Patentanmeldungen WO-A-93/19.031
und WO-A-93/19.032 ein Produkt auf einem Zwischenboden des Fraktionierungsabschnitts
zu entnehmen, dieses Produkt in einen komplementären Reaktionsabschnitt zu geben
und das aus diesem komplementären
Reaktionsabschnitt stammende Produkt in den Fraktionierungsabschnitt
auf einem Niveau zu geben, das niedriger als das Entnahmeniveau
ist. Diese Realisierung bietet den Nachteil, dass ein günstiger
Destillationsbetrieb des Fraktionierungsabschnitts gestellt wird.
Ebenfalls beschrieben wurde in Hydrocarbon processing, März 1995,
Seite 114 ein Verfahren, Ethermax der Firma UOP genannt, bei dem
der Abstrom des Etherifizierungshauptabschnitts in eine Destillations-Reaktionszone gegeben
wird. Dieses Verfahren zeigt, wie nachstehend in einem Vergleichsbeispiel
gezeigt werden wird, dass eine Kolonne sehr großer Höhe notwendig wird, wenn man
sehr wesentlich die Globalleistungen verbessern will. Diese klassischen
Verfahren zur Herstellung der tertiären Alkylether werden nachstehend
in Verbindung mit den 1, 2 und 3 beschrieben.
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Eines der Ziele der vorliegenden
Erfindung besteht darin, die Hauptnachteile der im Stand der Technik beschriebenen
Verfahren zu beheben und mehrere Ausführungsformen zur Synthese von
Ethern vorzuschlagen, die es ermöglichen,
die Globalumwandlung der in den Kohlenwasserstoffschnitten enthaltenen
Isoolefine zu maximieren.
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In den durch den Reaktor R1 in den 1 bis 9 dargestellten Reaktionshauptabschnitt
führt man
die Charge ein, die gebildet wird durch ein Gemisch aus C4-, C5-,
C6- oder C7-Kohlenwasserstoffen, welche Isoolefine und wenigstens
einen aliphatischen Monoalkohol umfassen, wobei dieser im Überschuss
eingesetzt wird. Die gemischten Reaktionsteilnehmer werden mit einem
sauren Katalysator kontaktiert.
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Das aus diesem Reaktionsabschnitt
R1 stammende Produkt wird in eine Destillationszone gegeben, welche
durch die Kolonne F1 in den 1 und 2 und die Kolonne F2 in 3 dargestellt ist. In dieser
Kolonne wird er destilliert, um am Boden über die Leitung 9 einen
tertiären
Alkylether zu erzeugen, welcher so geringmögliche Mengen an Monoalkoholen
wie möglich
enthält
und am Kopf über
die Leitung 2 ein Gemisch aus reaktiven Kohlenwasserstoffen,
die nicht Reaktionsmittel sind und aliphatischen Monoalkoholen,
die durch Azeotropie mitgerissen werden. Dieser über die Leitung 2 austretende
Abstrom wird im Kondensator E1 kondensiert und über die Leitung 3 im
Ballon B1 gesammelt, aus dem er über
die Leitung 4 vermittels der Pumpe P1 aufgenommen wird.
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In dem in 1 (Patentschrift US-A-5.364.975) schematisierten
Fall wird ein Teil des aus der Pumpe P1 austretenden Abstroms über die
Leitung 10 zu einem Reaktor R2, sogenannten Abschlussreaktor,
geschickt, dessen Abstrom über
die Leitung 12 in die Kolonne F1 als Rückfluss geschickt wird, und
der Rest des Abstroms tritt als Destillat über die Leitung 6 aus.
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In der Ausführungsform, wie sie in 2 (Patentschrift US-A-4.503.265)
beschrieben ist, entnimmt man ein Produkt auf einem Zwischenboden
der Destillationskolonne zwischen dem Einführungspunkt des Abstroms aus
dem Etherifizierungsreaktor R1 und dem Kopf dieser Kolonne und gibt
dieses Produkt über
die Leitung 10 in einen Reaktor R2, dem sogenannten Abschlussreaktor,
dessen Abstrom über
die Leitung 12 in die Kolonne F1 auf einem Niveau gegeben
wird, das niedriger als das Niveau der Entnahmestelle ist. In dem
in 2 schematisierten
Fall wird ein Teil des aus der Pumpe P1 austretenden Abstroms über die
Leitung 5 in die Kolonne F1 als sogenannter Rückfluss
geschickt und der Rest des Abstroms tritt als Destillat über die
Leitung 6 aus.
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In der Ausführungsform, wie sie in 3 beschrieben ist (Hydrocarbon
processing, März
1995, S. 114) wird der Abstrom des Reaktionsabschnitts R1 in eine
Destillations-Reaktionskolonne unterhalb des ersten Katalysatorbetts
gegeben und ein Teil des aus der Pumpe P1 austretenden Abstroms
wird über
die Leitung 5 in die Kolonne F1 als sogenannten Rückfluss
geschickt und der Rest des Abstroms tritt als Destillat über die
Leitung 6 aus.
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Ein solches Verfahren erfordert jedoch
in dem in 3 schematisierten
Fall eine große
Anzahl von Reaktionszonen in der Destillations-Reaktionskolonne
F2, um erhöhte
Umwandlungen zu Isoolefinen zu erreichen und erfordert damit eine
imposante Kolonnenhöhe.
Der Erhalt erhöhter
Umwandlungen erfordert tatsächlich
eine Destillations-Reaktionskolonne, die zahlreiche Reaktionszonen
enthält.
Wenn man beachtet, dass eine einzige dieser Zonen etwa 3 Meter Höhe in der
Destillations-Reaktionskolonne
einnimmt, so wird die Endhöhe
dieser Kolonne sehr schnell limitativ. Es wäre somit interessant, wenn
man eine Umwandlung in Isoolefine nutzen könnte, die so hoch wie möglich liegt,
und dabei eine begrenzte Anzahl von Reaktionszonen in der Kolonne
beibehält
und/oder die Höhe
der Kolonne zu begrenzen. Dies ist eines der Ziele auf die die Erfindung fixiert
ist, wie beispielsweise nachstehend in Verbindung mit den 4, 5, 6, 7 und 8 beschrieben wird.
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Die vorliegende Erfindung umfasst
eine Destillations- und Reaktionsvorrichtung für die Herstellung eines tertiären Alkylethers
durch Reaktion wenigstens eines Olefins mit einem aliphatischen
Monoalkohol, umfassend:
- – einen Reaktor, ein Speisemittel
umfassend,
- – einen
Destillations-Reaktionsabschnitt, umfassend
- a. eine Destillationskolonne,
- b. eine Destillations-Reaktionskolonne, die ein Katalysatorbett
umfasst,
- c. einen komplementären
Reaktor, der ein Katalysatorbett umfasst, wobei der komplementäre Reaktor
eine Einführungs-
und eine Abzugsleitung umfasst,
- d. ein Zirkulationsmittel für
einen Abstrom aus diesem Reaktor zu dieser Destillationskolonne,
- – ein
Mittel der Zirkulation eines Abstroms vom Kopf dieser Destillationskolonne
in diese Destillations-Reaktionskolonne,
- – ein
Entnahmemittel für
das Bodenprodukt der Destillationskolonne,
wobei der
komplementäre
Reaktor gemäß einer
der folgenden Anordnungen ausgebildet ist: - a)
diese Einführungsleitung
und diese Abzugsleitung sind mit dieser Destillationskolonne verbunden
und ein Zirkulationsmittel führt
einen Bodenabstrom aus dieser Destillations-Reaktionskolonne zum
Kopf dieser Destillationskolonne,
- b) diese Einführungsleitung
und diese Abzugsleitung sind mit dieser Destillations-Reaktionskolonne
verbunden und ein Zirkulationsmittel führt einen Bodenabstrom aus
dieser Destillations-Reaktionskolonne zum Kopf dieser Destillationskolonne,
und
- c) diese Einführungsleitung
ist mit dem Boden dieser Destillations-Reaktionskolonne verbunden
und diese Abzugsleitung ist mit dem Kopf dieser Destillationskolonne
verbunden.
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Bei der Vorrichtung nach der Erfindung
kann die Destillations-Reaktionskolonne wenigstens eine Rückflusseinrichtung
umfassen. Die Rückflusseinrichtung
umfasst wenigstens ein Entnahmemittel, das am Kopf dieser Destillations-Reaktionskolonne
angeordnet ist und wenigstens eine Kondensationszone speist, wenigstens
ein Mittel zur Zirkulation eines Teils des Abstroms aus dieser Kondensationszone
zum Kopf dieser Destillations-Reaktionskolonne und wenigstens ein
Entnahmemittel für
einen anderen Teil des Abstroms aus der Kondensationszone.
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Bei der Vorrichtung nach Anordnung
a) können
die Einführungsleitung
und die Abführungsleitung
des komplementären
Reaktors aus dem gleichen Niveau dieser Destillationskolonne angeordnet
sein und das Niveau kann zwischen der Speisung dieser Destillationskolonne
und dem Kopf dieser Destillationskolonne vorgesehen sein.
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Bei der Vorrichtung gemäß Anordnung
b) sind die Einführungsleitung
und die Abzugsleitung auf ein und dem gleichen Niveau der Destillations-Reaktionskolonne
angeordnet, das Niveau kann zwischen dem Boden der Destillations-Reaktionskolonne
und der Unterseite des Katalysatorbetts vorgesehen sein, das am tiefsten
in dieser Destillations-Reaktionskolonne angeordnet ist.
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Die Einführungsleitung und/oder die
Abzugsleitung aus dem komplementären
Reaktor kann wenigstens ein Temperatursteuermittel umfassen.
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Der komplementäre Reaktor kann wenigstens
ein Speisemittel für
das Reaktionsmittel umfassen.
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Die Erfindung betrifft auch die Verwendung
der Vorrichtung nach der Erfindung zur Herstellung wenigstens eines
tertiären
Alkylethers durch Reaktion wenigstens aliphatischen Monoalkohols
und wenigstens eines Olefins, bei der:
- a) man
in diesem Reaktor wenigstens ein Olefin und wenigstens einen aliphatischen
Alkohol einführt,
- b) man am Boden der Destillationskolonne tertiären Alkylether
entnimmt,
- c) man am Kopf der Destillations-Reaktionskolonne einen Abstrom
entnimmt, der nicht umgesetzte Kohlenwasserstoffe und aliphatischen
Alkohol umfasst.
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Man kann auch zusätzlichen aliphatischen Alkohol
in den komplementären
Reaktor einführen.
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Schließlich ermöglicht beim Etherifizierungsverfahren
das Vorhandensein des komplementären
Reaktors es vorzugsweise, am günstigsten
zwei wichtige Parameter zu steuern, bei denen es sich um die Temperatur
und den Zusatz von Alkohol in diesen Abschnitt handelt, was die
Optimierung der Umwandlung oder die Ausbeute an Ethern begünstigt.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung,
wie dargestellt in den 4, 5, 6, 7 und 8, umfasst einen Fraktionierungsabschnitt
F1. Der Abstrom aus dem Boden der Destillations-Reaktionskolonne
F2 wird als Rückfluss der
Fraktionierungskolonne F1 verwendet, in diesem Fall in Anwesenheit
des Abschlussreaktors R2, wobei dieser Reaktor über einen Flüssigkeitsabzug
gespeist wird, der aus einem Entnahmeniveau der Destillations-Reaktionskolonne
F2 stammt, wobei der Abstrom aus diesem Reaktor R2 anschließend leicht
unterhalb dieses Niveaus in die Kolonne F2 wieder eingeführt wird;
oder auch der Bodenabstrom der Destillations-Reaktionskolonne F2
wird als Charge für
den Abschlussreaktor R2 verwendet, dessen Produkt dann als Rückfluss
der Fraktionierungskolonne F1 dient; oder auch dieser Reaktor wird über einen
Flüssigkeitsabzug
gespeist, der aus der Destillationskolonne F1 stammt, der Abstrom
aus diesem Reaktor R2 wird dann leicht unterhalb dieses Niveaus
in die Kolonne F1 wieder eingeführt.
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Das Verfahren nach der Erfindung
ist insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines tertiären Alkylethers
ausgehend von Isobuten und Ethanol oder anderen aliphatischen Monoalkohlen
wie Methanol, Propanol oder Isopropanol sowie die Herstellung anderer
tertiärer
Alkylether ausgehend von C4-, C5-, C6- und C7-Isoolefinen und aliphatischen
C1- bis C4-Monoalkoholen, insbesondere Methanol, Ethanol, Propanol
und Isopropanol. Somit betrifft es insbesondere die Herstellung
des Methyl-tert-butylether
(MTBE), des Ethyl-tert-butylether (ETBE) und des Methyl-tert-amylethers (TAME).
In sämtlichen
Fällen
liegt (liegen) der Alkohol (die Alkohole) im allgemeinen im Überschuss
bezogen auf das Olefin (die Olefine) vor.
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Die verwendete Charge zur Herstellung
des tertiären
Alkylethers nach dem Verfahren der Erfindung enthält im allgemeinen
wenigstens ein Isoolefin, das in der Lage ist, mit dem aliphatischen
Monoalkohol in der Etherifizierungsreaktion zu reagieren, was zu
tertiärem
Alkylether führt.
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Meist, dies ist aber nicht absolut
unerlässlich,
handelt es sich bei den behandelten Chargen um Schnitte, die aus
der katalytische Crackung und dem Cracken unter Dampf nach Fraktionierung
stammen. Entsprechend der Fraktionierung können die Chargen geringe Anteile
an Kohlenwasserstoffen enthalten, die über eine Kohlenstoffatomzahl
pro Molekül
verfügen,
die niedriger oder höher
als die der zu behandelnden Isoolefine ist.
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Nach Reaktion im Reaktionsabschnitt
R1, durchgeführt
unter den klassischen Bedingungen (im allgemeinen unter den folgenden
Arbeitsbedingungen: in flüssiger
oder gemischter Phase, bei einem Druck von 0,2 bis 3 MPa, bevorzugt
von 0,5 bis 2 MPa, einer Temperatur von 30 bis 150°C, bevorzugt
40 bis 100°C)
enthält der
aus dem Reaktor R1 austretende Abstrom im allgemeinen tertiären Alkylether,
die nichtreaktiven Kohlenwasserstoffe, die in der Charge enthalten
sind, die nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffe und den Überschuss an
aliphatischem Monoalkohol. Dieser Abstrom wird in den Fraktionsabschnitt
geliefert, wo er im allgemeinen unter einem Absolutdruck von 0,3
bis 1 MPa und einer Bodentemperatur von 80 bis 160°C destilliert
wird.
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Der aus dem Fraktionierungsabschnitt
F1 über
die Leitung 1 austretende Kopfabstrom enthält die nichtreaktiven
Kohlenwasserstoffe der Charge, die nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffe
sowie den Überschuss
an aliphatischem Monoalkohol. Dieser Abstrom wird dann in die Destillations-Reaktionskolonne
F2 eingeführt.
Das Bodenprodukt dieser Destillations-Reaktionskolonne wird als
Rückstrom
der Fraktionie rungskolonne F1 verwendet und umfasst nichtreaktive
Kohlenwasserstoffe, im ersten Reaktionsabschnitt R1 nicht umgesetzte
Kohlenwasserstoffe und den Überschuss
an aliphatischem Monoalkohol und den Ether. Der aus dem Destillations-Reaktionsabschnitt
F2 über
die Leitung 7 austretende Bodenabstrom enthält die nichtreaktiven Kohlenwasserstoffe
der Charge, die nicht umgesetzten Kohlenwasserstoffe sowie den aliphatischen
Monoalkohol und Ether.
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Der am Boden über die Leitung 9 abgezogene
Abstrom umfasst einen tertiären
Alkylether, welcher geringstmögliche
Mengen an Monoalkohol(en) enthält.
Man gewinnt über
die Leitung 2 am Kopf der Fraktionierungskolonne F2 ein
Gemisch aus reaktiven und nichtreaktiven Kohlenwasserstoffen und
aliphatischen Monoalkoholen, die durch Azeotropie mitgerissen wurden.
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Der im Reaktor R1 sowie in der Destillations-Reaktionszone
und im Reaktor R2 verwendete saure Katalysator wird im allgemeinen
gewählt
aus den dem Fachmann bekannten Katalysatoren zur Realisierung der betrachteten
Reaktion. Er kann gewählt
werden aus Schwefelsäure,
Fluorwasserstoffsäure,
Aluminiumchlorid, Borfluorid, kohlenstoffhaltige, sulfonierte Stoffe
wie den sulfonierten Kohlen, den sulfonierten Phenolformaldehydharzen,
den sulfonierten Curamonindenpolymeren oder bevorzugt den sulfonierten
Styroldivinylbenzolharzen. Man kann auch einen zeolithischen Katalysator
verwenden. Auch kann man andere Verbindungen, insbesondere mineralische
Verbindungen einsetzen, welche Sulfongruppen umfassen (beispielsweise
sulfonierte Polysiloxane).
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4 zeigt
schematisch eine Ausführungsform
nach der Erfindung des Verfahrens zur Herstellung tertiären Alkylethers,
bei dem der Abstrom des Etherifizierungsreaktionsabschnitts R1 in
eine Fraktionierungskolonne F1 gegeben wird, in welcher er destilliert
wird, um am Boden über
die Leitung 9 einen tertiären Alkylether zu erzeugen,
der geringstmögliche
Mengen an Monoalkohol(en) enthält
und am Kopf über
die Leitung 1 ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und aliphatischem
Monoalkohol, welcher durch Azeotropie mitgerissen wird. Dieses Kopfprodukt
wird in eine Destillations-Reaktionskolonne F2 gegeben. Das Bodenprodukt
aus dieser Destillations-Reaktionskolonne
F2, das über
die Leitung 7 austritt, wird dann über die Pumpe P2 und die Leitung 8 als
Rückfluss
aus der Fraktionierungskolonne F2 geleitet. In der Ausführungsform
des Verfahrens mit einem Abschlussreaktor, der durch Abziehen einer
Flüssigkeit
(Leitung 16), die aus der Destillationskolonne F1 gespeist
wird, stammt, wird der Abstrom aus diesem Reaktor im Wesentlichen
leicht unterhalb des Entnahmeniveaus in die Kolonne F1 (Leitung 19)
wieder eingeführt.
Die Charge aus diesem Abschlussreaktor R2 wird mit einer komplementären Menge
wenigstens eines aliphatischen Monoalkohols vermischt, der über die Leitung 15 eingeführt wurde.
Die Temperatur dieses Gemisches wird dann im Wärmeaustauscher E2 eingestellt.
Das aus diesem Austauscher stammende Produkt wird dann in den Reaktor
R2 über
die Leitung 17 gegeben. Der Abstrom aus diesem Reaktor
wird in den Wärmeaustauscher
E3 über
die Leitung 18 eingeführt, damit
seine Temperatur eingestellt wird. Der Abstrom dieses Reaktors E3
wird in die Destillations-Reaktionskolonne über die Leitung 19 eingeführt. Das
Abziehen eines flüssigen
Produktes wird im allgemeinen oberhalb des Speisepunkts der Destillationszone
durchgeführt.
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5 zeigt
schematisch eine andere Ausführungsform
des Verfahrens nach der Erfindung zur Herstellung eines tertiären Alkylethers,
ein Abschlussreaktor im Rückfluss
der Fraktionierungskolonne F1 umfassend und bei dem die Temperatur
der Charge des Abschlussreaktors R2 vermittels des Wärmeaustauschers E2
eingestellt wird und die Temperatur des Abstroms eben dieses Reaktors
R2 wird ebenfalls vermittels des Wärmeaustauschers E3 eingestellt.
So wird das aus der Pumpe P2 austretende Produkt in den Wärmeaustauscher
E2 über
die Leitung 8 geschickt und der aus diesem Wärmeaustauscher
E2 über
die Leitung 11 austretende Abstrom wird als Charge des
Abschlussreaktors R2 verwendet und der aus dem Reaktor R2 über die Leitung 13 austretende
Abstrom wird dann in den Wärmeaustauscher
E3 gegeben. Der aus diesem Wärmeaustauscher
E3 über
die Leitung 14 austretende Abstrom wird als Rückfluss
der Fraktionierungskolonne F1 verwendet. Die anderen in dieser Figur
schematisierten Elemente sind identisch den in Verbindung mit den vorhergehenden
Figuren beschriebenen.
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6 zeigt
schematisch eine andere Ausführungsform
des Verfahrens nach der Erfindung, bei dem man über die Leitung 15 vor
dem Abschlussreaktor R2 eine komplementäre Menge wenigstens eines aliphatischen
Monoalkohols injiziert, bei dem es sich um den gleichen Alkohol
wie den im Hauptetherifizierungsreaktor eingesetzten Alkohol oder
einen unterschiedlichen Monoalkohol handelt, der beispielsweise
ge wählt
ist aus Methanol, Ethanol, Propanol und Isopropanol. So wird das
aus der Pumpe P2 über
die Leitung 8 austretende Produkt mit einer Menge wenigstens
eines aliphatischen Monoalkohols, der aus der Leitung 15 stammt,
vermischt und das Gemisch wird in den Abschlussreaktor R2 geschickt.
Der aus dem Reaktor R2 über
die Leitung 13 austretende Abstrom wird dann als Rückfluss
der Fraktionierungskolonne F1 verwendet. Die anderen in dieser Figur
schematisierten Elemente sind identisch den mit den vorhergehenden
Figuren beschriebenen.
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7 zeigt
schematisch eine andere Ausführungsform
nach der Erfindung des Verfahrens, welche die Ausführungsformen
der 5 und 6 aufgrund der Tatsache zusammenfasst,
dass man eine komplementäre Menge
wenigstens eines aliphatischen Alkohols vor dem Abschlussreaktor
R2 über
die Leitung 15 hinzufügt und
dass die Temperatur der Charge und der Abstrom aus eben diesem Reaktor
eingestellt wird. So wird gemäß dieser
Ausführungsform
das aus der Pumpe P2 über
die Leitung 8 austretende Produkt mit einer Menge wenigstens
eines aliphatischen aus der Leitung 15 kommenden Monoalkohols
vermischt. Dieses Gemisch wird über
die Leitung 20 in den Wärmeaustauscher
E2 gegeben. Der aus diesem Wärmeaustauscher
E2 über die
Leitung 11 austretende Abstrom wird als Charge des Abschlussreaktors
R2 verwendet. Der aus dem Reaktor R2 über die Leitung 13 austretende
Abstrom wird dann in den Wärmeaustauscher
E3 geschickt. Der aus diesem Wärmeaustauscher
E3 über
die Leitung 14 austretende Abstrom wird als Rückfluss
der Fraktionierungskolonne F1 verwendet. Die anderen in dieser Figur
schematisierten Elemente sind identisch den mit den vorhergehenden
Figuren beschriebenen.
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8 zeigt
eine andere Ausführungsform
des Verfahrens, einen Abschlussreaktor umfassend, der mit einem
flüssigen
Abzug gespeist wird, der aus der Destillations-Reaktionskolonne F2 stammt, wobei der
Abstrom dieses Reaktors im Wesentlichen leicht oberhalb des Entnahmeniveaus
der Kolonne F2 wiedereingeführt
wird. Die Charge aus diesem Abschlussreaktor R2 (Leitung 16)
wird mit einer komplementären
Menge wenigstens eines aliphatischen über die Leitung 15 eingeführten Monoalkohols
vermischt. Die Temperatur dieses Gemisches wird dann im Wärmeaustauscher
E2 eingestellt. Das aus diesem Austauschen stammende Produkt wird
dann in den Reaktor R2 über
die Leitung 17 gegeben. Der Abstrom aus diesem Reaktor
wird in den Wärmeaustauscher
E3 über
die Leitung 18 eingeführt,
damit seine Temperatur eingestellt wird. Der Abstrom aus diesem
Austauscher E3 wird in die Destillations-Reaktionskolonne über die Leitung 19 wieder
eingeführt.
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9 zeigt
schematisch eine Ausführungsform,
die nicht dem Verfahren zur Herstellung tertiären Alkylethers nach der Erfindung
entspricht. Hier wird der Abstrom aus diesem Etherifizierungsreaktionsabschnitt R1
in eine Fraktionierungskolonne F1 gegeben, in der er destilliert
wird, um am Boden über
die Leitung 9 einen tertiären Alkylether zu erzeugen,
der geringstmögliche
Mengen an Alkohol(en) enthält
und am Kopf über
die Leitung 1 ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und aliphatischem
Monoalkohol, der durch Azeotropie mitgerissen wird. Dieses Kopfprodukt
wird in eine Destillations-Reaktionskolonne F2 geschickt. Das Bodenprodukt dieser
Destillations-Reaktionskolonne
F2, das über
die Leitung 7 austritt, wird dann über die Pumpe P2 und die Leitung 8 als
Rückfluss
der Fraktionierungskolonne F1 gegeben.
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Die folgenden Beispiele erläutern die
Erfindung ohne sie zu begrenzen. Die Beispiele 1, 2 und 3 sind Vergleichsbeispiele.
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Beispiele 1 bis 8
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Man hat die Erstellung des Ethyl-tert-Butylethers
(ETBE) einerseits nach dem klassischen Schema (Schemata 1, 2 und 3 in
Verbindung jeweils mit den 1, 2 und 3) und andererseits gemäß den erfindungsgemäß beschriebenen
Ausführungsformen
(Schemata 4, 5, 6, 7, 8 und 9 in
Verbindung jeweils mit den 4, 5, 6, 7, 8 und 9) durchgeführt.
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In der folgende Tabelle sind angegeben
die Zusammensetzung der Charge und die Umsetzung des Isobutens im
Hauptreaktionsabschnitt R1 sowie die eingesetzten Betriebsbedingungen
für jedes
Schema im Abschlussreaktor, falls dieser vorhanden ist sowie die
Gesamtumsetzung, die Menge am Boden der Fraktionierungskolonne F1
und am Kopf der Destillations-Reaktionskolonne F2 erhaltenen Ethanols.
Arbeitsbedingungen
im Abschlussreaktor:
| Katalysator | saures
Harz (sulfoniertes Styroldivinylbenzolcopolymer) |
| Typ
des Reaktors | Festbett |
| Phase | flüssig |
| Druck | 7,8·105 Pa |
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In überraschender Weise ermöglicht es
das Verfahren der Erfindung die Gesamtumsetzung des Isobutens mit
einer katalytischen Kolonne, welche wenigstens Reaktionszonen in
den Ausführungsformen
der Beispiele 4 bis 9 (5 Reaktionszonen anstelle
von 9 Reaktionszonen) enthält.
Da man weiß,
dass eine Reaktionszone in einer Kolonne 3 Meter Höhe beansprucht,
lässt sich
die Höhe
der Destillations-Reaktionskolonne um
etwa 12 Meter vermindern, was eine konsequente Verminderung der
zu realisierenden Investition darstellt.
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Im übrigen ist der zusätzliche
Reaktionsabschnitt, wenn er existiert, außerhalb der Destillationskolonne
und kann somit unter optimalen und unabhängigen Bedingungen von Temperatur
und Druck funktionieren und so es ermöglichen, die Isobutenumsetzung
zu maximieren. Dies zeigt beispielsweise der Vergleich der im Falle
der 7 erhaltenen Ergebnisse,
die mit denen im durch 6 repräsentierten
Fall erhaltenen verglichen wurden.
