EP2029638A1 - Preparation of reactive, essentially halogen-free polyisobutenes from c4-hydrocarbon mixtures which are low in isobutene - Google Patents

Preparation of reactive, essentially halogen-free polyisobutenes from c4-hydrocarbon mixtures which are low in isobutene

Info

Publication number
EP2029638A1
EP2029638A1 EP07729909A EP07729909A EP2029638A1 EP 2029638 A1 EP2029638 A1 EP 2029638A1 EP 07729909 A EP07729909 A EP 07729909A EP 07729909 A EP07729909 A EP 07729909A EP 2029638 A1 EP2029638 A1 EP 2029638A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixture
isobutene
range
weight
butene
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.)
Withdrawn
Application number
EP07729909A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Richard J. Blackborow
Hans Peter Rath
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.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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 BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP07729909A priority Critical patent/EP2029638A1/en
Publication of EP2029638A1 publication Critical patent/EP2029638A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F10/04Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F10/08Butenes
    • C08F10/10Isobutene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/01Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F110/00Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F110/04Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F110/08Butenes
    • C08F110/10Isobutene

Definitions

  • the present invention relates to a process for preparing reactive and substantially halogen-free, especially fluorine-free polyisobutenes from low-isobutene C 4 - hydrocarbon mixtures.
  • Such reactive polyisobutenes are used as intermediates for the preparation of additives for lubricants and fuels, as described, for example, in DE-A-2702604.
  • the preparation of these additives includes, for example, the formation of polyisobutene-maleic anhydride adducts or the alkylation of, for example, phenols.
  • the preparation of reactive polyisobutenes usually takes place by means of cationic polymerization of isobutene or isobutene-containing streams in the presence of suitable Lewis acids as catalyst.
  • suitable catalysts are boron trifluoride and boron trifluoride complexes.
  • C4 feedstocks which in addition to isobutene further C4 hydrocarbons, such as 1- and 2-butene, butane and isobutane , contain.
  • the isobutene concentrations of conventional feedstocks are often in the range of 8 to 40 wt .-% isobutene or even less than 5 wt .-% isobutene and thus well below the optimum concentration range.
  • a relatively high content of 1-butene is problematic in that, in the case of cationic polymerization of the isobutene-containing feedstock, the polymer chain is preferably terminated by copolymerized 1-butene at complete isobutene conversions.
  • a 1-butene terminated polyisobutene molecule has a strong tendency to bind fluorine, eg from the boron trifluoride catalyst, so that the fluorine content of polyisobutenes from C4 feedstocks with a relatively high proportion of 1-butene is significantly higher compared to polyisobutenes from C4 feedstocks with a lower proportion of 1-butene.
  • a high fluorine content of the polyisobutenes makes them unattractive for many applications, for example in the fuel sector, due to the corrosive properties of HF or the formation of dioxins.
  • EP-A-0523838 describes a process for the isomerization of linear olefins to isoolefins, e.g. from n-butenes to isobutene, in the presence of zeolites as isomerization catalysts.
  • US Pat. No. 5,043,523 describes the isomerization of olefins, such as C4-olefins, in the presence of low-sodium siloxane-modified ⁇ -aluminum oxide as isomerization catalyst.
  • DE 3118199 describes a process for the isomerization of the C4 component in C3-C4 hydrocarbon mixtures using fluorinated aluminum oxide in the presence of water or steam.
  • EP 0192059 describes the dehydroisomerization of butane to isobutene using a zirconia-supported chromium oxide / niobium pentoxide catalyst.
  • EP-A-0671419 describes a process for the preparation of polyisobutene, in which a C4-hydrocarbon mixture is first subjected to a pretreatment to reduce the content of 1-butene and then polymerized, the pretreated hydrocarbon mixture.
  • US 4,435,609 describes a process for the hydroisomerization of 1-butene to 2-butenes using a metal of VIII. Subgroup as a catalyst in the presence of hydrogen.
  • EP-A-0288362 describes a process in which butadiene present in a C 4 hydrocarbon mixture is hydrogenated and at the same time 1-butene is isomerized to 2-butene.
  • the reaction takes place in the presence of two different catalysts, wherein the C4 feedstock first a hydrogenation catalyst (Pd in combination with Au and / or Pt, supported on alumina or silica) for the hydrogenation of butadiene and then an isomerization (on alumina or silica supported Pd) happened.
  • a hydrogenation catalyst Pd in combination with Au and / or Pt, supported on alumina or silica
  • FR-A-2515171 describes the selective oligomerization of isobutene in a C 4 hydrocarbon mixture.
  • EP-A-0628575 and WO 99/64482 describe the preparation of reactive polyisobutenes by cationic polymerization of isobutene or isobutene-containing hydrocarbon streams in the presence of BF 3 in combination with alcohols or primary or secondary dialkyl ethers.
  • WO 97/06189 describes the preparation of halogen-free, reactive polyisobutenes by polymerization of isobutene or isobutene-containing hydrocarbon streams in the presence of a catalyst which comprises, in addition to an oxygen-containing zirconium compound, at least one oxygen-containing compound of at least one element from I, II, III, IV ., V., VII. Or VIII. Subgroup or from II., IM., IV., V. or VI. Main group contains and does not contain technically effective amounts of halogen.
  • the inventive method should allow the production of polyisobutenes with the narrowest possible molecular weight distribution.
  • the object was achieved by a process for preparing reactive and substantially halogen-free polyisobutenes, comprising the following steps:
  • step (ii) optionally hydroisomerizing at least a portion of the mixture Ia obtained in step (i) to obtain a mixture Ib which contains at least 5% by weight less 1 -butene than the mixture Ia;
  • step (iii) optionally recovering substantially pure isobutene from at least part of the mixture Ia obtained in step (i) or from at least part of the mixture Ib obtained in step (ii);
  • step (iv.5) the isobutene obtained in step (iii) with a mixture II of C 4 hydrocarbons other than mixtures Ia and Ib, or
  • step (iv.6) the mixture Ib obtained in step (ii) with a mixture II of C4 hydrocarbons other than mixtures Ia and Ib;
  • step (v) reaction of the mixture Ia obtained in step (i) or the mixture Ib obtained in step (ii) or the mixture obtained in step (iv) or the isobutene obtained in step (iii) in a cationic polymerization in the presence of a BF 3 containing catalyst.
  • reactive polyisobutenes are understood as meaning polyisobutenes which are at least 60 mol%, preferably at least 70 mol%, more preferably at least 80 mol% and in particular at least 90 mol%, e.g. about 95 mole percent, terminal double bonds based on the total number of polyisobutene macromolecules.
  • they are vinylidene groups.
  • essentially halogen-free or fluorine-free means that the polyisobutene contains at most 50 ppm, preferably at most 20 ppm, more preferably at most 15 ppm and especially at most 10 ppm, for example at most 5 ppm or at most 2 ppm or at most 1 ppm halogen, specifically fluorine, based on the total weight of the polyisobutene.
  • the ppm data here refer to ppm by weight, ie 1 ppm corresponds to 10 " 4 wt .-%.
  • a mixture I of C 4 -hydrocarbons which has at most 10% by weight, based on the total weight of mixture I, of isobutene.
  • the mixture I at most 8 wt .-% and particularly preferably at most 5 wt .-%, based on the total weight of the mixture I, of isobutene.
  • Suitable mixtures I of C 4 hydrocarbons result, for example, after one or more processing steps, in the hydrocarbon scale separation carried out on an industrial scale in the course of petroleum processing, for example by cracking such as fluid catalytic cracking (FCC), thermal cracking, hydroprocessing. Cracking or dehydration of isobutane.
  • FCC fluid catalytic cracking
  • hydroprocessing hydroprocessing
  • C4 cuts are hydrocarbon mixtures whose main constituent are hydrocarbons having 4 carbon atoms, such as butane, isobutane, 1- and 2-butene and isobutene.
  • C4 cuts can be obtained, for example, by fluid catalytic cracking or steam cracking of gas oil or by steam cracking of liquefied gas or naphtha or by dehydrogenation of isobutane or butane.
  • the composition differs depending on whether the raffinate was recovered in a steam cracker or FC cracker, which methods of isobutene removal were used, and which feeds were used in the cracker.
  • raffinate II from steam crackers with naphtha as a feedstock and the removal of isobutene by etherification usually has substantially the following composition:
  • Isobutene in the range of 1 to 10 wt .-%, preferably in the range of 1, 5 to 3 wt .-%, 1-butene: in the range of 40 to 60 wt .-%, preferably in the range of 45 to 55 wt %, cis-2-butene: in the range of 5 to 15% by weight, preferably in the range of 5 to 10% by weight, trans-2-butene: in the range of 10 to 20% by weight, preferably in the range from 12 to 18% by weight, n-butane: in the range from 10 to 20% by weight, preferably in the range from 12 to 20% by weight, Isobutane: in the range of 5 to 10% by weight, or preferably in the range of 6 to 10% by weight.
  • Raffinate II from FCC units is more dependent on the source of the crude oil and, after removal of isobutene by etherification, usually has essentially the following composition:
  • Isobutene in the range of 0.5 to 3 wt .-%, preferably in the range of 1 to 2 wt .-%, 1-butene: in the range of 15 to 25 wt .-%, preferably in the range of 17 to 24 wt %, cis-2-butene: in the range of 10 to 25% by weight, preferably in the range of 12 to 33% by weight, trans-2-butene: in the range of 15 to 25% by weight, preferably in the range from 17 to 23% by weight, n-butane: in the range from 10 to 20% by weight, preferably in the range from 10 to 17% by weight, isobutane: in the range from 20 to 35% by weight. %. preferably in the range of 22 to 33% by weight.
  • the term "substantially” means that the content of further components in the specified compositions is at most 5% by weight, preferably at most 1% by weight, based on the total weight of the raffinate compositions those skilled in the art, that when using technical hydrocarbon mixtures in particular also fractions of hydrocarbons having less or more than 4 carbon atoms can be contained as further components .
  • a raffinate IIP usually has essentially the following composition:
  • Isobutene in the range from 1 to 5% by weight, preferably in the range from 1 to 5% by weight,
  • 1-butene in the range of 1 to 5 wt.%, Preferably in the range of 2 to 4 wt.%, Cis-2-butene: in the range of 10 to 25 wt.%, Preferably in the range of 15 to 22% by weight, Trans-2-butene: in the range of 40 to 50 wt .-%, preferably in the range of 42 to 48 wt .-%, n-butane: in the range of 25 to 40 wt .-%, preferably in the range of 28 to 38% by weight,
  • Isobutane in the range of 10 to 20% by weight, preferably in the range of 12 to 18% by weight.
  • a raffinate IM usually has substantially the following composition:
  • Isobutene in the range of 0 to 3% by weight, preferably in the range of 0.1 to 1% by weight,
  • 1-butene in the range of 0 to 3 wt .-%, preferably in the range of 0.1 to 1 wt .-%
  • cis-2-butene in the range of 1 to 5 wt .-%, preferably in the range of 1, 5 to 3 wt .-%
  • trans-2-butene in the range of 5 to 30 wt .-%, preferably in the range of 8 to 20 wt .-%
  • n-butane in the range of 40 to 70 wt .-%, preferably in the range of 45 to 65 wt .-%
  • Isobutane in the range of 10 to 30 wt .-%. preferably in the range of 15 to 25 wt .-%.
  • suitable mixtures I of C 4 -hydrocarbon are also obtained from C 4 sections which have been depleted in isobutene, for example by polymerization to polyisobutene.
  • An example of this is the proportion of this C4 mixture remaining after the production of polyisobutene from raffinate I.
  • the mixture I used is preferably a raffinate II from a steam cracker or from an FCC unit or a raffinate II P or a raffinate III from a steam cracker.
  • the cited raffinates in each case have in each case one of the abovementioned compositions.
  • the mixture I used has a content of not more than 0.5% by weight and preferably not more than 0.2% by weight, based on the total weight of the mixture I, of butadiene.
  • step (i) of the process according to the invention an isomerization of at least part of the C4 hydrocarbons contained in the mixture I takes place.
  • the isomerization is carried out under such conditions that the resulting mixture Ia contains at least 5% by weight more isobutene than the mixture I used (ie when mixture I ⁇ wt .-% isobutene, based on the total weight of the mixture I, contains, the mixture Ia obtained in step (i) contains at least (x + 5) wt .-% isobutene, based on the total weight of the mixture Ia).
  • the mixture Ia contains at least 10 wt .-%, more preferably at least 15 wt .-% and in particular at least 20 wt .-% more isobutene than the mixture used I.
  • the content of isobutene of the mixture Ia obtained in step (i) is preferably at least 10% by weight, more preferably at least 15% by weight and in particular at least 20% by weight, based on the total weight of the mixture Ia.
  • the isomerization reaction in step (i) is preferably a dehydroisomerization or a skeletal isomerization.
  • both isomerization forms can proceed side by side.
  • dehydrations may also take place, e.g. from isobutane to isobutene.
  • skeletal isomerization is understood as meaning a rearrangement reaction in which a methyl group formally migrates.
  • An example of this is the rearrangement of 2-butene to isobutene.
  • dehydroisomerization is understood as meaning the dehydrogenation of an alkane to the corresponding alkene, combined with skeletal isomerization, the latter taking place before, simultaneously with or after the dehydrogenation.
  • An example of this is the dehydroisomerization of n-butane to isobutene.
  • transformations in order to increase the space / time yields, are generally carried out at comparatively high temperatures, typically in the range of 300 to 650 ° C.
  • the isomerization in step (i) is at a temperature in the range of 350 to 600 ° C.
  • the dehydroisomerization takes place to avoid excessive dehydration, preferably in the presence of hydrogen.
  • the skeletal isomerization preferably takes place in the presence of hydrogen and / or water vapor.
  • the isomerization can be carried out both under reduced pressure, at ambient pressure and under overpressure.
  • pressure here refers to the total pressure which is composed of the pressure of the hydrocarbon mixture I and the pressure of the optionally present hydrogen and / or water vapor.
  • the isomerization is carried out under excess pressure, preferably at a pressure of 1, 5 to 20 bar, in particular 2 to 10 bar.
  • the isomerization preferably takes place in the gas phase or above the critical temperature.
  • step (i) is generally carried out in the presence of suitable catalysts.
  • Suitable catalysts for the skeleton isomerization are, for example, aluminum oxides, in particular ⁇ -aluminum oxides, which are preferably distinguished by a low content of alkali metals and alkaline earth metals and which are optionally siloxane-modified, and zeolites. Zeolites are ordered porous crystalline aluminosilicates having a defined structure and cavities connected via channels. Suitable catalysts are described, for example, in EP 523838, US Pat. No. 5,043,523, US Pat. No. 4,436,949 and DE 31 18199 A1, to which reference is hereby fully made.
  • Suitable catalysts for the dehydroisomerization are, for example, aluminum oxides, in particular ⁇ -aluminum oxides, aluminosilicates in porous form (eg bauxite, clay, kaolin), which are optionally supported and activated with phosphoric, boric or fluoric acid, and metal oxides of secondary group metals , eg
  • Chromium oxide, niobium oxide and the like preferably being supported, e.g. on zirconia.
  • Suitable catalysts are described, for example, in EP 192059, US Pat. No. 4,704,497, US Pat. No. 4,806,624 and EP 51291 1, to which reference is hereby made in their entirety.
  • step (i) Whether one selects the isomerization conditions in step (i) in accordance with the conditions described above for a skeletal isomerization or rather for a hydroisomerization depends mainly on the hydrocarbon mixture I used in step (i). If this is relatively high in alkanes, it will be more likely to choose conditions favoring a dehydroisomerization reaction, while for mixtures I with a low level of alkanes, it would be desirable to select conditions that favor skeletal isomerization. On the other hand, the conditions which favor dehydroisomerizations or skeletal isomerizations do not differ so much from one another, that as a rule both types of isomerization proceed side by side.
  • the mixture Ia obtained in step (i) can be subjected to hydroisomerization.
  • Hydroisomerization in the context of the present invention means the rearrangement of olefinic double bonds in which a hydrogen atom formally migrates. An example of this is the double bond rearrangement in the isomerization of 1-butene to 2-butene.
  • step (ii) gives a mixture II whose content of 1-butene is at least 20% by weight, preferably at least 40% by weight, more preferably at least 60% by weight and in particular at least 80% % By weight, based on the 1 -butene contained in the mixture Ia.
  • the mixture Ib obtained in step (ii) contains at most 10% by weight, more preferably at most 7% by weight, more preferably at most 5% by weight and especially at most 3% by weight, e.g. at most 2% by weight or at most 1% by weight of 1-butene, based on the total weight of the mixture Ib.
  • the hydroisomerization is carried out at comparatively low temperatures, preferably at 0 to 200 ° C, more preferably at 20 to 100 ° C.
  • the hydroisomerization of step (ii) is usually carried out in the presence of hydrogen.
  • the reaction mixture which is composed of the partial pressure of the hydrocarbon mixture Ia used in step (ii) and the partial pressure of the hydrogen which is generally present.
  • hydroisomerization conditions are suitably chosen so that essentially only optionally present dienes (especially butadiene) and alkynes (especially acetylene and butynes) are hydrogenated and on the other hand isomerize 1-butene to 2-butene.
  • Suitable catalysts are, for example, transition metal catalysts, such as palladium or platinum.
  • the metal catalysts are supported, e.g. on alumina, silica or zirconia.
  • Suitable catalysts are described, for example, in GB-A-2057006, which is hereby incorporated by reference.
  • Some of the suitable catalysts, e.g. Palladium on alumina are commercially available (e.g., from Sudchemie).
  • the reaction is preferably carried out such that the mixture produced in step (i) is converted into a cooler reaction zone with a catalyst suitable for hydroisomerization, this reaction zone being arranged in the same reactor as the reaction zone for the isomerization reaction of step (i) can as well as in another reactor.
  • step (ii) is carried out above all when polyisobutenes with a low halogen content, especially fluorine content, are to be obtained and the content of 1-butene in the mixture Ia from step (i) is relatively large, for example at least 5% by weight. % or even at least 10 wt .-% is.
  • the content of 1-butene in the mixture Ia is especially great when a hydrocarbon stream is used as the mixture I, which has a relatively high content of 1-butene, for example at least 5 wt .-% or at least 10 wt .-%, as is the case, for example, with raffinate II and / or when the content of 1-butene in mixture Ia increases as a result of the isomerization reaction of step (i) compared with mixture I, for example to at least 5% by weight or at least 10% by weight, for example because the isomerization conditions, especially higher temperatures, also favor the formation of 1-butene.
  • step (ii) is preferably carried out when in step (i) a mixture I containing at least 5% by weight of 1-butene, e.g. a mixture other than raffinate IIP or raffinate III, such as raffinate II, and / or when, in step (i), a mixture Ia containing at least 5% by weight of 1-butene is obtained.
  • a mixture I containing at least 5% by weight of 1-butene e.g. a mixture other than raffinate IIP or raffinate III, such as raffinate II
  • step (ii) can be dispensed with despite a relatively high proportion of 1-butene in the mixture Ia obtained in step (i), if the optional step (iii) is carried out in which substantially pure isobutene is obtained, which is incorporated in the Polymerization reaction of step (v) is used or which is mixed in step (iv) with a isobutene-poorer mixture, eg with the mixture Ia obtained in step (i), which not only increases the isobutene content in this isobutene-poorer mixture, but at the same time decreases the proportion of 1-butene, and this mixture is then subjected to polymerization.
  • substantially pure isobutene which is optionally obtained in step (iii), is meant in the context of the present invention an isobutene-containing mixture which is at least 75% by weight, preferably at least 85% by weight, especially preferred. at least 95 wt .-% isobutene, based on the total weight of the isobutene-containing mixture contains.
  • the isobutene-containing mixture may also be pure isobutene, i. by at least 99% isobutene, act.
  • step (iii) substantially pure isobutene is recovered by a distillation of the mixture Ia or of the mixture Ib.
  • Suitable distillation devices and distillation conditions are known in the art and described for example in FR 2528033, which is incorporated herein by reference.
  • this separation variant is especially suitable for mixtures Ia and Ib which do not contain a high proportion of 1-butene, eg at most 10% by weight or at most 5% by weight of 1-butene.
  • this separation variant also with mixtures which are richer in 1-butene, if the mixture of the isobutene obtained from this separation variant is subsequently obtained in step (iv) in such a way that mixtures II are obtained with sufficiently low 1-butene contents, for example by mixing this relative to 1-butene Isobutene with a 1 Ib-enriched mixture Ib.
  • step (iii) the recovery of substantially pure isobutene comprises the following steps:
  • the selective oligomerization of isobutene in raffinate streams is basically known and described, for example, in FR 2515171, to which reference is hereby fully made.
  • the removal of volatile constituents from the isobutene oligomers takes place by means of distillation in the conventional manner known to the person skilled in the art.
  • Essentially pure isobutene can be obtained from the isobutene oligomers by cleavage.
  • the depolymerization of isobutene oligomers is basically known and described, for example, in H. Schurbock, Polyisobutylene and isobutylene copolymers, Springer Verlag, 1959, pages 23-26, to which reference is hereby fully made.
  • temperatures in the range from 200 to 450 ° C. and the presence of modified aluminum trioxide or silicon dioxide are suitable.
  • step (iii) the recovery of substantially pure isobutene comprises the following steps:
  • suitable alcohols are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol (2-methylpropan-1-ol), n-pentanol, 2- and 3-pentanol, neopentanol, n-hexanol and Positional isomers thereof.
  • Preferred alcohols are primary alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol, n-pentanol and n-hexanol. Most preferably, methanol or isobutanol is used, with isobutanol (2-methylpropan-1-ol) being even more preferred.
  • the selective etherification of isobutene present in the mixture Ia or Ib is carried out by conventional etherification processes, as described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition on CD-ROM, Wiley-VCH, Chapter “Methyl tert-Butyl Ether", Chapter 4 " Production “and chapter” Butenes ", Chapter ⁇ ” Upgrading of butenene "are described, to which reference is hereby made in their entirety.
  • the removal of volatile constituents from the resulting tert-butyl ethers is carried out by distillation in the usual manner known to those skilled in the art.
  • the tert-butyl ethers can be split back into isobutene monomers and the alcohol used.
  • the optional mixing step (iv) serves to optimize isobutene-containing mixtures with regard to their composition, in particular their isobutene and 1-butene content, for the polymerization. This avoids having to subject an entire suboptimal C4 hydrocarbon stream to the process steps (i) and, if necessary, (ii) and / or (iii) prior to the polymerization.
  • step (i) the mixture Ia obtained in step (i) is only partially subjected to step (ii) and then the mixture Ib obtained is mixed with the proportion of Ia not reacted in step (ii).
  • the mixture Ia obtained in step (i) or the mixture Ib obtained in step (ii) or both may be substantially pure with the product obtained in step (iii) Isobutene be mixed, for example, if the amount of isobutene contained in the mixtures Ia and / or Ib is not sufficiently high and / or if the 1-butene content present in one of the components (especially in the mixture Ia or in isobutene) is too high.
  • the essentially pure isobutene obtained in step (iii) or the mixture Ib obtained in step (ii) can be mixed with C 4 hydrocarbon streams other than mixture Ia or Ib (mixture II).
  • Suitable mixtures II are, for example, the mixture I used in step (i), raffinate I or C 4 cuts of FCC units.
  • Preferred mixtures II are Raffinate I and C 4 cuts from FCC units.
  • composition of raffinate I depends on whether liquefied petroleum gas, naphtha or mixtures thereof were used as the feedstock, with naphtha resulting in a raffinate I with higher isobutene contents.
  • the raffinate I obtained from steam crackers has essentially the following composition:
  • Isobutene in the range of 35 to 55% by weight, preferably in the range of 35 to 48% by weight
  • 1-butene in the range of 25 to 35% by weight, preferably in the range of 27 to 33% by weight.
  • trans-2-butene in the range of 5 to 15% by weight, preferably in Range from 6 to 13% by weight
  • n-butane in the range from 5 to 15% by weight, preferably in the range from 7 to 13% by weight
  • isobutane in the range from 2 to 10% by weight, preferably in the range of 3 to 8% by weight
  • the C 4 cut obtained from FCC units has essentially the following composition:
  • Isobutene in the range of 10 to 20% by weight, preferably in the range of 12 to 18% by weight
  • 1-butene in the range of 10 to 20% by weight, preferably in the range of 12 to 20% by weight.
  • % cis-2-butene: in the range of 10 to 20% by weight, preferably in the range of 12 to 18 wt%
  • trans-2-butene in the range of 10 to 25 wt%, preferably in the range of 12 to 22 wt%
  • n-butane in the range of 5 to 15 wt .-%, preferably in the range of 7 to 13 wt .-%
  • isobutane in the range of 15 to 25 wt .-%, preferably in the range of 7 to 23 wt .-%.
  • Hydrocarbons according to step (iv) of the process according to the invention increase the availability of isobutene, which can be fed to a polymerization for the preparation of reactive polyisobutenes.
  • those embodiments of the method according to the invention are made possible, which allow an economical utilization of C4 streams for the production of reactive polyisobutenes, without the isobutene having to be isolated from the entire amount of the C4 streams used.
  • the isobutene is obtained in substantially pure form from a portion of the C 4 hydrocarbons used as mixture I after isomerization. This is done as described above by the separation of the isobutene from the mixture Ia or Ib (step (Ni)).
  • the isobutene monomers thus obtained in substantially pure form can be used for the enrichment of available C 4 - hydrocarbon mixtures. In this way, optimum isobutene concentrations in the reaction mixtures intended for polymerization can be adjusted in a simple manner.
  • the pure isobutene separated off as described above can be blended directly with isobutene-rich C 4 -hydrocarbon mixtures such as raffinate I or FCC-C 4 cuts.
  • C 4 -Raffinatströme the comparatively low levels of isobutene of z.
  • the individual mixture components used in step (iv) may be of the same or different origin.
  • essentially pure isobutene (from step (Ni)) is mixed in step (iv) with a mixture Ia (from step (i)) and / or a mixture Ib (from step (N)).
  • the mixture Ia, the mixture Ib and the substantially pure isobutene from the same or from different mixtures I of C 4 hydrocarbons originate.
  • substantially pure isobutene in step (iv) is mixed with a relatively isobutene-rich C4 cut, for example with raffinate I.
  • step (iv) it has proved to be particularly advantageous to adjust the mixing ratio in step (iv) such that the resulting mixture has a content of isobutene of preferably at least 30% by weight, more preferably at least 40% by weight, in particular at least 50% by weight and especially at least 60% by weight, based in each case on the total weight of the mixture obtained in step (iv).
  • the catalyst used is boron trifluoride, often in combination with a suitable donor (cocatalyst, complexing agent).
  • suitable cocatalysts are alcohols, carboxylic acids, aldehydes, ketones, nitriles, phenols and dialkyl ethers.
  • the resulting Lewis acceptor-donor complex has (also) Bronsted acid properties when using protic donors, such as alcohols or carboxylic acids.
  • Particularly suitable complexes have both Lewis and Brönsted acid properties.
  • the polymerization is generally carried out at a temperature of -100 ° C to
  • the components obtained in step (iii), from which the substantially pure isobutene is separated off, and / or the components obtained in step (v) after the polymerization, from which the formed polyisobutene is separated, are recycled back to step (i).
  • These components obtained in step (iii) are largely C4 hydrocarbons other than isobutene.
  • the components obtained in step (v) are, for the most part, unpolymerized C 4 -hydrocarbons (isobutene and C 4 -hydrocarbons different therefrom) and / or isobutene oligomers.
  • the recycling is particularly preferably carried out when these components obtained in step (iii) or (v) have a low content of 1-butene, for example at most 5% by weight or at most 2% by weight, based on the total weight of the components so they do not need to be used in step (ii).
  • the method of the invention comprises step (i) and step (v), i. steps (i) and (v) are mandatory while steps (ii), (iii) and (iv) are optional.
  • the method according to the invention comprises step (i), step (ii), optionally step (iii), optionally step (iv) and step (v), i. steps (i), (ii) and (v) are mandatory while steps (iii) and (iv) are optional.
  • the process according to the invention comprises step (i), optionally step (ii), step (iii), optionally step (iv) and step (v), i. steps (i), (iii) and (v) are mandatory while steps (ii) and (iv) are optional.
  • the method according to the invention comprises step (i), optionally step (ii), step (iii), step (iv) and step (v), i. Steps (i), (iii), (iv) and (v) are mandatory while step (ii) is optional.
  • the method according to the invention comprises step (i), step (ii), step (iii), optionally step (iv) and step (v), i. steps (i), (ii), (iii) and (v) are mandatory while step (iv) is optional.
  • the method according to the invention comprises step (i), step (ii), step (iii), step (iv) and step (v), ie all 5 steps (i), (ii), (iii ), (iv) and (v) are mandatory.
  • the polyisobutenes prepared by the process according to the invention have a number average molecular weight M n of preferably from 100 to 10,000, more preferably from 500 to 5000 and in particular from 800 to 3000, for example about 1000 or about 1500 or about 2000 or about 2500.
  • M n and M w relate to values determined by gel permeation chromatography (GPC) using polyisobutene standards.
  • the polyisobutenes prepared by the process of the present invention have at least 60 mole%, more preferably at least 70 mole%, more preferably at least 80 mole%, and most preferably at least 90 mole%, e.g. about 95 mole percent terminal double bonds based on the total number of polyisobutene macromolecules.
  • the terminal double bonds are vinylidene groups ( ⁇ -double bond) or 2-methyl-2-engroups ( ⁇ -double bonds).
  • the terminal double bonds are vinylidene groups ( ⁇ -double bond); i.e.
  • the polyisobutenes prepared by the process of the present invention preferably have at least 60 mole%, more preferably at least 70 mole%, more preferably at least 80 mole%, and most preferably at least 90 mole%, e.g. about 95 mol%, terminally arranged vinylidene double bonds, based on the total number of polyisobutene macromolecules.
  • the proportion of terminal double bonds is determined by means of 1 H-NMR spectroscopy.
  • the polyisobutenes prepared by the process according to the invention are distinguished by the fact that they are substantially halogen-free, especially essentially fluorine-free.
  • Halogens such as fluorine may be present in particular in the form of fluoroorganic compounds.
  • the content of fluorine in the reactive polyisobutenes is at most 0.005 wt .-%.
  • the halogen and especially the fluorine content in the polyisobutenes prepared according to the invention is preferably at most 0.005% by weight, more preferably at most 0.002% by weight, more preferably at most 0.0015% by weight, even more preferably at most 0.001% by weight. , for example, at most 5x10 " 4 wt .-% or at most 2x10 " 4 wt .-%, and in particular at most 1x10 "4 wt .-%, based on the total weight of the polyisobutenes.
  • the fluorine content is determined by conventional methods, e.g. determined by combustion analysis with subsequent wet analysis.
  • M n and M w values were carried out by means of GPC (polyisobutene standards).
  • the content of terminal vinylidene groups was determined by means of 1 H-NMR.
  • the fluorine content was determined by wet and combustion analysis.
  • the catalyst used here was a zirconium-based catalyst which was prepared in accordance with EP-A-192059, Example 1 b), the niobium content being 0.1 mol per mol of ZrO 2 and no chromium oxide being used. After calcining at 650 ° C. for two hours, the catalyst was obtained as a powder with 40 ⁇ 60 mesh and an oxygen surface area of 40 m 2 / g.
  • the dehydroisomerization zone was at an absolute Hydrogen pressure of 5 bar operated at 560 ° C. The load was 5 kg of reaction mixture per hour and kg of catalyst. After one hour, gas samples were taken and analyzed.
  • This reactor effluent was fed to a second lower temperature isomerization zone. 342 strand diameter 2 mm, strand length 2-6 mm, surface; in the second isomerization zone an alumina catalyst (was 95% alumina, 5% SiO 2, Siral ® 5, Degussa, into a paste with formic acid, pelletized and 2 h at 350 ° C calcined m 2 / g) are used.
  • the second isomerization zone was operated at 70 ° C at a flow rate of 1 kg reaction mixture per hour and per kg of catalyst.
  • the discharge of C4 hydrocarbons from the second isomerization zone had a content of isobutene of 39 wt .-% and a content of 1-butene of 5 wt .-%, each based on the total weight of the discharge on.
  • the polymerization was carried out analogously to EP-A-628575, Example 1.
  • a loop reactor equipped with an integrated circulating pump (tube diameter 10 mm, volume 100 ml)
  • 600 g of the discharge from the second isomerization zone was conducted for one hour to carry out the polymerization reaction.
  • a catalyst was generated in situ from a BF3-2-butanol complex (22 mmol BF3, 37 mmol 2-butanol).
  • the reactor was cooled so that the internal temperature was -13 ° C.
  • the isobutene conversion was 60%, the average residence time 6.6 minutes.
  • the reaction effluent in a stirred vessel was continuously admixed with 100 ml / h of 10% strength aqueous NaOH and the remaining liquid gas was evaporated at 40.degree.
  • the polymer had a fluorine content of 9 ppm.
  • alumina catalyst (95% alumina, 5% SiO 2, Siral ® 5, Degussa, slurried in water, treated with 0.2% aqueous Na2CO3 solution, filtered off, dried overnight at 100 ° C, strand granulated and calcined at 350 ° C., strand diameter 2 mm, strand length 2-6 mm, surface area 327 m 2 / g).
  • the skeletal isomerization zone was operated at an absolute hydrogen pressure of 5 bar and a temperature of 425 ° C.
  • the load was 2 kg of reaction mixture per hour and per kg of catalyst.
  • the output from the skeleton isomerization zone had a content of isobutene of 22 wt .-% and a content of 1-butene of 12 wt .-%, each based on the total weight of the discharge on.
  • the effluent from the skeletal isomerization zone was fed to a reactor for conducting an etherification reaction.
  • the reaction mixture was reacted with sec-butyl alcohol.
  • the mixture thus obtained was subjected to fractional distillation. In this way, a fraction of pure sec-butyl tert-butyl ether could be obtained. This fraction was split back into sec-butyl alcohol and isobutene in a separate cracking reaction.
  • the isobutene obtained in this case had a purity of 99% by weight.
  • the isobutene obtained in this way was used for the preparation of reactive polyisobutene.
  • a circulation reactor consisting of a 7.1 m long Teflon hose with an inner diameter of 6 mm, was passed over the 100 l / h reactor contents with a gear pump in a circle. Tube and pump had a capacity of 200 ml. Teflon tube and pump head were in a cooling bath cooled to -23.8 ° C via a cryostat.
  • a mixture of 300 g / h of isobutene and 300 g / h of hexane was dried over a molecular sieve 3A to ⁇ 3 ppm water, pre-cooled to 23.8 ° C and fed through a capillary with 2 mm inner diameter to the reactor.
  • BF3 and isopropanol / diisopropyl ether as a complexing agent were fed into the Hexanzulauf.
  • the BF3 feed was adjusted to 23.5 mmol and the total amount of feed of the mixture of hexane, isopropanol and diisopropyl ether was adjusted so that an isobutene conversion of 92% was achieved.
  • Example 3 A stream of raffinate Il P of the following composition:
  • Example 2 a zirconium-based catalyst according to Example 1 was used.
  • the dehydroisomerization zone was operated at 565 ° C and 5 bar absolute hydrogen pressure.
  • the load was 5 kg of reaction mixture per hour and per kg of catalyst.
  • the effluent from the dehydroisomerization zone contained 18% by weight of isobutene and 12% by weight of 1-butene.
  • This discharge was brought into contact with an acidic fixed-bed catalyst according to Example 1 of EP 843688 at 10 ° C. The resulting discharge was subjected to fractional distillation.
  • a bottoms fraction was obtained containing oligomers of isobutene and in particular dimers, trimers and tetramers of isobutene. This bottoms fraction was converted to substantially pure isobutene by cracking at 280 ° C over an aluminum / AIF3 based catalyst (fluorine content 7.8%).
  • the isobutene thus obtained was used analogously to Example 2 for the preparation of reactive polyisobutene.
  • the polymer had a content of terminal vinylidene groups of 95 mol%.
  • the fluorine content in the obtained polymer was less than 1 ppm.
  • the reaction mixture used for Examples 4 to 7 for the polymerization of isobutene monomers was obtained in each case by mixing or enriching different C4 streams with essentially pure isobutene.
  • the mixed isobutene was obtained as described in Example 3.
  • the raffinate used for blending in Example 4 is a raffinate I from the C4 fraction of a predominantly naphtha-operated steam cracker having the following composition: 1-Butene 29.0% by weight cis-2-butene 4.5% by weight trans-2-butene 7.7% by weight isobutene 45.4% by weight n-butane 9.3% by weight -%
  • Example 5 a C4 stream from the catalytic cracker of a refinery of the following composition was used for the mixing:
  • Example 7 a raffinate was IM of the following composition:
  • the blend was made such that the reaction mixture intended for polymerization had an isobutene content of 60% by weight, based on the total weight of the reaction mixture.
  • the polymerization of isobutene was carried out analogously to Example 2. This was adjusted to a flow rate of 600 g / h reaction mixture, 70 mmol BF3 / h, 40 mmol / h isopropanol and 80 mmol / h diisopropyl ether.

Abstract

The present invention relates to a process for preparing reactive and essentially halogen-free, especially fluorine-free, polyisobutenes from C<SUB>4</SUB>-hydrocarbon mixtures which are low in isobutene.

Description

Herstellung reaktiver, im Wesentlichen halogenfreier Polyisobutene aus Isobutenarmen C4-Kohlenwasserstoff-GemischenPreparation of reactive, substantially halogen-free polyisobutenes from isobutene C4-hydrocarbon mixtures
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung reaktiver und im We- sentlichen halogenfreier, speziell fluorfreier Polyisobutene aus Isobuten-armen C4- Kohlenwasserstoff-Gemischen.The present invention relates to a process for preparing reactive and substantially halogen-free, especially fluorine-free polyisobutenes from low-isobutene C 4 - hydrocarbon mixtures.
Hochmolekulare Polyisobutene mit Molekulargewichten bis zu mehreren 100000 DaI- ton sind seit langem bekannt, siehe z. B. H. Güterbock: Polyisobutylen und Mischpoly- merisate, Seiten 77 bis 104, Springer Verlag, Berlin 1959. Von derartigen herkömmlichen Polyisobutenen sind die sogenannten reaktiven Polyisobutene zu unterscheiden. Reaktive Polyisobutene unterscheiden sich von "niedrigreaktiven" durch ihren höheren Gehalt an endständigen Doppelbindungen. In der Regel enthalten reaktive Polyisobutene wenigstens 50 Mol-%, z.B. wenigstens 60 Mol-% terminal angeordnete Doppel- bindungen, bezogen auf die Gesamtanzahl an Polyisobuten-Makromolekülen. Bei den terminal angeordneten Doppelbindungen kann es sich sowohl um 2-Methyl-2- engruppen [-CH=C(CH3)2] (ß-Olefin) als auch um Vinylidengruppen [-CH-C(=CH2)-CH3] (α-Olefin) handeln. Solche reaktiven Polyisobutene werden als Zwischenprodukte zur Herstellung von Additiven für Schmier- und Kraftstoffe verwen- det, wie sie beispielsweise in der DE-A-2702604 beschrieben sind. Die Herstellung dieser Additive umfasst beispielsweise die Bildung von Polyisobuten-Maleinsäureanhy- drid-Addukten oder die Alkylierung beispielsweise von Phenolen. Mit Maleinsäureanhydrid reagieren hauptsächlich die endständigen Vinyliden-Gruppen, wohingegen die weiter im Innern der Makromoleküle liegenden Doppelbindungen je nach ihrer Lage im Makromolekül ohne die Zugabe von Halogenen zu keinem oder zu einem deutlich geringeren Umsatz führen. Die Phenolalkylierung ist bezüglich der Endgruppen hingegen weniger kritisch, da die Alkylierung mit Polyisobutenen, die mit Vinylidengruppen terminiert sind, über das gleiche kationische Zwischenprodukt verläuft wie bei mit 2-Methyl- 2-engruppen terminierten Polyisobutenen. Der Anteil an endständigen Doppelbindun- gen im Polyisobutenmolekül ist daher ein wichtiges Qualitätskriterium der reaktiven Polyisobutene. Zur Verwendung reaktiver Polyisobutene als Zwischenprodukte zur Herstellung der vorgenannten Schmier- und Kraftstoffadditive ist ferner eine möglichst einheitliche Molekulargewichtsverteilung bzw. Dispersität erforderlich, da Polyisobutene mit relativ breiter Molekulargewichtsverteilung für die genannten Zwecke in der Re- gel unbrauchbar sind.High molecular weight polyisobutenes having molecular weights of up to several 100,000 DaIton have long been known, see, for. B. Güterbock: Polyisobutylene and Mischpoly- merisate, pages 77 to 104, Springer Verlag, Berlin 1959. Of such conventional polyisobutenes, the so-called reactive polyisobutenes are to be distinguished. Reactive polyisobutenes differ from "lower reactive" in their higher content of terminal double bonds. As a rule, reactive polyisobutenes contain at least 50 mol%, e.g. at least 60 mol% of terminal double bonds, based on the total number of polyisobutene macromolecules. The terminal double bonds can be both 2-methyl-2-en groups [-CH = C (CH3) 2] (β-olefin) and vinylidene groups [-CH-C (= CH2) -CH3] (α Olefin). Such reactive polyisobutenes are used as intermediates for the preparation of additives for lubricants and fuels, as described, for example, in DE-A-2702604. The preparation of these additives includes, for example, the formation of polyisobutene-maleic anhydride adducts or the alkylation of, for example, phenols. With maleic anhydride mainly react the terminal vinylidene groups, whereas the lying further inside the macromolecules double bonds lead, depending on their position in the macromolecule without the addition of halogens to no or to a much lower conversion. The phenol alkylation is, however, less critical with respect to the end groups, since the alkylation with polyisobutenes, which are terminated with vinylidene groups, proceeds via the same cationic intermediate as in polyisobutenes terminated with 2-methyl-2-engroups. The proportion of terminal double bonds in the polyisobutene molecule is therefore an important quality criterion of the reactive polyisobutenes. For the use of reactive polyisobutenes as intermediates for the preparation of the abovementioned lubricating and fuel additives, the most uniform possible molecular weight distribution or dispersity is required since polyisobutenes having a relatively broad molecular weight distribution are as a rule unusable for the purposes mentioned.
Die Herstellung reaktiver Polyisobutene erfolgt üblicherweise mittels kationischer Polymerisation von Isobuten oder Isobuten-haltigen Strömen in Gegenwart geeigneter Lewis-Säuren als Katalysator. Besonders geeignete Katalysatoren sind Bortrifluorid und Bortrifluoridkomplexe. In die Polymerisationsreaktion wird aus Kostengründen oft kein reines Isobuten eingesetzt, sondern technische C4-Gemische, d.h. Gemische von Kohlenwasserstoffen mit 4 Kohlenstoffatomen (C4-Feedstocks), die neben Isobuten weitere C4-Kohlenwasserstoffe, wie 1- und 2-Buten, Butan und Isobutan, enthalten. Allerdings liegen die Isobuten-Konzentrationen üblicher technischer Feedstocks häufig im Bereich von 8 bis 40 Gew.-% Isobuten oder sogar unter 5 Gew.-% Isobuten und somit deutlich unterhalb des optimalen Konzentrationsbereichs. So ist z. B. für die Herstellung von Polyisobuten mit einem mittleren Molekulargewicht Mn von 1000 eine Isobuten-Konzentration von 60 bis 65 Gew.-% im Hinblick auf die Erzielung hoher Raum- Zeit-Ausbeuten und hoher Isobutenumsätze wünschenswert. Zwar ist bekannt, dass der Umsatz von Feedstocks mit einer suboptimalen Isobuten-Konzentration erhöht werden kann, wenn man die Reaktionszeit verlängert oder den Anteil an BF3 in BF3- Komplexen erhöht; allerdings sind diese Maßnahmen wegen der entstehenden fluororganischen Komponenten problematisch. Die C-F-Bindungen in den fluorierten Polyiso- butenmolekülen sind nämlich labil, so dass bei der weiteren Umsetzung der Polyisobu- tene, beispielsweise mit Maleinsäureanhydrid oder mit Phenolen, Fluorwasserstoff freigesetzt wird, was zu erheblichen Korrosionsproblemen führen kann. Außerdem kann die Gegenwart von HF bei der Verbrennung die Bildung von (fluorierten) Dioxinen begünstigen. Auch lässt sich das gebildete HF von den Umsetzungsprodukten kaum ab- trennen. Ein weiteres Problem ist, dass viele C4-Feedstocks einen nicht unerheblichen Anteil an 1 -Buten enthalten. Ein relativ hoher Gehalt an 1 -Buten ist insofern problematisch, als bei der kationischen Polymerisation des Isobuten-haltigen Feedstocks die Polymerkette bei vollständigen Isobutenumsätzen vorzugsweise durch einpolymerisier- tes 1 -Buten terminiert wird. Ein mit 1 -Buten terminiertes Polyisobutenmolekül neigt stark dazu, Fluor, z.B. aus dem Bortrifluoridkatalysator zu binden, so dass der Fluorgehalt von Polyisobutenen aus C4-Feedstocks mit einem relativ hohen Anteil an 1 -Buten deutlich höher ist im Vergleich zu Polyisobutenen aus C4-Feedstocks mit einem geringeren Anteil an 1 -Buten. Ein hoher Fluorgehalt der Polyisobutene macht diese, wie bereits gesagt, für viele Anwendungen, z.B. im Kraftstoffbereich, aufgrund der korrosi- ven Eigenschaften von HF oder der Bildung von Dioxinen unattraktiv.The preparation of reactive polyisobutenes usually takes place by means of cationic polymerization of isobutene or isobutene-containing streams in the presence of suitable Lewis acids as catalyst. Particularly suitable catalysts are boron trifluoride and boron trifluoride complexes. In the polymerization reaction, for reasons of cost, no pure isobutene is often used, but technical C4 mixtures, ie mixtures of hydrocarbons having 4 carbon atoms (C4 feedstocks), which in addition to isobutene further C4 hydrocarbons, such as 1- and 2-butene, butane and isobutane , contain. However, the isobutene concentrations of conventional feedstocks are often in the range of 8 to 40 wt .-% isobutene or even less than 5 wt .-% isobutene and thus well below the optimum concentration range. So z. B. for the production of polyisobutene having an average molecular weight M n of 1000, an isobutene concentration of 60 to 65 wt .-% in terms of achieving high space-time yields and high Isobutenumsätze desirable. Although it is known that the conversion of feedstocks can be increased with a suboptimal isobutene concentration, if you extend the reaction time or increases the proportion of BF3 in BF3 complexes; However, these measures are problematic because of the resulting organofluorine components. The CF bonds in the fluorinated polyisobutene molecules are labile, so that in the further reaction of the polyisobutenes, for example with maleic anhydride or with phenols, hydrogen fluoride is liberated, which can lead to considerable corrosion problems. In addition, the presence of HF upon combustion may favor the formation of (fluorinated) dioxins. Also, the HF formed can hardly be separated from the reaction products. Another problem is that many C4 feedstocks contain a not insignificant amount of 1-butene. A relatively high content of 1-butene is problematic in that, in the case of cationic polymerization of the isobutene-containing feedstock, the polymer chain is preferably terminated by copolymerized 1-butene at complete isobutene conversions. A 1-butene terminated polyisobutene molecule has a strong tendency to bind fluorine, eg from the boron trifluoride catalyst, so that the fluorine content of polyisobutenes from C4 feedstocks with a relatively high proportion of 1-butene is significantly higher compared to polyisobutenes from C4 feedstocks with a lower proportion of 1-butene. As already mentioned, a high fluorine content of the polyisobutenes makes them unattractive for many applications, for example in the fuel sector, due to the corrosive properties of HF or the formation of dioxins.
Die EP-A-0523838 beschreibt ein Verfahren zur Isomerisierung von linearen Olefinen zu Isoolefinen, z.B. von n-Butenen zu Isobuten, in Gegenwart von Zeolithen als Isome- risierungskatalysatoren.EP-A-0523838 describes a process for the isomerization of linear olefins to isoolefins, e.g. from n-butenes to isobutene, in the presence of zeolites as isomerization catalysts.
Die US 5,043,523 beschreibt die Isomerisierung von Olefinen, wie C4-Olefinen, in Gegenwart von Natrium-armem Siloxan-modifiziertem γ-Aluminiumoxid als Isomerisie- rungskatalysator. Die DE 3118199 beschreibt ein Verfahren zur Isomerisierung des C4-Bestandteils in C3-C4-Kohlenwasserstoffgemischen unter Verwendung von fluoriertem Aluminiumoxid in Gegenwart von Wasser oder Wasserdampf.US Pat. No. 5,043,523 describes the isomerization of olefins, such as C4-olefins, in the presence of low-sodium siloxane-modified γ-aluminum oxide as isomerization catalyst. DE 3118199 describes a process for the isomerization of the C4 component in C3-C4 hydrocarbon mixtures using fluorinated aluminum oxide in the presence of water or steam.
Die US 4,436,949 beschreibt die Gerüstisomerisierung und Disproportionierung von Olefinen unter Verwendung von saurem Aluminiumoxid als Katalysator in Gegenwart von Wasser.US 4,436,949 describes the skeletal isomerization and disproportionation of olefins using acidic alumina as a catalyst in the presence of water.
Die EP 0192059 beschreibt die Dehydroisomerisierung von Butan zu Isobuten unter Verwendung eines Zirkonoxid-geträgerten Chromoxid/Niobiumpentoxid-Katalysators.EP 0192059 describes the dehydroisomerization of butane to isobutene using a zirconia-supported chromium oxide / niobium pentoxide catalyst.
H. Güterbock beschreibt in „ Polyisobutylen und Isobutylen-Mischpolymerisate" , Springer Verlag, 1959 die Dehydroisomerisierung von Butan zu Isobuten unter Verwendung von Aluminiumoxid oder Aluminiumsilikaten in poröser Form als Katalysato- ren. Außerdem wird die Isomerisierung von Butenen zu Isobuten in Gegenwart verschiedener Katalysatoren beschrieben. Ferner beschreibt dieses Dokument auch die Gewinnung von Isobuten durch Depolymerisation von Isobuten-Oligomeren.H. Güterbock describes in "Polyisobutylene and Isobutylene Copolymers", Springer Verlag, 1959, the dehydroisomerization of butane to isobutene using aluminum oxide or aluminum silicates in porous form as catalysts. In addition, the isomerization of butenes to isobutene in the presence of various catalysts is described Furthermore, this document also describes the recovery of isobutene by depolymerization of isobutene oligomers.
Die EP-A-0671419 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Polyisobuten, bei dem man ein C4-Kohlenwasserstoffgemisch zunächst einer Vorbehandlung zur Verringerung des Gehalts an 1 -Buten unterzieht und anschließend das vorbehandelte Kohlenwasserstoffgemisch polymerisiert.EP-A-0671419 describes a process for the preparation of polyisobutene, in which a C4-hydrocarbon mixture is first subjected to a pretreatment to reduce the content of 1-butene and then polymerized, the pretreated hydrocarbon mixture.
Die US 4,435,609 beschreibt ein Verfahren zur Hydroisomerisierung von 1 -Buten zu 2- Butenen unter Verwendung eines Metalls der VIII. Nebengruppe als Katalysator in Gegenwart von Wasserstoff.US 4,435,609 describes a process for the hydroisomerization of 1-butene to 2-butenes using a metal of VIII. Subgroup as a catalyst in the presence of hydrogen.
Die EP-A-0288362 beschreibt ein Verfahren, bei dem in einem C4- Kohlenwasserstoffgemisch vorhandenes Butadien hydriert wird und gleichzeitig 1- Buten zu 2-Buten isomerisiert wird. Die Umsetzung erfolgt in Gegenwart von zwei verschiedenen Katalysatoren, wobei der C4-Feedstock zuerst einen Hydrierungskatalysator (Pd in Kombination mit Au und/oder Pt, auf Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid geträgert) zur Hydrierung von Butadien und anschließend einen Isomerisierungskataly- sator (auf Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid geträgertes Pd) passiert.EP-A-0288362 describes a process in which butadiene present in a C 4 hydrocarbon mixture is hydrogenated and at the same time 1-butene is isomerized to 2-butene. The reaction takes place in the presence of two different catalysts, wherein the C4 feedstock first a hydrogenation catalyst (Pd in combination with Au and / or Pt, supported on alumina or silica) for the hydrogenation of butadiene and then an isomerization (on alumina or silica supported Pd) happened.
Die FR-A-2515171 beschreibt die selektive Oligomerisierung von Isobuten in einem C4- Kohlenwasserstoffgemisch. Die EP-A-0628575 und die WO 99/64482 beschreiben die Herstellung von reaktiven Polyisobutenen durch kationische Polymerisation von Isobuten oder isobutenhaltigen Kohlenwasserstoffströmen in Gegenwart von BF3 in Kombination mit Alkoholen oder primären oder sekundären Dialkylethern.FR-A-2515171 describes the selective oligomerization of isobutene in a C 4 hydrocarbon mixture. EP-A-0628575 and WO 99/64482 describe the preparation of reactive polyisobutenes by cationic polymerization of isobutene or isobutene-containing hydrocarbon streams in the presence of BF 3 in combination with alcohols or primary or secondary dialkyl ethers.
Die WO 97/06189 beschreibt die Herstellung von halogenfreien, reaktiven Polyisobutenen durch Polymerisation von Isobuten oder isobutenhaltigen Kohlenwasserstoffströmen in Gegenwart eines Katalysators, der neben einer sauerstoffhaltigen Zirkonver- bindung wenigstens eine sauerstoffhaltige Verbindung wenigstens eines Elements aus der l., IL, IM., IV., V., VII. oder VIII. Nebengruppe oder aus II., IM., IV., V. oder VI. Hauptgruppe enthält und keine technisch wirksamen Mengen an Halogen enthält.WO 97/06189 describes the preparation of halogen-free, reactive polyisobutenes by polymerization of isobutene or isobutene-containing hydrocarbon streams in the presence of a catalyst which comprises, in addition to an oxygen-containing zirconium compound, at least one oxygen-containing compound of at least one element from I, II, III, IV ., V., VII. Or VIII. Subgroup or from II., IM., IV., V. or VI. Main group contains and does not contain technically effective amounts of halogen.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung reaktiver und im Wesentlichen halogenfreier, insbesondere fluorfreier Polyisobutene bereitzustellen, das in wirtschaftlicher Weise den Einsatz Isobuten-armer und gegebenenfalls 1 -Buten-reicher C4-Kohlenwasserstoff-Gemische ermöglicht. Außerdem sollte das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Polyisobutenen mit einer möglichst engen Molekulargewichtsverteilung erlauben.It is an object of the present invention to provide a process for preparing reactive and substantially halogen-free, in particular fluorine-free, polyisobutenes which makes it possible to economically use isobutene-poor and optionally 1-butene-rich C 4 -hydrocarbon mixtures. In addition, the inventive method should allow the production of polyisobutenes with the narrowest possible molecular weight distribution.
Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung reaktiver und im Wesentlichen halogenfreier Polyisobutene, umfassend folgende Schritte:The object was achieved by a process for preparing reactive and substantially halogen-free polyisobutenes, comprising the following steps:
(i) Isomerisierung eines Gemischs I von C4-Kohlenwasserstoffen, das höchstens 10 Gew.-% Isobuten und höchstens 0,5 Gew.-% Butadien, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs I, enthält, unter Erhalt eines Gemischs Ia, das wenigstens 5 Gew.-% mehr Isobuten enthält als das Gemisch I;(i) isomerization of a mixture I of C 4 hydrocarbons containing not more than 10% by weight of isobutene and not more than 0.5% by weight of butadiene, based in each case on the total weight of mixture I, to obtain a mixture Ia containing at least 5 wt .-% more isobutene than the mixture I;
(ii) gegebenenfalls Hydroisomerisierung wenigstens eines Teils des in Schritt (i) erhaltenen Gemischs Ia unter Erhalt eines Gemischs Ib, das wenigstens 5 Gew.- % weniger 1 -Buten enthält als das Gemisch Ia;(ii) optionally hydroisomerizing at least a portion of the mixture Ia obtained in step (i) to obtain a mixture Ib which contains at least 5% by weight less 1 -butene than the mixture Ia;
(iii) gegebenenfalls Gewinnung von im Wesentlichen reinem Isobuten aus wenigstens einem Teil des in Schritt (i) gewonnenen Gemischs Ia oder aus wenigstens einem Teil des in Schritt (ii) gewonnenen Gemischs Ib;(iii) optionally recovering substantially pure isobutene from at least part of the mixture Ia obtained in step (i) or from at least part of the mixture Ib obtained in step (ii);
(iv) gegebenenfalls Mischen(iv) optionally mixing
(iv.1) des in Schritt (i) gewonnenen Gemischs Ia mit dem in Schritt (ii) gewonnenen Gemisch Ib oder (iv.2) des in Schritt (i) gewonnenen Gemischs Ia mit dem in Schritt (iii) ge- wonnenen Isobuten oder(iv.1) the mixture Ia obtained in step (i) with the mixture Ib obtained in step (ii) or (iv.2) of the mixture Ia obtained in step (i) with the mixture obtained in step (iii) won isobutene or
(iv.3) des in Schritt (ii) gewonnenen Gemischs Ib mit dem in Schritt (iii) gewonnenen Isobuten oder(iv.3) the mixture Ib obtained in step (ii) with the isobutene obtained in step (iii) or
(iv.4) des in Schritt (i) gewonnenen Gemischs Ia mit dem in Schritt (ii) ge- wonnenen Gemisch Ib und dem in Schritt (iii) gewonnenen Isobuten oder(iv.4) the mixture Ia obtained in step (i) with the mixture Ib obtained in step (ii) and the isobutene obtained in step (iii) or
(iv.5) des in Schritt (iii) gewonnenen Isobutens mit einem Gemisch Il von C4-Kohlenwasserstoffen, das von den Gemischen Ia und Ib verschieden ist, oder(iv.5) the isobutene obtained in step (iii) with a mixture II of C 4 hydrocarbons other than mixtures Ia and Ib, or
(iv.6) des in Schritt (ii) gewonnenen Gemischs Ib mit einem Gemisch Il von C4-Kohlenwasserstoffen, das von den Gemischen Ia und Ib verschieden ist; und(iv.6) the mixture Ib obtained in step (ii) with a mixture II of C4 hydrocarbons other than mixtures Ia and Ib; and
(v) Umsetzung des in Schritt (i) gewonnenen Gemischs Ia oder des in Schritt (ii) gewonnenen Gemischs Ib oder des in Schritt (iv) gewonnenen Gemischs oder des in Schritt (iii) gewonnenen Isobutens in einer kationischen Polymerisation in Gegenwart eines BF3-haltigen Katalysators.(v) reaction of the mixture Ia obtained in step (i) or the mixture Ib obtained in step (ii) or the mixture obtained in step (iv) or the isobutene obtained in step (iii) in a cationic polymerization in the presence of a BF 3 containing catalyst.
Unter reaktiven Polyisobutenen versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung Polyisobutene, die wenigstens 60 Mol-%, bevorzugt wenigstens 70 Mol-%, besonders bevorzugt wenigstens 80 Mol-% und insbesondere wenigstens 90 Mol-%, z.B. etwa 95 Mol-%, terminal angeordnete Doppelbindungen, bezogen auf die Gesamtanzahl an Polyisobuten-Makromolekülen, enthalten. Bei den terminal angeordnete Doppelbindungen kann es sich sowohl um 2-Methyl-2-engruppen [-CH=C(CH3)2] (ß-Olefin) als auch um Vinylidengruppen [-CH-C(=CH2)-CH3] (α-Olefin) handeln. Vorzugsweise han- delt es sich jedoch um Vinylidengruppen.In the context of the present invention, reactive polyisobutenes are understood as meaning polyisobutenes which are at least 60 mol%, preferably at least 70 mol%, more preferably at least 80 mol% and in particular at least 90 mol%, e.g. about 95 mole percent, terminal double bonds based on the total number of polyisobutene macromolecules. The terminal double bonds can be both 2-methyl-2-engroups [-CH = C (CH3) 2] (β-olefin) and vinylidene groups [-CH-C (= CH2) -CH3] (α Olefin). Preferably, however, they are vinylidene groups.
Im Wesentlichen halogenfrei bzw. fluorfrei bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das Polyisobuten höchstens 50 ppm, vorzugsweise höchstens 20 ppm, besonders bevorzugt höchstens 15 ppm und insbesondere höchstens 10 ppm, z.B. höchstens 5 ppm oder höchstens 2 ppm oder höchstens 1 ppm Halogen, speziell Fluor, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyisobutens, enthält. Die ppm-Angaben beziehen sich hier auf Gew.-ppm, d.h. 1 ppm entspricht 10"4 Gew.-%.In the context of the present invention, essentially halogen-free or fluorine-free means that the polyisobutene contains at most 50 ppm, preferably at most 20 ppm, more preferably at most 15 ppm and especially at most 10 ppm, for example at most 5 ppm or at most 2 ppm or at most 1 ppm halogen, specifically fluorine, based on the total weight of the polyisobutene. The ppm data here refer to ppm by weight, ie 1 ppm corresponds to 10 " 4 wt .-%.
Erfindungsgemäß setzt man in Schritt (i) ein Gemisch I von C4-Kohlenwasserstoffen ein, das höchstens 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs I, an Isobuten aufweist. Bevorzugt weist das Gemisch I höchstens 8 Gew.-% und besonders bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs I, an Isobuten auf. Geeignete Gemische I von C4-Kohlenwasserstoffen resultieren beispielsweise, gegebenenfalls nach einem oder mehreren Verarbeitungsschritten, bei der in großtechnischem Maßstab durchgeführten Kohlenwasserstoff-Spaltung im Rahmen der Erdölverarbeitung, beispielsweise durch Cracken wie Fluid-Catalytic-Cracking (FCC), Thermo- Cracken, Hydro-Cracken oder Dehydrierung von Isobutan. Hierbei fallen, gegebenenfalls nach Abtrennung höher oder niedriger siedender Kohlenwasserstoffe, als C4- Schnitt bezeichnete technische Olefingemische an. C4-Schnitte sind Kohlenwasserstoffgemische, deren Hauptbestandteil Kohlenwasserstoffe mit 4 Kohlenstoffatomen, wie Butan, Isobutan, 1- und 2-Buten und Isobuten, sind. C4-Schnitte sind beispielswei- se durch Fluid-Catalytic-Cracking oder Steam-Cracken von Gasöl bzw. durch Steam- Cracken von Flüssiggas oder Naphta bzw. durch Dehydrieren von Isobutan oder Feldbutan erhältlich. Je nach Zusammensetzung des C4-Schnitts unterscheidet man den Gesamt-C4-Schnitt (Roh-C4-Schnitt), das nach der weitgehenden Abtrennung von 1 ,3- Butadien erhaltene sogenannte Raffinat I, das nach weitgehender Abtrennung von Iso- buten erhaltene Raffinat Il bzw. Il P nach zusätzlicher Abtrennung von 1 -Buten sowie das nach weitgehender Abtrennung von Olefinen erhaltene Raffinat IM. Typische Zusammensetzungen der vorgenannten C4-Raffinate finden sich in der Literatur z. B. in der EP-A-0671419 oder in Schulz, Homann „ C4-Hydrocarbons and Derivatives, Resources, Production, Marketing" , Springer Verlag 1989.According to the invention, in step (i), a mixture I of C 4 -hydrocarbons which has at most 10% by weight, based on the total weight of mixture I, of isobutene. Preferably, the mixture I at most 8 wt .-% and particularly preferably at most 5 wt .-%, based on the total weight of the mixture I, of isobutene. Suitable mixtures I of C 4 hydrocarbons result, for example, after one or more processing steps, in the hydrocarbon scale separation carried out on an industrial scale in the course of petroleum processing, for example by cracking such as fluid catalytic cracking (FCC), thermal cracking, hydroprocessing. Cracking or dehydration of isobutane. In this case fall, optionally after separation of higher or lower boiling hydrocarbons, referred to as C 4 - cut technical olefin mixtures. C4 cuts are hydrocarbon mixtures whose main constituent are hydrocarbons having 4 carbon atoms, such as butane, isobutane, 1- and 2-butene and isobutene. C4 cuts can be obtained, for example, by fluid catalytic cracking or steam cracking of gas oil or by steam cracking of liquefied gas or naphtha or by dehydrogenation of isobutane or butane. Depending on the composition of the C 4 cut, a distinction is made between the total C 4 cut (crude C 4 cut) and the raffinate I obtained after the substantial removal of 1,3-butadiene, the raffinate obtained after extensive separation of isobutene II or IIP after additional separation of 1-butene and the raffinate IM obtained after extensive separation of olefins. Typical compositions of the aforementioned C4 raffinates can be found in the literature z. In EP-A-0671419 or Schulz, Homann "C4-Hydrocarbons and Derivatives, Resources, Production, Marketing", Springer Verlag 1989.
Beim Raffinat Il unterscheidet sich die Zusammensetzung je nachdem, ob das Raffinat in einem Steam Cracker oder einem FC-Cracker gewonnen wurde, welche Verfahren zur Entfernung von Isobuten zum Einsatz kamen und welche Einsatzprodukte im Cracker verwendet wurden.For raffinate II, the composition differs depending on whether the raffinate was recovered in a steam cracker or FC cracker, which methods of isobutene removal were used, and which feeds were used in the cracker.
So weist Raffinat Il aus Steam Crackern mit Naphtha als Einsatzprodukt und der Entfernung von Isobuten durch Veretherung (z.B. zu Methyl-tert-butylether) üblicherweise im Wesentlichen folgende Zusammensetzung auf:Thus, raffinate II from steam crackers with naphtha as a feedstock and the removal of isobutene by etherification (e.g., to methyl tert-butyl ether) usually has substantially the following composition:
Isobuten: im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 bis 3 Gew.-%, 1 -Buten: im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 45 bis 55 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 12 bis 18 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 12 bis 20 Gew.-%, Isobutan: im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%, oder vorzugsweise im Bereich von 6 bis 10 Gew.-%.Isobutene: in the range of 1 to 10 wt .-%, preferably in the range of 1, 5 to 3 wt .-%, 1-butene: in the range of 40 to 60 wt .-%, preferably in the range of 45 to 55 wt %, cis-2-butene: in the range of 5 to 15% by weight, preferably in the range of 5 to 10% by weight, trans-2-butene: in the range of 10 to 20% by weight, preferably in the range from 12 to 18% by weight, n-butane: in the range from 10 to 20% by weight, preferably in the range from 12 to 20% by weight, Isobutane: in the range of 5 to 10% by weight, or preferably in the range of 6 to 10% by weight.
Raffinat Il aus FCC-Units hängt stärker von der Herkunft des Rohöls ab und weist nach dem Entfernen von Isobuten durch Veretherung üblicherweise im Wesentlichen folgende Zusammensetzung auf:Raffinate II from FCC units is more dependent on the source of the crude oil and, after removal of isobutene by etherification, usually has essentially the following composition:
Isobuten: im Bereich von 0,5 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 2 Gew.-%, 1 -Buten: im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 17 bis 24 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 12 bis 33 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 17 bis 23 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 17 Gew.-%, Isobutan: im Bereich von 20 bis 35 Gew.-%. vorzugsweise im Bereich von 22 bis 33 Gew.-%.Isobutene: in the range of 0.5 to 3 wt .-%, preferably in the range of 1 to 2 wt .-%, 1-butene: in the range of 15 to 25 wt .-%, preferably in the range of 17 to 24 wt %, cis-2-butene: in the range of 10 to 25% by weight, preferably in the range of 12 to 33% by weight, trans-2-butene: in the range of 15 to 25% by weight, preferably in the range from 17 to 23% by weight, n-butane: in the range from 10 to 20% by weight, preferably in the range from 10 to 17% by weight, isobutane: in the range from 20 to 35% by weight. %. preferably in the range of 22 to 33% by weight.
Hier und im Folgenden bedeutet der Ausdruck „ im Wesentlichen" , dass der Gehalt an weiteren Komponenten in den angegebenen Zusammensetzungen höchstens 5 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Raffinat-Zusammensetzungen, beträgt. Es versteht sich für den Fachmann, dass bei Einsatz technischer Kohlenwasserstoff-Gemische insbesondere auch Anteile von Kohlenwasserstoffen mit weniger oder mehr als 4 C-Atomen als weitere Komponenten enthalten sein können. Im Allgemeinen wird der Gehalt an weiteren Komponenten in den im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Raffinaten bzw. Gemischen I von C4-Kohlenwasserstoffen nicht mehr als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, betragen.As used herein, the term "substantially" means that the content of further components in the specified compositions is at most 5% by weight, preferably at most 1% by weight, based on the total weight of the raffinate compositions those skilled in the art, that when using technical hydrocarbon mixtures in particular also fractions of hydrocarbons having less or more than 4 carbon atoms can be contained as further components .In general, the content of other components in the raffinates used in the process according to the invention or Mixtures I of C4 hydrocarbons not more than 5 wt .-%, based on the total weight, amount.
Ein Raffinat Il P weist üblicherweise im Wesentlichen die folgende Zusammensetzung auf:A raffinate IIP usually has essentially the following composition:
Isobuten: im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 bis 3 Gew.-%,Isobutene: in the range from 1 to 5% by weight, preferably in the range from 1 to 5% by weight,
1 -Buten: im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 4 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 22 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 40 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 42 bis 48 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 25 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 28 bis 38 Gew.-%,1-butene: in the range of 1 to 5 wt.%, Preferably in the range of 2 to 4 wt.%, Cis-2-butene: in the range of 10 to 25 wt.%, Preferably in the range of 15 to 22% by weight, Trans-2-butene: in the range of 40 to 50 wt .-%, preferably in the range of 42 to 48 wt .-%, n-butane: in the range of 25 to 40 wt .-%, preferably in the range of 28 to 38% by weight,
Isobutan: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 12 bis 18 Gew.-%.Isobutane: in the range of 10 to 20% by weight, preferably in the range of 12 to 18% by weight.
Ein Raffinat IM weist üblicherweise im Wesentlichen die folgende Zusammensetzung auf:A raffinate IM usually has substantially the following composition:
Isobuten: im Bereich von 0 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1 Gew.-%,Isobutene: in the range of 0 to 3% by weight, preferably in the range of 0.1 to 1% by weight,
1 -Buten: im Bereich von 0 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 bis 3 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 8 bis 20 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 40 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 45 bis 65 Gew.-%,1-butene: in the range of 0 to 3 wt .-%, preferably in the range of 0.1 to 1 wt .-%, cis-2-butene: in the range of 1 to 5 wt .-%, preferably in the range of 1, 5 to 3 wt .-%, trans-2-butene: in the range of 5 to 30 wt .-%, preferably in the range of 8 to 20 wt .-%, n-butane: in the range of 40 to 70 wt .-%, preferably in the range of 45 to 65 wt .-%,
Isobutan: im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%. vorzugsweise im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%.Isobutane: in the range of 10 to 30 wt .-%. preferably in the range of 15 to 25 wt .-%.
Geeignete Gemische I von C4-Kohlenwasserstofen ergeben sich aber auch aus C4- Schnitten, die an Isobuten abgereichert wurde, z.B. durch Polymerisation zu PoIy- isobuten. Ein Beispiel hierfür ist der nach der Herstellung von Polyisobuten aus Raffinat I zurückbleibende Anteil dieses C4-Gemischs.However, suitable mixtures I of C 4 -hydrocarbon are also obtained from C 4 sections which have been depleted in isobutene, for example by polymerization to polyisobutene. An example of this is the proportion of this C4 mixture remaining after the production of polyisobutene from raffinate I.
In Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man als Gemisch I vorzugsweise ein Raffinat Il aus einem Steam-Cracker oder aus einer FCC-Einheit oder ein Raffinat Il P oder ein Raffinat III aus einem Steam-Cracker ein. Die genannten Raffinate weisen speziell jeweils eine der zuvor angegebenen Zusammensetzungen auf.In step (i) of the process according to the invention, the mixture I used is preferably a raffinate II from a steam cracker or from an FCC unit or a raffinate II P or a raffinate III from a steam cracker. The cited raffinates in each case have in each case one of the abovementioned compositions.
Erfindungsgemäß weist das eingesetzte Gemisch I einen Anteil von höchstens 0,5 Gew.-% und bevorzugt von höchstens 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs I, an Butadien auf. Gegebenenfalls erforderliche Verfahren und Behandlungsschritte zur Verringerung des Gehalts an Butadien, z. B. eine selektive Hydrierung, sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in der EP-A-0288362 und der darin zitierten Literatur beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.According to the invention, the mixture I used has a content of not more than 0.5% by weight and preferably not more than 0.2% by weight, based on the total weight of the mixture I, of butadiene. Optionally required procedures and treatment steps to reduce the content of butadiene, eg. As a selective hydrogenation, are known in the art and for example in EP-A-0288362 and the cited therein, which is hereby incorporated by reference in its entirety.
In Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens findet eine Isomerisierung wenigstens eines Teils der in dem Gemisch I enthaltenen C4-Kohlenwasserstoffe statt. Dabei wird die Isomerisierung unter solchen Bedingungen durchgeführt, dass das resultierende Gemisch Ia wenigstens 5 Gew.-% mehr Isobuten enthält als das eingesetzte Gemisch I (d.h. wenn Gemisch I x Gew.-% Isobuten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Ge- mischs I, enthält, so enthält das in Schritt (i) erhaltene Gemisch Ia wenigstens (x+5) Gew.-% Isobuten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs Ia). Vorzugsweise enthält das Gemisch Ia wenigstens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 15 Gew.-% und insbesondere wenigstens 20 Gew.-% mehr Isobuten als das eingesetzte Gemisch I.In step (i) of the process according to the invention, an isomerization of at least part of the C4 hydrocarbons contained in the mixture I takes place. The isomerization is carried out under such conditions that the resulting mixture Ia contains at least 5% by weight more isobutene than the mixture I used (ie when mixture I × wt .-% isobutene, based on the total weight of the mixture I, contains, the mixture Ia obtained in step (i) contains at least (x + 5) wt .-% isobutene, based on the total weight of the mixture Ia). Preferably, the mixture Ia contains at least 10 wt .-%, more preferably at least 15 wt .-% and in particular at least 20 wt .-% more isobutene than the mixture used I.
Vorzugsweise beträgt dabei der Gehalt an Isobuten des in Schritt (i) erhaltenen Gemischs Ia mindestens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 15 Gew.-% und insbesondere mindestens 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs Ia.The content of isobutene of the mixture Ia obtained in step (i) is preferably at least 10% by weight, more preferably at least 15% by weight and in particular at least 20% by weight, based on the total weight of the mixture Ia.
Bei der Isomerisierungsreaktion in Schritt (i) handelt es sich vorzugsweise um eine Dehydroisomerisierung oder um eine Gerüstisomerisierung. Natürlich können unter den gegebenen Isomerisierungsbedingungen auch beide Isomerisierungsformen nebeneinander ablaufen. Außerdem können unter den Isomerisierungsbedingungen des Schritts (i) auch Dehydrierungen stattfinden, z.B. von Isobutan zu Isobuten.The isomerization reaction in step (i) is preferably a dehydroisomerization or a skeletal isomerization. Of course, under the given isomerization conditions, both isomerization forms can proceed side by side. In addition, under the isomerization conditions of step (i), dehydrations may also take place, e.g. from isobutane to isobutene.
Unter Gerüstisomerisierung versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Umlagerungsreaktion, bei der formal eine Methylgruppe wandert. Ein Beispiel hierfür ist die Umlagerung von 2-Buten zu Isobuten.In the context of the present invention, skeletal isomerization is understood as meaning a rearrangement reaction in which a methyl group formally migrates. An example of this is the rearrangement of 2-butene to isobutene.
Unter einer Dehydroisomerisierung versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Dehydrierung eines Alkans zum entsprechenden Alken verbunden mit einer Gerüstisomerisierung, wobei letztere vor, gleichzeitig mit oder nach der Dehydrierung stattfinden kann. Ein Beispiel hierfür ist die Dehydroisomerisierung von n-Butan zu Isobuten.In the context of the present invention, dehydroisomerization is understood as meaning the dehydrogenation of an alkane to the corresponding alkene, combined with skeletal isomerization, the latter taking place before, simultaneously with or after the dehydrogenation. An example of this is the dehydroisomerization of n-butane to isobutene.
Diese Umformungen werden, auch um die Raum/Zeit-Ausbeuten zu erhöhen, im Allgemeinen bei vergleichsweise hohen Temperaturen durchgeführt, in der Regel im Bereich von 300 bis 650 °C. Vorzugsweise erfolgt die Isomerisierung in Schritt (i) bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 600 °C. Die Dehydroisomerisierung findet zur Vermeidung einer zu starken Dehydrierung vorzugsweise in Gegenwart von Wasserstoff statt. Die Gerüstisomerisierung findet vorzugsweise in Gegenwart von Wasserstoff und/oder Wasserdampf statt.These transformations, in order to increase the space / time yields, are generally carried out at comparatively high temperatures, typically in the range of 300 to 650 ° C. Preferably, the isomerization in step (i) is at a temperature in the range of 350 to 600 ° C. The dehydroisomerization takes place to avoid excessive dehydration, preferably in the presence of hydrogen. The skeletal isomerization preferably takes place in the presence of hydrogen and / or water vapor.
Die Isomerisierung kann sowohl unter verringertem Druck, bei Umgebungsdruck als auch unter Überdruck durchgeführt werden. Der Begriff Druck bezeichnet hier den Gesamtdruck, der sich aus dem Druck des Kohlenwasserstoffgemischs I und dem Druck des gegebenenfalls vorhandenen Wasserstoffs und/oder Wasserdampfs zusammen- setzt. Vorzugsweise erfolgt die Isomerisierung unter Überdruck, vorzugsweise bei einem Druck von 1 ,5 bis 20 bar, insbesondere bei 2 bis 10 bar.The isomerization can be carried out both under reduced pressure, at ambient pressure and under overpressure. The term pressure here refers to the total pressure which is composed of the pressure of the hydrocarbon mixture I and the pressure of the optionally present hydrogen and / or water vapor. Preferably, the isomerization is carried out under excess pressure, preferably at a pressure of 1, 5 to 20 bar, in particular 2 to 10 bar.
Die Isomerisierung findet vorzugsweise in der Gasphase bzw. oberhalb der kritischen Temperatur statt.The isomerization preferably takes place in the gas phase or above the critical temperature.
Die Isomerisierung in Schritt (i) erfolgt in der Regel in Gegenwart geeigneter Katalysatoren.The isomerization in step (i) is generally carried out in the presence of suitable catalysts.
Geeignete Katalysatoren für die Gerüstisomerisierung sind beispielsweise Aluminium- oxide, vor allem γ-Aluminiumoxide, die sich vorzugsweise durch einen geringen Gehalt an Alkali- und Erdalkalimetallen auszeichnen und die gegebenenfalls Siloxan-modifiert sind, sowie Zeolithe. Zeolithe sind geordnete poröse kristalline Aluminosilikate mit einer definierten Struktur und mit über Kanälen verbundenen Kavitäten. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise in der EP 523838, US 5,043,523, US 4,436,949 und DE 31 18199 A1 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.Suitable catalysts for the skeleton isomerization are, for example, aluminum oxides, in particular γ-aluminum oxides, which are preferably distinguished by a low content of alkali metals and alkaline earth metals and which are optionally siloxane-modified, and zeolites. Zeolites are ordered porous crystalline aluminosilicates having a defined structure and cavities connected via channels. Suitable catalysts are described, for example, in EP 523838, US Pat. No. 5,043,523, US Pat. No. 4,436,949 and DE 31 18199 A1, to which reference is hereby fully made.
Geeignete Katalysatoren für die Dehydroisomerisierung sind beispielsweise Aluminiumoxide, vor allem γ-Aluminiumoxide, Aluminosilikate in poröser Form (z.B. Bauxit, Ton, Kaolin), die gegebenenfalls geträgert sind und mit Phosphor-, Bor- oder Fluor- wasserstoffsäure aktiviert sind, und Metalloxide von Nebengruppenmetallen, z.B.Suitable catalysts for the dehydroisomerization are, for example, aluminum oxides, in particular γ-aluminum oxides, aluminosilicates in porous form (eg bauxite, clay, kaolin), which are optionally supported and activated with phosphoric, boric or fluoric acid, and metal oxides of secondary group metals , eg
Chromoxid, Nioboxid und dergleichen, wobei letztere vorzugsweise geträgert sind, z.B. auf Zirkonoxid. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise in der EP 192059, US 4,704,497, US 4,806,624 und in der EP 51291 1 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.Chromium oxide, niobium oxide and the like, the latter preferably being supported, e.g. on zirconia. Suitable catalysts are described, for example, in EP 192059, US Pat. No. 4,704,497, US Pat. No. 4,806,624 and EP 51291 1, to which reference is hereby made in their entirety.
Dehydroisomerisierungen sind grundsätzlich bekannt und beispielsweise in der US 4,806,624 und insbesondere in der EP 512911 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird. Beispiele für Katalysatoren, die für die Dehydroisomerisierung geeignet sind, sind außer in den beiden oben genannten Dokumenten auch in der EP 192059 und US 4,704,497 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.Dehydroisomerizations are known in principle and are described, for example, in US Pat. No. 4,806,624 and in particular in EP 512911, to which reference is hereby fully made. Examples of catalysts which are suitable for the dehydroisomerization, except in the two above-mentioned documents also in EP 192059 and US 4,704,497, which is hereby incorporated by reference.
Auch Gerüstisomerisierungen sind grundsätzlich bekannt und beispielsweise in der EP 523838, US 5,043,523, US 4,436,949 und DE 31 18199 A1 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird. Hierin finden sich sowohl Angaben zu den Reaktionsbedingungen als auch zu geeigneten Katalysatoren.Scaffold isomerizations are also known in principle and are described, for example, in EP 523838, US Pat. No. 5,043,523, US Pat. No. 4,436,949 and DE 31 18199 A1, to which reference is hereby fully made. Here you will find both information on the reaction conditions as well as suitable catalysts.
Ob man die Isomerisierungsbedingungen in Schritt (i) entsprechend den oben be- schriebenen Bedingungen eher für eine Gerüstisomerisierung oder eher für eine De- hydroisomerisierung auswählt, hängt vor allem vom in Schritt (i) eingesetzten Kohlenwasserstoffgemisch I ab. Wenn dieses relativ reich an Alkanen ist, wird man eher Bedingungen, die eine Dehydroisomerisierungsreaktion begünstigen, wählen, während es sich bei Gemischen I mit einem niedrigen Anteil an Alkanen anbietet, Bedingungen auszuwählen, die eher eine Gerüstisomerisierung begünstigen. Andererseits unterscheiden sich die Bedingungen, die Dehydroisomerisierungen bzw. Gerüstisomerisierungen begünstigen, nicht so stark voneinander, so dass in der Regel beide Isomerisie- rungstypen nebeneinander ablaufen.Whether one selects the isomerization conditions in step (i) in accordance with the conditions described above for a skeletal isomerization or rather for a hydroisomerization depends mainly on the hydrocarbon mixture I used in step (i). If this is relatively high in alkanes, it will be more likely to choose conditions favoring a dehydroisomerization reaction, while for mixtures I with a low level of alkanes, it would be desirable to select conditions that favor skeletal isomerization. On the other hand, the conditions which favor dehydroisomerizations or skeletal isomerizations do not differ so much from one another, that as a rule both types of isomerization proceed side by side.
Gewünschtenfalls kann man das in Schritt (i) erhaltene Gemisch Ia einer Hydroisome- risierung unterwerfen. Unter Hydroisomerisierungen versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Umlagerung von olefinischen Doppelbindungen, bei der formal ein Wasserstoffatom wandert. Ein Beispiel hierfür ist die Doppelbindungsumlagerung bei der Isomerisierung von 1 -Buten zu 2-Buten.If desired, the mixture Ia obtained in step (i) can be subjected to hydroisomerization. Hydroisomerization in the context of the present invention means the rearrangement of olefinic double bonds in which a hydrogen atom formally migrates. An example of this is the double bond rearrangement in the isomerization of 1-butene to 2-butene.
Durch die Hydroisomerisierung erhält man in Schritt (ii) ein Gemisch II, dessen Gehalt an 1 -Buten um wenigstens 20 Gew.-%, vorzugsweise um wenigstens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 60 Gew.-% und insbesondere um wenigstens 80 Gew.- %, bezogen auf das in Gemisch Ia enthaltene 1 -Buten, reduziert ist.Hydroisomerization in step (ii) gives a mixture II whose content of 1-butene is at least 20% by weight, preferably at least 40% by weight, more preferably at least 60% by weight and in particular at least 80% % By weight, based on the 1 -butene contained in the mixture Ia.
Vorzugsweise enthält das in Schritt (ii) erhaltene Gemisch Ib höchstens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 7 Gew.-%, stärker bevorzugt höchstens 5 Gew.-% und insbesondere höchstens 3 Gew.-%, z.B. höchstens 2 Gew.-% oder höchstens 1 Gew.- % 1 -Buten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs Ib.Preferably, the mixture Ib obtained in step (ii) contains at most 10% by weight, more preferably at most 7% by weight, more preferably at most 5% by weight and especially at most 3% by weight, e.g. at most 2% by weight or at most 1% by weight of 1-butene, based on the total weight of the mixture Ib.
Die Hydroisomerisierung wird bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen durchgeführt, vorzugsweise bei 0 bis 200 °C, besonders bevorzugt bei 20 bis 100 °C. Außerdem erfolgt die Hydroisomerisierung des Schritts (ii) in der Regel in Gegenwart von Wasserstoff.The hydroisomerization is carried out at comparatively low temperatures, preferably at 0 to 200 ° C, more preferably at 20 to 100 ° C. In addition, the hydroisomerization of step (ii) is usually carried out in the presence of hydrogen.
Bevorzugt findet sie unter erhöhten Druck statt, z.B. bei 2 bis 50 bar, vorzugsweise bei 5 bis 30 bar. Diese Druckangaben beziehen sich auf den Gesamtdruck des Reaktions- gemischs, der sich aus dem Partialdruck des in Schritt (ii) eingesetzten Kohlenwasser- stoffgemischs Ia und dem Partialdruck des in der Regel vorhandenen Wasserstoffs zusammensetzt.Preferably, it takes place under elevated pressure, e.g. at 2 to 50 bar, preferably at 5 to 30 bar. These pressure data relate to the total pressure of the reaction mixture, which is composed of the partial pressure of the hydrocarbon mixture Ia used in step (ii) and the partial pressure of the hydrogen which is generally present.
Die Hydroisomerisierungsbedingungen werden geeigneterweise so gewählt, dass einerseits im Wesentlichen nur gegebenenfalls vorhandene Diene (v.a. Butadien) und Alkine (v.a. Acetylen und Butine) hydriert werden und andererseits 1 -Buten zu 2-Buten isomerisieren kann.The hydroisomerization conditions are suitably chosen so that essentially only optionally present dienes (especially butadiene) and alkynes (especially acetylene and butynes) are hydrogenated and on the other hand isomerize 1-butene to 2-butene.
Die Hydroisomerisierung erfolgt vorzugsweise in Gegenwart geeigneter Katalysatoren. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise Übergangsmetallkatalysatoren, wie Palladium oder Platin. Vorzugsweise sind die Metallkatalysatoren dabei geträgert, z.B. auf Aluminiumoxid, Siliciumdioxid oder Zirkondioxid. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise in der GB-A-2057006 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird. Einige der geeigneten Katalysatoren, z.B. Palladium auf Aluminiumoxid, sind kommerziell erhältlich (z.B. bei Südchemie).The hydroisomerization is preferably carried out in the presence of suitable catalysts. Suitable catalysts are, for example, transition metal catalysts, such as palladium or platinum. Preferably, the metal catalysts are supported, e.g. on alumina, silica or zirconia. Suitable catalysts are described, for example, in GB-A-2057006, which is hereby incorporated by reference. Some of the suitable catalysts, e.g. Palladium on alumina are commercially available (e.g., from Sudchemie).
Die Durchführung erfolgt vorzugsweise so, dass das in Schritt (i) erzeugte Gemisch in eine kühlere Reaktionszone mit einem für die Hydroisomerisierung geeigneten Kataly- sator überführt wird, wobei diese Reaktionszone im gleichen Reaktor wie die Reaktionszone für die Isomerisierungsreaktion des Schritts (i) angeordnet sein kann als auch in einem anderen Reaktor.The reaction is preferably carried out such that the mixture produced in step (i) is converted into a cooler reaction zone with a catalyst suitable for hydroisomerization, this reaction zone being arranged in the same reactor as the reaction zone for the isomerization reaction of step (i) can as well as in another reactor.
Bei der Hydroisomerisierung in Schritt (ii) wird vor allem 1 -Buten zu 2-Buten umgela- gert. Dementsprechend wird Schritt (ii) vor allem dann durchgeführt, wenn Polyisobu- tene mit niedrigem Halogen-, speziell Fluorgehalt erhalten werden sollen und der Gehalt an 1 -Buten im Gemisch Ia aus Schritt (i) relativ groß ist, z.B. wenigstens 5 Gew.-% oder sogar wenigstens 10 Gew.-% beträgt. Der Gehalt an 1 -Buten im Gemisch Ia ist vor allem dann groß, wenn als Gemisch I ein Kohlenwasserstrom eingesetzt wird, der einen relativ hohen Gehalt an 1 -Buten aufweist, z.B. wenigstens 5 Gew.-% oder wenigstens 10 Gew.-%, wie dies beispielsweise bei Raffinat Il der Fall ist, und/oder wenn der Gehalt an 1 -Buten im Gemisch Ia aufgrund der Isomerisierungsreaktion des Schritts (i) im Vergleich zum Gemisch I zunimmt, z.B. auf wenigstens 5 Gew.-% oder wenigstens 10 Gew.-%, beispielsweise weil die Isomerisierungsbedingungen, insbesondere höheren Temperaturen, auch die Bildung von 1 -Buten begünstigen.In the hydroisomerization in step (ii), especially 1-butene is converted to 2-butene. Accordingly, step (ii) is carried out above all when polyisobutenes with a low halogen content, especially fluorine content, are to be obtained and the content of 1-butene in the mixture Ia from step (i) is relatively large, for example at least 5% by weight. % or even at least 10 wt .-% is. The content of 1-butene in the mixture Ia is especially great when a hydrocarbon stream is used as the mixture I, which has a relatively high content of 1-butene, for example at least 5 wt .-% or at least 10 wt .-%, as is the case, for example, with raffinate II and / or when the content of 1-butene in mixture Ia increases as a result of the isomerization reaction of step (i) compared with mixture I, for example to at least 5% by weight or at least 10% by weight, for example because the isomerization conditions, especially higher temperatures, also favor the formation of 1-butene.
Entsprechend wird Schritt (ii) vorzugsweise dann durchgeführt, wenn in Schritt (i) ein Gemisch I eingesetzt wird, das wenigstens 5 Gew.-% 1 -Buten enthält, z.B. ein von Raffinat Il P oder Raffinat III verschiedenes Gemisch, wie Raffinat II, und/oder wenn in Schritt (i) ein Gemisch Ia erhalten wird, das wenigstens 5 Gew.-% 1 -Buten enthält.Accordingly, step (ii) is preferably carried out when in step (i) a mixture I containing at least 5% by weight of 1-butene, e.g. a mixture other than raffinate IIP or raffinate III, such as raffinate II, and / or when, in step (i), a mixture Ia containing at least 5% by weight of 1-butene is obtained.
Andererseits kann auf Schritt (ii) trotz eines relativ hohen Anteils an 1 -Buten im in Schritt (i) erhaltenen Gemisch Ia verzichtet werden, wenn der optionale Schritt (iii) durchgeführt wird, in welchem im Wesentlichen reines Isobuten gewonnen wird, welches in die Polymerisationsreaktion des Schrittes (v) eingesetzt wird oder welches in Schritt (iv) mit einem Isobuten-ärmeren Gemisch gemischt wird, z.B. mit dem in Schritt (i) erhaltenen Gemisch Ia, wodurch nicht nur der Isobuten-Anteil in diesem Isobuten- ärmeren Gemisch steigt, sondern gleichzeitig der 1 -Buten-Anteil sinkt, und dieses Gemisch dann der Polymerisation unterworfen wird.On the other hand, step (ii) can be dispensed with despite a relatively high proportion of 1-butene in the mixture Ia obtained in step (i), if the optional step (iii) is carried out in which substantially pure isobutene is obtained, which is incorporated in the Polymerization reaction of step (v) is used or which is mixed in step (iv) with a isobutene-poorer mixture, eg with the mixture Ia obtained in step (i), which not only increases the isobutene content in this isobutene-poorer mixture, but at the same time decreases the proportion of 1-butene, and this mixture is then subjected to polymerization.
Geeignete Hydroisomerisierungsreaktionen sind grundsätzlich bekannt und beispielsweise in der EP-A-671419, US 4,435,609, und EP-A-0288362 und insbesondere in der GB-A-2057006 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.Suitable hydroisomerization reactions are known in principle and are described, for example, in EP-A-671419, US Pat. No. 4,435,609 and EP-A-0288362 and in particular in GB-A-2057006, to which reference is hereby fully made.
Unter "im Wesentlichen reinem Isobuten", das in Schritt (iii) optional gewonnen wird, versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Isobuten-haltiges Gemisch, das wenigstens 75 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 85 Gew.-%, besonders bevor- zugt wenigstens 95 Gew.-% Isobuten, bezogen auf das Gesamtgewicht des Isobuten- haltigen Gemischs, enthält. Natürlich kann es sich bei dem Isobuten-haltigen Gemisch auch um reines Isobuten, d.h. um mindestens 99%iges Isobuten, handeln.By "substantially pure isobutene", which is optionally obtained in step (iii), is meant in the context of the present invention an isobutene-containing mixture which is at least 75% by weight, preferably at least 85% by weight, especially preferred. at least 95 wt .-% isobutene, based on the total weight of the isobutene-containing mixture contains. Of course, the isobutene-containing mixture may also be pure isobutene, i. by at least 99% isobutene, act.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Schritts (iii) wird im Wesentlichen reines Isobuten durch eine Destillation des Gemischs Ia oder des Gemischs Ib gewonnen.In a preferred embodiment of step (iii) substantially pure isobutene is recovered by a distillation of the mixture Ia or of the mixture Ib.
Geeignete Destillationsvorrichtungen und Destillationsbedingungen sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in FR 2528033 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.Suitable distillation devices and distillation conditions are known in the art and described for example in FR 2528033, which is incorporated herein by reference.
Aufgrund der ähnlichen Siedepunkte von Isobuten und 1 -Buten (-6,8 °C bzw. -6,7 °C) ist diese Trennungsvariante jedoch vor allem für solche Gemische Ia und Ib geeignet, die keinen hohen Anteil an 1 -Buten enthalten, z.B. höchstens 10 Gew.-% oder höchstens 5 Gew.-% 1 -Buten. Es ist jedoch durchaus möglich, diese Trennungsvariante auch mit an 1 -Buten reicheren Gemischen durchzuführen, wenn anschließend in Schritt (iv) die Mischung des aus dieser Trennvariante erhaltenen Isobutens so erfolgt, dass Gemische Il mit ausreichend niedrigen 1 -Butengehalten erhalten werden, z.B. durch Mischen dieses an 1 -Buten relativ reichen Isobutens mit einem an 1 -Buten abge- reicherten Gemisch Ib.Because of the similar boiling points of isobutene and 1-butene (-6.8 ° C and -6.7 ° C, respectively), this separation variant is especially suitable for mixtures Ia and Ib which do not contain a high proportion of 1-butene, eg at most 10% by weight or at most 5% by weight of 1-butene. However, it is quite possible, this separation variant also with mixtures which are richer in 1-butene, if the mixture of the isobutene obtained from this separation variant is subsequently obtained in step (iv) in such a way that mixtures II are obtained with sufficiently low 1-butene contents, for example by mixing this relative to 1-butene Isobutene with a 1 Ib-enriched mixture Ib.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform des Schritts (iii) umfasst die Gewinnung von im Wesentlichen reinem Isobuten folgende Schritte:In an alternatively preferred embodiment of step (iii), the recovery of substantially pure isobutene comprises the following steps:
(iii.a) selektive Oligomerisierung des im Gemisch Ia oder im Gemisch Ib enthaltenen Isobutens unter Erhalt von Isobutenoligomeren;(iii.a) selective oligomerization of the isobutene contained in the mixture Ia or in the mixture Ib to give isobutene oligomers;
(iii.b) destillative Abtrennung der flüchtigen Bestandteile von den Isobutenoligomeren; und(iii.b) distillative removal of the volatiles from the isobutene oligomers; and
(iii.c) Spaltung der Isobutenoligomere in Isobutenmonomere.(iii.c) Cleavage of isobutene oligomers into isobutene monomers.
Die selektive Oligomerisierung von Isobuten in Raffinatströmen ist grundsätzlich bekannt und beispielsweise in der FR 2515171 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird. Die Entfernung flüchtiger Bestandteile von den Isobu- ten-Oligomeren erfolgt mittels Destillation in der dem Fachmann bekannten üblichen Weise. Aus den Isobuten-Oligomeren kann durch Rückspaltung im Wesentlichen reines Isobuten gewonnen werden. Die Depolymerisierung von Isobutenoligomeren ist grundsätzlich bekannt und beispielsweise in H. Güterbock, Polyisobutylen und Isobuty- len-Mischpolymerisate, Springer Verlag, 1959, Seiten 23-26, beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird. So sind zur Gewinnung von im Wesentlichen reinem Isobuten aus dimeren, trimeren und höheren Oligomeren von Isobuten Temperaturen im Bereich von 200 bis 450°C und die Gegenwart modifizierten AIu- miniumtrioxids oder Siliciumdioxids geeignet.The selective oligomerization of isobutene in raffinate streams is basically known and described, for example, in FR 2515171, to which reference is hereby fully made. The removal of volatile constituents from the isobutene oligomers takes place by means of distillation in the conventional manner known to the person skilled in the art. Essentially pure isobutene can be obtained from the isobutene oligomers by cleavage. The depolymerization of isobutene oligomers is basically known and described, for example, in H. Güterbock, Polyisobutylene and isobutylene copolymers, Springer Verlag, 1959, pages 23-26, to which reference is hereby fully made. Thus, to obtain substantially pure isobutene from dimeric, trimeric and higher oligomers of isobutene, temperatures in the range from 200 to 450 ° C. and the presence of modified aluminum trioxide or silicon dioxide are suitable.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform des Schritts (iii) umfasst die Gewinnung von im Wesentlichen reinem Isobuten folgende Schritte:In an alternatively preferred embodiment of step (iii), the recovery of substantially pure isobutene comprises the following steps:
(iii.a) selektive Veretherung des im Gemisch Ia oder im Gemisch Ib enthaltenen Isobu- tens mit einem aliphatischen Ci-Cβ-Alkohol unter Erhalt eines tert-Butylethers des aliphatischen Ci-Cβ-Alkohols; (iii.b) destillative Abtrennung der flüchtigen Bestandteile vom tert-Butylether des alipha- tischen Ci-Cβ-Alkohols; und(iii.a) selective etherification of the isobutene mixture contained in the mixture Ia or in the mixture Ib with an aliphatic C 1 -C 6 -alcohol to give a tert-butyl ether of the aliphatic C 1 -C 6 -alcohol; (iii.b) distillative removal of the volatile constituents from the tert-butyl ether of the aliphatic C 1 -C 6 -alcohol; and
(iii.c) Spaltung des tert-Butylethers des aliphatischen Ci-Cβ-Alkohols in Isobutenmo- nomere und den aliphatischen Ci-Cβ-Alkohol.(iii.c) Cleavage of the tert-butyl ether of the aliphatic C 1 -C 6 -alcohol into isobutene monomers and the aliphatic C 1 -C 6 -alcohol.
Geeignete Alkohole sind beispielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n- Butanol, sec-Butanol, Isobutanol (2-Methylpropan-1-ol), n-Pentanol, 2- und 3-Pentanol, Neopentanol, n-Hexanol und Stellungsisomere davon. Bevorzugte Alkohole sind primä- re Alkohole wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, n-Butanol, Isobutanol, n-Pentanol und n-Hexanol. Besonders bevorzugt verwendet man Methanol oder Isobutanol, wobei Isobutanol (2-Methylpropan-1-ol) noch stärker bevorzugt ist.Examples of suitable alcohols are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol (2-methylpropan-1-ol), n-pentanol, 2- and 3-pentanol, neopentanol, n-hexanol and Positional isomers thereof. Preferred alcohols are primary alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol, n-pentanol and n-hexanol. Most preferably, methanol or isobutanol is used, with isobutanol (2-methylpropan-1-ol) being even more preferred.
Die selektive Veretherung von im Gemisch Ia oder Ib enthaltenen Isobuten erfolgt nach üblichen Veretherungsverfahren, wie sie beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage auf CD-ROM, Wiley-VCH, Kapitel "Methyl tert-Butyl Ether", Chapter 4 "Production" und Kapitel "Butenes", Chapter δ "Upgrading of Butene" beschrieben sind, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird. Die Entfernung flüchtiger Bestandteile von den hierbei entstehenden tert-Butylethern erfolgt mit- tels Destillation in der üblichen dem Fachmann bekannten Weise. Die tert-Butylether lassen sich in Isobutenmonomere und den eingesetzten Alkohol zurückspalten. Dies erfolgt in der Regel nach üblichen Verfahren zur Spaltung von Ethern, wie sie beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage auf CD-ROM, Wiley-VCH, Kapitel "Methyl tert-Butyl Ether", Chapter 4 "Production" und Kapitel "Bute- nes", Chapter 5 "Upgrading of Butene" oder in der US 4,287,379 beschrieben sind, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.The selective etherification of isobutene present in the mixture Ia or Ib is carried out by conventional etherification processes, as described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition on CD-ROM, Wiley-VCH, Chapter "Methyl tert-Butyl Ether", Chapter 4 " Production "and chapter" Butenes ", Chapter δ" Upgrading of butenene "are described, to which reference is hereby made in their entirety. The removal of volatile constituents from the resulting tert-butyl ethers is carried out by distillation in the usual manner known to those skilled in the art. The tert-butyl ethers can be split back into isobutene monomers and the alcohol used. This is usually carried out by conventional methods for the cleavage of ethers, as for example in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition on CD-ROM, Wiley-VCH, chapter "Methyl tert-butyl ether", Chapter 4 "Production" and Chapter "Butene", Chapter 5 "Upgrading of Butene" or in US 4,287,379, to which reference is hereby made in its entirety.
Der optionale Mischungsschritt (iv) dient dazu, Isobuten-haltige Gemische bezüglich ihrer Zusammensetzung, insbesondere ihres Isobuten- und 1 -Buten-Gehalts, für die Polymerisation zu optimieren. Dadurch kann vermieden werden, dass ein gesamter suboptimaler C4-Kohlenwasserstoffstrom vor der Polymerisation den Verfahrensschritten (i) und erforderlichenfalls (ii) und/oder (iii) unterworfen werden muss.The optional mixing step (iv) serves to optimize isobutene-containing mixtures with regard to their composition, in particular their isobutene and 1-butene content, for the polymerization. This avoids having to subject an entire suboptimal C4 hydrocarbon stream to the process steps (i) and, if necessary, (ii) and / or (iii) prior to the polymerization.
So kann z.B. das in Schritt (i) erhaltene Gemisch Ia nur teilweise Schritt (ii) unterworfen werden und dann das erhaltene Gemisch Ib mit dem nicht in Schritt (ii) umgesetzten Anteil an Ia gemischt werden.Thus, e.g. the mixture Ia obtained in step (i) is only partially subjected to step (ii) and then the mixture Ib obtained is mixed with the proportion of Ia not reacted in step (ii).
Außerdem kann das in Schritt (i) erhaltene Gemisch Ia oder das in Schritt (ii) erhaltene Gemisch Ib oder beide mit dem in Schritt (iii) gewonnenen, im Wesentlichen reinen Isobuten gemischt werden, z.B. wenn die in den Gemischen Ia und/oder Ib enthaltene Isobutenmenge nicht ausreichend hoch ist und/oder wenn der in einer der Komponenten vorhandene 1 -Buten-Anteil (v.a. im Gemisch Ia oder auch im Isobuten) zu hoch ist.In addition, the mixture Ia obtained in step (i) or the mixture Ib obtained in step (ii) or both may be substantially pure with the product obtained in step (iii) Isobutene be mixed, for example, if the amount of isobutene contained in the mixtures Ia and / or Ib is not sufficiently high and / or if the 1-butene content present in one of the components (especially in the mixture Ia or in isobutene) is too high.
Ferner kann das in Schritt (iii) gewonnene, im Wesentlichen reine Isobuten oder das in Schritt (ii) erhaltene Gemisch Ib mit von Gemisch Ia oder Ib verschiedenen C4- Kohlenwasserstoffströmen (Gemisch II) gemischt werden. Geeignete Gemische Il sind z.B. das in Schritt (i) eingesetzte Gemisch I, Raffinat I oder C4-Schnitte aus FCC- Einheiten. Bevorzugte Gemische Il sind Raffinat I und C4-Schnitte aus FCC-Einheiten.Furthermore, the essentially pure isobutene obtained in step (iii) or the mixture Ib obtained in step (ii) can be mixed with C 4 hydrocarbon streams other than mixture Ia or Ib (mixture II). Suitable mixtures II are, for example, the mixture I used in step (i), raffinate I or C 4 cuts of FCC units. Preferred mixtures II are Raffinate I and C 4 cuts from FCC units.
Die Zusammensetzung des Raffinats I hängt davon ab, ob als Feedstock Flüssiggas, Naphtha oder Gemische davon eingesetzt wurden, wobei Naphtha zu einem Raffinat I mit höheren Isobutengehalten führt.The composition of raffinate I depends on whether liquefied petroleum gas, naphtha or mixtures thereof were used as the feedstock, with naphtha resulting in a raffinate I with higher isobutene contents.
Das aus Steam Crackern gewonnene Raffinat I weist im Wesentlichen folgende Zusammensetzung auf:The raffinate I obtained from steam crackers has essentially the following composition:
Isobuten: im Bereich von 35 bis 55 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 35 bis 48 Gew.-%, 1 -Buten: im Bereich von 25 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 27 bis 33 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 8 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 6 bis 13 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 7 bis 13 Gew.-%, Isobutan: im Bereich von 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 8 Gew.-%,Isobutene: in the range of 35 to 55% by weight, preferably in the range of 35 to 48% by weight, 1-butene: in the range of 25 to 35% by weight, preferably in the range of 27 to 33% by weight. %, cis-2-butene: in the range of 2 to 10% by weight, preferably in the range of 3 to 8% by weight, trans-2-butene: in the range of 5 to 15% by weight, preferably in Range from 6 to 13% by weight, n-butane: in the range from 5 to 15% by weight, preferably in the range from 7 to 13% by weight, isobutane: in the range from 2 to 10% by weight, preferably in the range of 3 to 8% by weight,
Der aus FCC-Einheiten gewonnene C4-Schnitt weist im Wesentlichen folgende Zusammensetzung auf:The C 4 cut obtained from FCC units has essentially the following composition:
Isobuten: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 12 bis 18 Gew.-%, 1 -Buten: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 12 bis 20 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 12 bis 18 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 12 bis 22 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 7 bis 13 Gew.-%, Isobutan: im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 7 bis 23 Gew.-%.Isobutene: in the range of 10 to 20% by weight, preferably in the range of 12 to 18% by weight, 1-butene: in the range of 10 to 20% by weight, preferably in the range of 12 to 20% by weight. %, cis-2-butene: in the range of 10 to 20% by weight, preferably in the range of 12 to 18 wt%, trans-2-butene: in the range of 10 to 25 wt%, preferably in the range of 12 to 22 wt%, n-butane: in the range of 5 to 15 wt .-%, preferably in the range of 7 to 13 wt .-%, isobutane: in the range of 15 to 25 wt .-%, preferably in the range of 7 to 23 wt .-%.
Die Erhöhung des Gehalts an Isobuten in Isobuten-armen Gemischen von C4-Increasing the content of isobutene in isobutene-poor mixtures of C 4 -
Kohlenwasserstoffen gemäß Schritt (iv) des erfindungsgemäßen Verfahren erhöht die Verfügbarkeit von Isobuten, das einer Polymerisation zur Herstellung reaktiver Polyiso- butene zugeführt werden kann. Hierdurch werden insbesondere solche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht, die eine wirtschaftliche Verwer- tung von C4-Strömen zur Herstellung reaktiver Polyisobutene erlauben, ohne dass das Isobuten aus der gesamten Menge der eingesetzten C4-Ströme isoliert werden müsste. Zu diesem Zweck wird z.B. aus einem Teil der als Gemisch I eingesetzten C4- Kohlenwasserstoffe nach Isomerisierung das Isobuten in weitgehend reiner Form gewonnen. Dies geschieht wie oben beschrieben durch die Abtrennung des Isobutens aus dem Gemisch Ia oder Ib (Schritt (Ni)). Die so in im Wesentlichen reiner Form erhaltenen Isobuten-Monomere können zur Anreicherung von zur Verfügung stehenden C4- Kohlenwasserstoff-Gemischen verwendet werden. Auf diese Weise können optimale Isobuten-Konzentrationen in den zur Polymerisation vorgesehenen Reaktionsmischungen auf einfache Weise eingestellt werden. So kann das wie oben beschrieben abge- trennte reine Isobuten direkt mit Isobuten-reichen C4-Kohlenwasserstoffgemischen wie Raffinat I oder FCC-C4-Schnitten abgemischt werden. C4-Raffinatströme, die vergleichsweise niedrige Gehalte an Isobuten von z. B. weniger als 10 Gew.-% aufweisen, eignen sich ebenfalls zur Abmischung mit den wie oben beschrieben gewonnenen Isobuten-Monomeren, wenn ihr Gehalt an Isobuten mittels der zuvor beschriebenen Iso- merisierung erhöht wurde (z.B. Gemisch Ia oder Ib).Hydrocarbons according to step (iv) of the process according to the invention increase the availability of isobutene, which can be fed to a polymerization for the preparation of reactive polyisobutenes. As a result, in particular those embodiments of the method according to the invention are made possible, which allow an economical utilization of C4 streams for the production of reactive polyisobutenes, without the isobutene having to be isolated from the entire amount of the C4 streams used. For this purpose, for example, the isobutene is obtained in substantially pure form from a portion of the C 4 hydrocarbons used as mixture I after isomerization. This is done as described above by the separation of the isobutene from the mixture Ia or Ib (step (Ni)). The isobutene monomers thus obtained in substantially pure form can be used for the enrichment of available C 4 - hydrocarbon mixtures. In this way, optimum isobutene concentrations in the reaction mixtures intended for polymerization can be adjusted in a simple manner. Thus, the pure isobutene separated off as described above can be blended directly with isobutene-rich C 4 -hydrocarbon mixtures such as raffinate I or FCC-C 4 cuts. C 4 -Raffinatströme the comparatively low levels of isobutene of z. B. have less than 10 wt .-%, are also suitable for mixing with the isobutene monomers obtained as described above, if their content of isobutene was increased by means of the isomerization described above (for example, mixture Ia or Ib).
Die einzelnen Mischungskomponenten, die in Schritt (iv) eingesetzt werden, können gleicher oder verschiedener Herkunft sein.The individual mixture components used in step (iv) may be of the same or different origin.
In einer bevorzugten Ausführungsform mischt man in Schritt (iv) im Wesentlichen reines Isobuten (aus Schritt (Ni)) mit einem Gemisch Ia (aus Schritt (i)) und/oder einem Gemisch Ib (aus Schritt (N)). Hierbei können das Gemisch Ia, das Gemisch Ib und das im Wesentlichen reine Isobuten aus dem gleichen oder aus verschiedenen Gemischen I von C4-Kohlenwasserstoffen stammen. In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform mischt man in Schritt (iv) im Wesentlichen reines Isobuten (aus Schritt (Ni)) mit einem relativ Isobuten-reichen C4-Schnitt, z.B. mit Raffinat I.In a preferred embodiment, essentially pure isobutene (from step (Ni)) is mixed in step (iv) with a mixture Ia (from step (i)) and / or a mixture Ib (from step (N)). Here, the mixture Ia, the mixture Ib and the substantially pure isobutene from the same or from different mixtures I of C 4 hydrocarbons originate. In an alternatively preferred embodiment, in step (iv) substantially pure isobutene (from step (Ni)) is mixed with a relatively isobutene-rich C4 cut, for example with raffinate I.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Mischungsverhältnis in Schritt (iv) so einzustellen, dass das erhaltene Gemisch einen Gehalt an Isobuten von vorzugsweise wenigstens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 40 Gew.-%, insbesondere wenigstens 50 Gew.-% und speziell wenigstens 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des in Schritt (iv) erhaltenen Gemischs, aufweist. Außerdem ist es bevorzugt, das Mischungsverhältnis so einzustellen, dass das erhaltene Gemisch einen Gehalt an 1- Buten von vorzugsweise höchstens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, insbesondere höchstens 2 Gew.-% und speziell höchstens 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des in Schritt (iv) erhaltenen Gemischs, aufweist.For carrying out the process according to the invention, it has proved to be particularly advantageous to adjust the mixing ratio in step (iv) such that the resulting mixture has a content of isobutene of preferably at least 30% by weight, more preferably at least 40% by weight, in particular at least 50% by weight and especially at least 60% by weight, based in each case on the total weight of the mixture obtained in step (iv). In addition, it is preferable to adjust the mixing ratio so that the resulting mixture has a content of 1-butene of preferably at most 10% by weight, more preferably at most 5% by weight, especially at most 2% by weight and especially at most 1% by weight .-%, each based on the total weight of the mixture obtained in step (iv).
Die Umsetzung von Isobuten zu reaktiven Polyisobutenen in Gegenwart von Bortrifluo- rid oder Bortrifluoridkomplexen als Katalysatoren ist bekannt und beispielsweise in der EP-A-1095070 (WO 99/64482), EP-A-0628575 und EP-A-0671419 beschrieben, wor- auf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.The reaction of isobutene to give reactive polyisobutenes in the presence of boron trifluoride complexes or boron trifluoride complexes as catalysts is known and described, for example, in EP-A-1095070 (WO 99/64482), EP-A-0628575 and EP-A-0671419, in which is hereby incorporated by reference in its entirety.
Als Katalysator wird Bortrifluorid, häufig in Kombination mit einem geeigneten Donor (Cokatalysator; Komplexbildner), eingesetzt. Geeignete Cokatalysatoren sind Alkohole, Carbonsäuren, Aldehyde, Ketone, Nitrile, Phenole und Dialkylether. Der sich dabei bildende Lewis-Akzeptor-Donor-Komplex besitzt bei der Verwendung protischer Dono- ren, wie Alkohole oder Carbonsäuren, (auch) Brönstedsäure-Eigenschaften. Besonders geeignete Komplexe besitzen sowohl Lewis- als auch Brönstedsäureeigenschaf- ten.The catalyst used is boron trifluoride, often in combination with a suitable donor (cocatalyst, complexing agent). Suitable cocatalysts are alcohols, carboxylic acids, aldehydes, ketones, nitriles, phenols and dialkyl ethers. The resulting Lewis acceptor-donor complex has (also) Bronsted acid properties when using protic donors, such as alcohols or carboxylic acids. Particularly suitable complexes have both Lewis and Brönsted acid properties.
Die Polymerisation erfolgt im Allgemeinen bei einer Temperatur von -100 °C bisThe polymerization is generally carried out at a temperature of -100 ° C to
100 °C, vorzugsweise von -60 °C bis 40 °C und besonders bevorzugt von -40 °C bis 20 0C.100 ° C, preferably from -60 ° C to 40 ° C, and more preferably from -40 ° C to 20 0 C.
Weitere geeignete Reaktionsbedingungen sind in der EP-A-1095070 (WO 99/64482), EP-A-0628575 und EP-A-0671419 beschrieben, worauf hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.Further suitable reaction conditions are described in EP-A-1095070 (WO 99/64482), EP-A-0628575 and EP-A-0671419, to which reference is hereby fully made.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die in Schritt (iii) erhaltenen Komponenten, von denen das im Wesentlichen reine Isobuten abgetrennt wird, und/oder die in Schritt (v) nach der Polymerisation erhaltenen Komponenten, von denen das gebildete Polyisobuten abgetrennt wird, wieder in Schritt (i) zurückgeführt. Bei diesen in Schritt (iii) erhaltenen Komponenten handelt es sich zum Großteil um von Isobuten verschiedene C4-Kohlenwasserstoffe. Bei den in Schritt (v) erhaltenen Kom- ponenten handelt es sich zum Großteil um nicht polymerisierte C4-Kohlenwasserstoffe (Isobuten und davon verschiedene C4-Kohlenwasserstoffe) und/oder um Isobuten- Oligomere. Besonders bevorzugt erfolgt die Rückführung dann, wenn diese in Schritt (iii) oder (v) erhaltenen Komponenten einen niedrigen Gehalt an 1 -Buten aufweisen, z.B. höchstens 5 Gew.-% oder höchstens 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten, so dass sie nicht in Schritt (ii) eingesetzt werden müssen.In a preferred embodiment of the process, the components obtained in step (iii), from which the substantially pure isobutene is separated off, and / or the components obtained in step (v) after the polymerization, from which the formed polyisobutene is separated, are recycled back to step (i). These components obtained in step (iii) are largely C4 hydrocarbons other than isobutene. The components obtained in step (v) are, for the most part, unpolymerized C 4 -hydrocarbons (isobutene and C 4 -hydrocarbons different therefrom) and / or isobutene oligomers. The recycling is particularly preferably carried out when these components obtained in step (iii) or (v) have a low content of 1-butene, for example at most 5% by weight or at most 2% by weight, based on the total weight of the components so they do not need to be used in step (ii).
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren Schritt (i) und Schritt (v), d.h. die Schritte (i) und (v) sind zwingend, während Schritte (ii), (iii) und (iv) fakultativ sind.In a preferred embodiment, the method of the invention comprises step (i) and step (v), i. steps (i) and (v) are mandatory while steps (ii), (iii) and (iv) are optional.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren Schritt (i), Schritt (ii), gegebenenfalls Schritt (iii), gegebenenfalls Schritt (iv) und Schritt (v), d.h. die Schritte (i), (ii) und (v) sind zwingend, während Schritte (iii) und (iv) fakultativ sind.In an alternatively preferred embodiment, the method according to the invention comprises step (i), step (ii), optionally step (iii), optionally step (iv) and step (v), i. steps (i), (ii) and (v) are mandatory while steps (iii) and (iv) are optional.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren Schritt (i), gegebenenfalls Schritt (ii), Schritt (iii), gegebenenfalls Schritt (iv) und Schritt (v), d.h. die Schritte (i), (iii) und (v) sind zwingend, während Schritte (ii) und (iv) fakultativ sind.In an alternatively preferred embodiment, the process according to the invention comprises step (i), optionally step (ii), step (iii), optionally step (iv) and step (v), i. steps (i), (iii) and (v) are mandatory while steps (ii) and (iv) are optional.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren Schritt (i), gegebenenfalls Schritt (ii), Schritt (iii), Schritt (iv) und Schritt (v), d.h. die Schritte (i), (iii), (iv) und (v) sind zwingend, während Schritt (ii) fakultativ ist.In an alternatively preferred embodiment, the method according to the invention comprises step (i), optionally step (ii), step (iii), step (iv) and step (v), i. Steps (i), (iii), (iv) and (v) are mandatory while step (ii) is optional.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren Schritt (i), Schritt (ii), Schritt (iii), gegebenenfalls Schritt (iv) und Schritt (v), d.h. die Schritte (i), (ii), (iii) und (v) sind zwingend, während Schritt (iv) fakultativ ist.In an alternatively preferred embodiment, the method according to the invention comprises step (i), step (ii), step (iii), optionally step (iv) and step (v), i. steps (i), (ii), (iii) and (v) are mandatory while step (iv) is optional.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Ver- fahren Schritt (i), Schritt (ii), Schritt (iii), Schritt (iv) und Schritt (v), d.h. alle 5 Schritte (i), (ii), (iii), (iv) und (v) sind zwingend. Die vorstehend gemachten Ausführungen zu bevorzugten Ausführungsformen der einzelnen Verfahrensschritte gelten hier sowohl einzeln für sich genommen als auch in Kombination.In an alternatively preferred embodiment, the method according to the invention comprises step (i), step (ii), step (iii), step (iv) and step (v), ie all 5 steps (i), (ii), (iii ), (iv) and (v) are mandatory. The statements made above on preferred embodiments of the individual method steps apply both individually taken alone and in combination.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyisobutene weisen ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von vorzugsweise 100 bis 10000, besonders bevorzugt von 500 bis 5000 und insbesondere von 800 bis 3000, z.B. etwa 1000 oder etwa 1500 oder etwa 2000 oder etwa 2500, auf.The polyisobutenes prepared by the process according to the invention have a number average molecular weight M n of preferably from 100 to 10,000, more preferably from 500 to 5000 and in particular from 800 to 3000, for example about 1000 or about 1500 or about 2000 or about 2500.
Des weiteren besitzen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyisobutene eine Dispersität (PDI = Mw/Mn; Mw = gewichtsmittleres Molekulargewicht) von vorzugsweise höchstens 3, z.B. von 1 bis 3, besonders bevorzugt von höchstens 2,5, z.B. von 1 bis 2,5, stärker bevorzugt von höchstens 2, z.B. von 1 bis 2, und insbesondere von höchstens 1 ,8, z.B. von 1 bis 1 ,8 oder 1 ,2 bis 1 ,8.Furthermore, the polyisobutenes prepared by the process according to the invention have a dispersity (PDI = M w / Mn; M w = weight-average molecular weight) of preferably at most 3, for example from 1 to 3, particularly preferably at most 2.5, for example from 1 to 2 , 5, more preferably at most 2, for example from 1 to 2, and in particular at most 1, 8, for example from 1 to 1, 8 or 1, 2 to 1, 8.
Die angegebenen Werte für Mn und Mw beziehen sich auf mit Gelpermeationschroma- tographie (GPC) unter Verwendung von Polyisobuten-Standards bestimmte Werte.The values given for M n and M w relate to values determined by gel permeation chromatography (GPC) using polyisobutene standards.
Vorzugsweise besitzen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyi- sobutenen wenigstens 60 Mol-%, besonders bevorzugt wenigstens 70 Mol-%, stärker bevorzugt wenigstens 80 Mol-% und insbesondere wenigstens 90 Mol-%, z.B. etwa 95 Mol-%, terminal angeordnete Doppelbindungen, bezogen auf die Gesamtanzahl an Polyisobuten-Makromolekülen. Bei den terminal angeordneten Doppelbindungen handelt es sich um Vinylidengruppen (α-Doppelbindung) oder 2-Methyl-2-engruppen (ß- Doppelbindungen). Bevorzugt handelt es sich bei den terminal angeordneten Doppelbindungen um Vinylidengruppen (α-Doppelbindung); d.h. die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyisobutene besitzen vorzugsweise wenigstens 60 Mol-%, besonders bevorzugt wenigstens 70 Mol-%, stärker bevorzugt wenigstens 80 Mol-% und insbesondere wenigstens 90 Mol-%-, z.B. etwa 95 Mol-%, terminal ange- ordnete Vinyliden-Doppelbindungen, bezogen auf die Gesamtanzahl an Polyisobuten- Makromolekülen.Preferably, the polyisobutenes prepared by the process of the present invention have at least 60 mole%, more preferably at least 70 mole%, more preferably at least 80 mole%, and most preferably at least 90 mole%, e.g. about 95 mole percent terminal double bonds based on the total number of polyisobutene macromolecules. The terminal double bonds are vinylidene groups (α-double bond) or 2-methyl-2-engroups (β-double bonds). Preferably, the terminal double bonds are vinylidene groups (α-double bond); i.e. the polyisobutenes prepared by the process of the present invention preferably have at least 60 mole%, more preferably at least 70 mole%, more preferably at least 80 mole%, and most preferably at least 90 mole%, e.g. about 95 mol%, terminally arranged vinylidene double bonds, based on the total number of polyisobutene macromolecules.
Der Anteil an terminal angeordneten Doppelbindungen wird mittels 1H-NMR- Spektroskopie bestimmt.The proportion of terminal double bonds is determined by means of 1 H-NMR spectroscopy.
Vor allem zeichnen sich jedoch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyisobutene dadurch aus, dass sie im Wesentlichen halogenfrei, speziell im Wesentlichen fluorfrei sind. Halogene wie Fluor können insbesondere in Form Fluororganischer Verbindungen anwesend sein. Zum Einsatz der hergestellten reaktiven Polyisobutene für die Herstellung von Schmier- und Kraftstoffadditiven ist es in der Regel ausreichend, wenn der Gehalt an Fluor in den reaktiven Polyisobutenen höchstens 0,005 Gew.-% beträgt. Vorzugsweise beträgt der Halogen- und speziell der Fluorgehalt in den erfindungsgemäß hergestellten Polyisobutenen höchstens 0,005 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 0,002 Gew.-%, stärker bevorzugt höchstens 0,0015 Gew.-%, noch stärker bevorzugt höchstens 0,001 Gew.-%, z.B. höchstens 5x10"4 Gew.-% oder höchstens 2x10"4 Gew.-%, und insbesondere höchstens 1x10"4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyisobutene.Above all, however, the polyisobutenes prepared by the process according to the invention are distinguished by the fact that they are substantially halogen-free, especially essentially fluorine-free. Halogens such as fluorine may be present in particular in the form of fluoroorganic compounds. For use of the produced reactive Polyisobutenes for the preparation of lubricating and fuel additives, it is usually sufficient if the content of fluorine in the reactive polyisobutenes is at most 0.005 wt .-%. The halogen and especially the fluorine content in the polyisobutenes prepared according to the invention is preferably at most 0.005% by weight, more preferably at most 0.002% by weight, more preferably at most 0.0015% by weight, even more preferably at most 0.001% by weight. , for example, at most 5x10 " 4 wt .-% or at most 2x10 " 4 wt .-%, and in particular at most 1x10 "4 wt .-%, based on the total weight of the polyisobutenes.
Der Fluorgehalt wird mittels üblicher Verfahren, z.B. durch Verbrennungsanalyse mit nachfolgender Nassanalytik bestimmt.The fluorine content is determined by conventional methods, e.g. determined by combustion analysis with subsequent wet analysis.
Die nachfolgenden experimentellen Beispiele veranschaulichen einige Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Sie sind in keiner Weise als ein- schränkend zu verstehen.The following experimental examples illustrate some aspects and embodiments of the present invention. They are in no way to be understood as limiting.
BeispieleExamples
Die Bestimmung der Mn- und Mw-Werte erfolgte mittels GPC (Polyisobuten-Standards). Der Gehalt an endständigen Vinylidengruppen wurde mittels 1H-NMR bestimmt. Der Fluorgehalt wurde mittels Nass- und Verbrennungsanalyse bestimmt.The determination of the M n and M w values was carried out by means of GPC (polyisobutene standards). The content of terminal vinylidene groups was determined by means of 1 H-NMR. The fluorine content was determined by wet and combustion analysis.
Beispiel 1example 1
Ein Strom eines Raffinats IM der folgenden Zusammensetzung:A stream of a raffinate IM of the following composition:
1 -Buten: 0,3 Gew.-% cis-2-Buten: 1 ,9 Gew.-% trans-2-Buten: 4,2 Gew.-% Isobuten: 0,0 Gew.-% n-Butan: 78,5 Gew.-%1-Butene: 0.3% by weight of cis-2-butene: 1.9% by weight of trans-2-butene: 4.2% by weight of isobutene: 0.0% by weight of n-butane: 78.5% by weight
Isobutan: 15,1 Gew.-%Isobutane: 15.1% by weight
wurde zusammen mit 100 ppm Wasser einer Dehydroisomerisierungszone zugeführt. Als Katalysator wurde hierbei ein Zirkonium-basierter Katalysator eingesetzt, der gemäß EP-A-192059, Beispiel 1 b) zubereitet wurde, wobei der Niob-Anteil 0,1 mol pro mol ZrÜ2 betrug und kein Chromoxid verwendet wurde. Nach zweistündiger Calcinie- rung bei 650 °C erhielt man den Katalysator als Pulver mit 40 x 60 mesh und einer O- berfläche von 40 m2/g. Die Dehydroisomerisierungszone wurde bei einem absoluten Wasserstoffdruck von 5 bar bei 560°C betrieben. Die Belastung betrug 5 kg Reaktionsgemisch pro Stunde und kg Katalysator. Nach einer Stunde wurden Gasproben genommen und analysiert. Der Umsatz von Butanen zu Butenen betrug 58 %, die Selektivität 96 %. Der Isobutengehalt betrug 33 % und der 1 -Butengehalt 13 %. Dieser Re- aktoraustrag wurde einer zweiten Isomerisierungszone von geringerer Temperatur zugeführt. In der zweiten Isomerisierungszone wurde ein Aluminiumoxid-Katalysator (95 % Aluminiumoxid, 5 % Siθ2, Siral®5, Degussa, mit Ameisensäure angeteigt, stranggranuliert und 2 h bei 350 °C calciniert; Strangdurchmesser 2 mm, Stranglänge 2-6 mm, Oberfläche 342 m2/g) eingesetzt. Die zweite Isomerisierungszone wurde bei 70°C mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 1 kg Reaktionsmischung pro Stunde und pro kg Katalysator betrieben. Der Austrag an C4-Kohlenwasserstoffen aus der zweiten Isomerisierungszone wies einen Gehalt an Isobuten von 39 Gew.-% und einen Gehalt an 1- Buten von 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Austrags, auf.was fed to a dehydroisomerization zone along with 100 ppm of water. The catalyst used here was a zirconium-based catalyst which was prepared in accordance with EP-A-192059, Example 1 b), the niobium content being 0.1 mol per mol of ZrO 2 and no chromium oxide being used. After calcining at 650 ° C. for two hours, the catalyst was obtained as a powder with 40 × 60 mesh and an oxygen surface area of 40 m 2 / g. The dehydroisomerization zone was at an absolute Hydrogen pressure of 5 bar operated at 560 ° C. The load was 5 kg of reaction mixture per hour and kg of catalyst. After one hour, gas samples were taken and analyzed. The conversion of butanes to butenes was 58%, the selectivity 96%. The isobutene content was 33% and the 1-butene content was 13%. This reactor effluent was fed to a second lower temperature isomerization zone. 342 strand diameter 2 mm, strand length 2-6 mm, surface; in the second isomerization zone an alumina catalyst (was 95% alumina, 5% SiO 2, Siral ® 5, Degussa, into a paste with formic acid, pelletized and 2 h at 350 ° C calcined m 2 / g) are used. The second isomerization zone was operated at 70 ° C at a flow rate of 1 kg reaction mixture per hour and per kg of catalyst. The discharge of C4 hydrocarbons from the second isomerization zone had a content of isobutene of 39 wt .-% and a content of 1-butene of 5 wt .-%, each based on the total weight of the discharge on.
Die Polymerisation wurde analog zu EP-A-628575, Beispiel 1 durchgeführt. Auf der Saugseite eines mit einer darin integrierten Umwälzpumpe ausgestatteten Schlaufenreaktors (Rohrdurchmesser 10 mm; Volumen 100 ml) wurde im Verlauf einer Stunde 600 g des Austrags aus der zweiten Isomerisierungszone zur Durchführung der Polymerisationsreaktion zugeführt. Hierbei wurde ein Katalysator aus einem BF3-2-Butanol- Komplex in situ erzeugt (22 mmol BF3; 37 mmol 2-Butanol). Der Reaktor wurde so gekühlt, dass die Innentemperatur -13 °C betrug. Der Isobutenumsatz betrug 60%, die mittlere Verweilzeit 6,6 Minuten. Zum Polymerisationsabbruch wurde der Reaktions- austrag in einem Rührgefäß kontinuierlich mit 100 ml/h 10%ige wässriger NaOH versetzt und das restliche Flüssiggas bei 40 °C verdampft. Zur weiteren Reinigung wurde das entgaste Produkt in Hexan gelöst und drei Mal mit Wasser extrahiert. Nach Entfernen des Lösungsmittels erhielt man nach destillativer Oligomerenabtrennung bei 3 mbar und 220 °C als Rückstand ein Polymer mit einem mittleren Molekulargewicht Mn = 2207 und einer Dispersität Mw/Mn = 1 ,8. Das Polymer wies einen Fluorgehalt von 9 ppm auf.The polymerization was carried out analogously to EP-A-628575, Example 1. On the suction side of a loop reactor equipped with an integrated circulating pump (tube diameter 10 mm, volume 100 ml), 600 g of the discharge from the second isomerization zone was conducted for one hour to carry out the polymerization reaction. In this case, a catalyst was generated in situ from a BF3-2-butanol complex (22 mmol BF3, 37 mmol 2-butanol). The reactor was cooled so that the internal temperature was -13 ° C. The isobutene conversion was 60%, the average residence time 6.6 minutes. To terminate the polymerization, the reaction effluent in a stirred vessel was continuously admixed with 100 ml / h of 10% strength aqueous NaOH and the remaining liquid gas was evaporated at 40.degree. For further purification, the degassed product was dissolved in hexane and extracted three times with water. Removal of the solvent gave, after distillative separation of the oligomers at 3 mbar and 220 ° C., as residue a polymer having an average molecular weight M n = 2207 and a dispersity Mw / M n = 1.8. The polymer had a fluorine content of 9 ppm.
Beispiel 2Example 2
Ein Strom eines Raffinats IIa der folgenden Zusammensetzung:A stream of a raffinate IIa of the following composition:
1 -Buten 52,3 Gew.-% cis-2-Buten 8,1 Gew.-% trans-2-Buten 14 Gew.-%1-Butene 52.3 wt% cis-2-butene 8.1 wt% trans-2-butene 14 wt%
Isobuten 1 ,8 Gew.-% n-Butan 16,6 Gew.-% Isobutan 7,2 Gew.-%Isobutene 1, 8% by weight n-butane 16.6% by weight Isobutane 7.2% by weight
wurde zusammen mit 100 ppm Wasser einer Gerüstisomerisierungszone zugeführt. Hierbei wurde ein Aluminiumoxid-Katalysator (95 % Aluminiumoxid, 5 % Siθ2, Siral®5, Degussa, in Wasser aufgeschlämmt, mit 0,2%iger wässriger Na2CO3-Lösung versetzt, abfiltriert, über Nacht im bei 100 °C getrocknet, stranggranuliert und bei 350 °C calci- niert; Strangdurchmesser 2 mm, Stranglänge 2-6 mm, Oberfläche 327 m2/g) eingesetzt. Die Gerüstisomerisierungszone wurde bei einem absoluten Wasserstoffdruck von 5 bar und einer Temperatur von 425°C betrieben. Die Belastung betrug 2 kg Reak- tionsmischung pro Stunde und pro kg Katalysator. Der Austrag aus der Gerüstisomerisierungszone wies einen Gehalt an Isobuten von 22 Gew.-% und einen Gehalt an 1- Buten von 12 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Austrags, auf.was fed to a skeletal isomerization zone along with 100 ppm of water. In this case, an alumina catalyst (95% alumina, 5% SiO 2, Siral ® 5, Degussa, slurried in water, treated with 0.2% aqueous Na2CO3 solution, filtered off, dried overnight at 100 ° C, strand granulated and calcined at 350 ° C., strand diameter 2 mm, strand length 2-6 mm, surface area 327 m 2 / g). The skeletal isomerization zone was operated at an absolute hydrogen pressure of 5 bar and a temperature of 425 ° C. The load was 2 kg of reaction mixture per hour and per kg of catalyst. The output from the skeleton isomerization zone had a content of isobutene of 22 wt .-% and a content of 1-butene of 12 wt .-%, each based on the total weight of the discharge on.
Der Austrag aus der Gerüstisomerisierungszone wurde zur Durchführung einer Ver- etherungsreaktion einem Reaktor zugeführt. In dem Reaktor wurde die Reaktionsmischung mit sec-Butylalkohol umgesetzt. Das derart erhaltene Gemisch wurde einer fraktionierten Destillation unterzogen. Auf diese Weise konnte eine Fraktion von reinem sec-Butyl-tert-butylether gewonnen werden. Diese Fraktion wurde in einer separaten Cracking-Reaktion in sec-Butylalkohol und Isobuten zurückgespalten. Das hierbei er- haltene Isobuten wies eine Reinheit von 99 Gew.-% auf.The effluent from the skeletal isomerization zone was fed to a reactor for conducting an etherification reaction. In the reactor, the reaction mixture was reacted with sec-butyl alcohol. The mixture thus obtained was subjected to fractional distillation. In this way, a fraction of pure sec-butyl tert-butyl ether could be obtained. This fraction was split back into sec-butyl alcohol and isobutene in a separate cracking reaction. The isobutene obtained in this case had a purity of 99% by weight.
Das auf diese Weise erhaltene Isobuten wurde zur Herstellung reaktiven Polyisobutens eingesetzt. Als Reaktor wurde ein Umlaufreaktor verwendet, bestehend aus einem 7,1 m langen Teflonschlauch mit einem Innendurchmesser von 6 mm, über den 100 l/h Reaktorinhalt mit einer Zahnradpumpe im Kreis geführt wurde. Rohr und Pumpe hatten einen Inhalt von 200 ml. Teflonschlauch und Pumpenkopf befanden sich in einem über einen Kryostaten auf -23,8 °C gekühlten Kältebad. Eine Mischung aus 300 g/h Isobuten und 300 g/h Hexan wurde über einem Molekularsieb 3A auf <3 ppm Wasser getrocknet, auf 23,8 °C vorgekühlt und durch eine Kapillare mit 2 mm Innendurchmesser dem Reaktor zugeführt. BF3 und Isopropanol/Diisopropylether als Komplexbildner wurden in den Hexanzulauf eingespeist. Der BF3-Zulauf wurde auf 23,5 mmol eingestellt und die Gesamtmenge des Zulaufs der Mischung aus Hexan, Isopropanol und Dii- sopropylether wurde so eingestellt, dass ein Isobutenumsatz von 92 % erreicht wurde. Die Aufarbeitung des Reaktoraustrags erfolgte analog zu Beispiel 1.Es wurde ein Po- lymer mit einem mittleren Molekulargewicht Mn = 11 10 und einer Dispersität Mw/Mn = 1 ,6 erhalten. Das Polymer wies einen Gehalt endständiger Vinyliden-Gruppen von 95% auf. Der Gehalt an Fluor im Polymer betrug weniger als 1 ppm.The isobutene obtained in this way was used for the preparation of reactive polyisobutene. As the reactor, a circulation reactor was used, consisting of a 7.1 m long Teflon hose with an inner diameter of 6 mm, was passed over the 100 l / h reactor contents with a gear pump in a circle. Tube and pump had a capacity of 200 ml. Teflon tube and pump head were in a cooling bath cooled to -23.8 ° C via a cryostat. A mixture of 300 g / h of isobutene and 300 g / h of hexane was dried over a molecular sieve 3A to <3 ppm water, pre-cooled to 23.8 ° C and fed through a capillary with 2 mm inner diameter to the reactor. BF3 and isopropanol / diisopropyl ether as a complexing agent were fed into the Hexanzulauf. The BF3 feed was adjusted to 23.5 mmol and the total amount of feed of the mixture of hexane, isopropanol and diisopropyl ether was adjusted so that an isobutene conversion of 92% was achieved. The workup of the reactor effluent was carried out analogously to Example 1. It was a polymer with a mean molecular weight M n = 11 10 and a dispersity Mw / M n = 1, 6 was obtained. The polymer had a content of terminal vinylidene groups of 95%. The content of fluorine in the polymer was less than 1 ppm.
Beispiel 3 Ein Strom des Raffinats Il P der folgenden Zusammensetzung:Example 3 A stream of raffinate Il P of the following composition:
1 -Buten 4,1 Gew.-% cis-2-Buten 16,2 Gew.-% trans-2-Buten 28,1 Gew.-% Isobuten 3,4 Gew.-% n-Butan 33,6 Gew.-%1-butene 4.1% by weight cis-2-butene 16.2% by weight trans-2-butene 28.1% by weight isobutene 3.4% by weight n-butane 33.6% by weight -%
Isobutan 14,6 Gew.-%Isobutane 14.6% by weight
wurde zusammen mit 100 ppm Wasser einer Dehydroisomerisierungszone zugeführt. In der Dehydroisomerisierungszone wurde ein Zirkonium-basierter Katalysator gemäß Beispiel 1 verwendet. Die Dehydroisomerisierungszone wurde bei 565°C und 5 bar absolutem Wasserstoffdruck betrieben. Die Belastung betrug 5 kg Reaktionsmischung pro Stunde und pro kg Katalysator. Der Austrag aus der Dehydroisomerisierungszone enthielt 18 Gew.-% Isobuten und 12 Gew.-% 1 -Buten. Dieser Austrag wurde mit einem sauren Festbett-Katalysator entsprechend Beispiel 1 der EP 843688 bei 10°C in Kontakt gebracht. Der hierbei resultierende Austrag wurde einer fraktionierten Destillation unterzogen. Es wurde eine Sumpffraktion erhalten, die Oligomere von Isobuten und insbesondere Dimere, Trimere und Tetramere von Isobuten enthielt. Diese Sumpffraktion wurde mittels Cracking bei 280°C über einem Aluminium/AIF3-basierten Katalysator in im Wesentlichen reines Isobuten umgewandelt (Fluorgehalt 7,8 %).was fed to a dehydroisomerization zone along with 100 ppm of water. In the dehydroisomerization zone, a zirconium-based catalyst according to Example 1 was used. The dehydroisomerization zone was operated at 565 ° C and 5 bar absolute hydrogen pressure. The load was 5 kg of reaction mixture per hour and per kg of catalyst. The effluent from the dehydroisomerization zone contained 18% by weight of isobutene and 12% by weight of 1-butene. This discharge was brought into contact with an acidic fixed-bed catalyst according to Example 1 of EP 843688 at 10 ° C. The resulting discharge was subjected to fractional distillation. A bottoms fraction was obtained containing oligomers of isobutene and in particular dimers, trimers and tetramers of isobutene. This bottoms fraction was converted to substantially pure isobutene by cracking at 280 ° C over an aluminum / AIF3 based catalyst (fluorine content 7.8%).
Das so erhaltene Isobuten wurde analog zu Beispiel 2 zur Herstellung von reaktivem Polyisobuten verwendet. Es wurde ein Polymer mit einem mittleren Molekulargewicht Mn = 1090 und einer Dispersität Mw/Mn = 1 ,6 erhalten. Das Polymer wies einen Gehalt an endständigen Vinyliden-Gruppen von 95 Mol-% auf. Der Fluorgehalt im erhaltenen Polymer betrug weniger als 1 ppm.The isobutene thus obtained was used analogously to Example 2 for the preparation of reactive polyisobutene. A polymer having an average molecular weight M n = 1090 and a dispersity Mw / M n = 1.6 was obtained. The polymer had a content of terminal vinylidene groups of 95 mol%. The fluorine content in the obtained polymer was less than 1 ppm.
Beispiele 4 bis 7Examples 4 to 7
Die für die Beispiele 4 bis 7 zur Polymerisation von Isobuten-Monomeren eingesetzte Reaktionsmischung wurde jeweils erhalten, indem verschiedene C4-Ströme mit im Wesentlichen reinem Isobuten abgemischt bzw. angereichert wurden. Das zugemischte Isobuten wurde wie in Beispiel 3 beschrieben erhalten.The reaction mixture used for Examples 4 to 7 for the polymerization of isobutene monomers was obtained in each case by mixing or enriching different C4 streams with essentially pure isobutene. The mixed isobutene was obtained as described in Example 3.
Bei dem in Beispiel 4 zur Abmischung eingesetzten Raffinat handelt es sich um ein Raffinat I aus der C4-Fraktion eines überwiegend mit Naphtha betriebenen Steam- Crackers der folgenden Zusammensetzung: 1 -Buten 29,0 Gew.-% cis-2-Buten 4,5 Gew.-% trans-2-Buten 7,7 Gew.-% Isobuten 45,4 Gew.-% n-Butan 9,3 Gew.-%The raffinate used for blending in Example 4 is a raffinate I from the C4 fraction of a predominantly naphtha-operated steam cracker having the following composition: 1-Butene 29.0% by weight cis-2-butene 4.5% by weight trans-2-butene 7.7% by weight isobutene 45.4% by weight n-butane 9.3% by weight -%
Isobutan 4,1 Gew.-%Isobutane 4.1% by weight
In Beispiel 5 wurde zur Abmischung ein C4-Strom aus dem katalytischen Cracker einer Raffinerie der folgenden Zusammensetzung eingesetzt:In Example 5, a C4 stream from the catalytic cracker of a refinery of the following composition was used for the mixing:
1 -Buten 12,0 Gew.-% cis-2-Buten 10,9 Gew.-% trans-2-Buten 23,2 Gew.-% Isobuten 16,3 Gew.-% n-Butan 15,8 Gew.-%1-Butene 12.0 wt.% Cis-2-butene 10.9 wt.% Trans-2-butene 23.2 wt.% Isobutene 16.3 wt.% N-butane 15.8 wt. -%
Isobutan 21 ,8 Gew.-%Isobutane 21, 8% by weight
In Beispiel 6 wurde ein Raffinat Il P eines Steam-Crackers der folgenden Zusammen- setzung:In example 6, a raffinate II P of a steam cracker of the following composition was obtained:
1 -Buten 4,1 Gew.-% cis-2-Buten 16,2 Gew.-% trans-2-Buten 28,1 Gew.-% Isobuten 3,4 Gew.-% n-Butan 33,6 Gew.-%1-butene 4.1% by weight cis-2-butene 16.2% by weight trans-2-butene 28.1% by weight isobutene 3.4% by weight n-butane 33.6% by weight -%
Isobutan 14,6 Gew.-%Isobutane 14.6% by weight
zur Abmischung eingesetzt, das entsprechend Beispiel 3 einer Dehydroisomerisie- rungsreaktion unterzogen wurde.used for the blend, which was subjected to a Dehydroisomerisie- reaction according to Example 3.
In Beispiel 7 wurde ein Raffinat IM der folgenden Zusammensetzung:In Example 7, a raffinate was IM of the following composition:
1 -Buten 0,3 Gew.-% cis-2-Buten 1 ,9 Gew.-% trans-2-Buten 4,2 Gew.-%1-butene 0.3 wt% cis-2-butene 1, 9 wt% trans-2-butene 4.2 wt%
Isobuten 0,0 Gew.-% n-Butan 78,5 Gew.-%Isobutene 0.0% by weight n-butane 78.5% by weight
Isobutan 15,10 Gew.-% zur Abmischung eingesetzt, das entsprechend Beispiel 1 einer Dehydroisomerisie- rungsreaktion unterzogen wurde.Isobutane 15.10% by weight used for the blend, which was subjected to a dehydro isomerization reaction according to Example 1.
In allen Beispielen 4 bis 7 wurde die Abmischung so vorgenommen, dass das zur Polymerisation vorgesehene Reaktionsgemisch einen Isobutengehalt von 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung, aufwies. Die Polymerisation von Isobuten wurde analog zu Beispiel 2 durchgeführt. Hierbei wurde auf eine Durchflussgeschwindigkeit von 600 g/h Reaktionsmischung, 70 mmol BF3/h, 40 mmol/h I- sopropanol und 80 mmol/h Diisopropylether eingestellt.In all Examples 4 to 7, the blend was made such that the reaction mixture intended for polymerization had an isobutene content of 60% by weight, based on the total weight of the reaction mixture. The polymerization of isobutene was carried out analogously to Example 2. This was adjusted to a flow rate of 600 g / h reaction mixture, 70 mmol BF3 / h, 40 mmol / h isopropanol and 80 mmol / h diisopropyl ether.
In der folgenden Tabelle sind für das jeweils erhaltene Polymer das mittlere Molekulargewicht Mn, die Dispersität PDI = Mw/Mn und die Reaktivität in %, d. h. der Gehalt an endständigen Vinyliden-Gruppen, dargestellt.The following table shows the average molecular weight M n , the dispersity PDI = Mw / M n and the reactivity in%, ie the content of terminal vinylidene groups, for the particular polymer obtained.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung reaktiver und im Wesentlichen halogenfreier Polyisobu- tene, umfassend folgende Schritte:1. A process for the preparation of reactive and substantially halogen-free polyisobutenes, comprising the following steps:
(i) Isomerisierung eines Gemischs I von C4-Kohlenwasserstoffen, das höchstens 10 Gew.-% Isobuten und höchstens 0,5 Gew.-% Butadien, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemischs I, enthält, unter Erhalt eines Gemischs Ia, das wenigstens 5 Gew.-% mehr Isobuten enthält als das Gemisch I;(i) isomerization of a mixture I of C 4 hydrocarbons containing not more than 10% by weight of isobutene and not more than 0.5% by weight of butadiene, based in each case on the total weight of mixture I, to obtain a mixture Ia containing at least 5 wt .-% more isobutene than the mixture I;
(ii) gegebenenfalls Hydroisomerisierung wenigstens eines Teils des in Schritt (i) erhaltenen Gemischs Ia unter Erhalt eines Gemischs Ib, das wenigstens 5 Gew.-% weniger 1 -Buten enthält als das Gemisch Ia;(ii) optionally hydroisomerizing at least a portion of the mixture Ia obtained in step (i) to obtain a mixture Ib which contains at least 5% by weight less 1 -butene than the mixture Ia;
(iii) gegebenenfalls Gewinnung von im Wesentlichen reinem Isobuten aus wenigstens einem Teil des in Schritt (i) gewonnenen Gemischs Ia oder aus wenigstens einem Teil des in Schritt (ii) gewonnenen Gemischs Ib;(iii) optionally recovering substantially pure isobutene from at least part of the mixture Ia obtained in step (i) or from at least part of the mixture Ib obtained in step (ii);
(iv) gegebenenfalls Mischen(iv) optionally mixing
(iv.1) des in Schritt (i) gewonnenen Gemischs Ia mit dem in Schritt (ii) gewonnenen Gemisch Ib oder(iv.1) the mixture Ia obtained in step (i) with the mixture Ib obtained in step (ii) or
(iv.2) des in Schritt (i) gewonnenen Gemischs Ia mit dem in Schritt (iii) gewonnenen Isobuten oder (iv-3) des in Schritt (ii) gewonnenen Gemischs Ib mit dem in Schritt (iii) gewonnenen Isobuten oder(iv.2) the mixture Ia obtained in step (i) with the isobutene obtained in step (iii) or (iv-3) the mixture Ib obtained in step (ii) with the isobutene obtained in step (iii) or
(iv.4) des in Schritt (i) gewonnenen Gemischs Ia mit dem in Schritt (ii) gewonnenen Gemisch Ib und dem in Schritt (iii) gewonnenen Isobuten oder (iv.5) des in Schritt (iii) gewonnenen Isobutens mit einem Gemisch Il von C4-Kohlenwasserstoffen, das von den Gemischen Ia und Ib verschieden ist, oder(iv.4) the mixture Ia obtained in step (i) with the mixture Ib obtained in step (ii) and the isobutene obtained in step (iii) or (iv.5) of the isobutene obtained in step (iii) with a mixture II of C4 hydrocarbons, which is different from the mixtures Ia and Ib, or
(iv.6) des in Schritt (ii) gewonnenen Gemischs Ib mit einem Gemisch Il von C4-Kohlenwasserstoffen, das von den Gemischen Ia und Ib verschieden ist; und(iv.6) the mixture Ib obtained in step (ii) with a mixture II of C4 hydrocarbons other than mixtures Ia and Ib; and
(v) Umsetzung des in Schritt (i) gewonnenen Gemischs Ia oder des in Schritt (ii) gewonnenen Gemischs Ib oder des in Schritt (iv) gewonnenen Gemischs oder des in Schritt (iii) gewonnenen Isobutens in einer kationischen Polymerisation in Gegenwart eines BF3-haltigen Katalysators. (v) reaction of the mixture Ia obtained in step (i) or the mixture Ib obtained in step (ii) or the mixture obtained in step (iv) or the isobutene obtained in step (iii) in a cationic polymerization in the presence of a BF 3 containing catalyst.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Isomerisierung in Schritt (i) eine Dehydro- isomerisierung oder Gerüstisomerisierung wenigstens eines Teils der im Gemisch I enthaltenen C4-Kohlenwasserstoffe umfasst.2. The process according to claim 1, wherein the isomerization in step (i) comprises a dehydro isomerization or skeletal isomerization of at least part of the C4 hydrocarbons contained in the mixture I.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in Schritt (i) eingesetzte Gemisch I höchstens 5 Gew.-% Isobuten enthält.3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mixture used in step (i) I contains at most 5 wt .-% isobutene.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in Schritt (i) erhaltene Gemisch Ia wenigstens 10 Gew.-% Isobuten mehr enthält als das Gemisch I.4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mixture obtained in step (i) Ia contains at least 10 wt .-% isobutene more than the mixture I.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt (iii) im5. The method according to any one of the preceding claims, wherein in step (iii) in
Wesentlichen reines Isobuten durch Destillation des Gemischs Ia oder des Ge- mischs Ib gewonnen wird.Substantially pure isobutene is obtained by distillation of the mixture Ia or of the mixture Ib.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gewinnung von im Wesentlichen reinem Isobuten folgende Schritte umfasst:A process according to any one of claims 1 to 4, wherein the recovery of substantially pure isobutene comprises the steps of:
(iii.a) selektive Oligomerisierung des im Gemisch Ia oder im Gemisch Ib enthaltenen Isobutens unter Erhalt von Isobutenoligomeren;(iii.a) selective oligomerization of the isobutene contained in the mixture Ia or in the mixture Ib to give isobutene oligomers;
(iii.b) destillative Abtrennung der flüchtigen Bestandteile von den Isobutenoligomeren; und(iii.b) distillative removal of the volatiles from the isobutene oligomers; and
(iii.c) Spaltung der Isobutenoligomere in Isobutenmonomere.(iii.c) Cleavage of isobutene oligomers into isobutene monomers.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gewinnung von im Wesentlichen reinem Isobuten folgende Schritte umfasst:A process according to any one of claims 1 to 4, wherein the recovery of substantially pure isobutene comprises the steps of:
(iii.a) selektive Veretherung des im Gemisch Ia oder im Gemisch Ib enthaltenen(iii.a) selective etherification of the mixture contained in the mixture Ia or in the mixture Ib
Isobutens mit einem aliphatischen Ci-Cβ-Alkohol unter Erhalt eines tert-Isobutene with an aliphatic Ci-Cβ alcohol to give a tertiary
Butylethers des aliphatischen Ci-Cβ-Alkohols;Butyl ether of the aliphatic Ci-Cβ-alcohol;
(iii.b) destillative Abtrennung der flüchtigen Bestandteile vom tert-Butylether des aliphatischen Ci-Cβ-Alkohols; und(iii.b) distillative removal of the volatile constituents from the tert-butyl ether of the aliphatic C 1 -C 6 -alcohol; and
(iii.c) Spaltung des tert-Butylethers des aliphatischen Ci-Cβ-Alkohols in Isobutenmonomere und den aliphatischen d-Cβ-Alkohol. (iii.c) Cleavage of the tert-butyl ether of the aliphatic C 1 -C 6 -alcohol into isobutene monomers and the aliphatic C 1 -C 6 -alcohol.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der aliphatische Ci-Cβ-Alkohol unter Methanol und 2-Methyl-1-propanol ausgewählt ist.8. The method of claim 7, wherein the aliphatic Ci-Cβ-alcohol is selected from methanol and 2-methyl-1-propanol.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man als Gemisch I ein Raffinat Il aus einem Steam Cracker und/oder aus einer Fluid-Catalytic- Cracking-Einheit und/oder ein Raffinat Il P aus einem Steam Cracker und/oder ein Raffinat IM aus einem Steam Cracker einsetzt.9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mixture I as a raffinate Il from a steam cracker and / or from a fluid catalytic cracking unit and / or a raffinate Il P from a steam cracker and / or a raffinate IM from a steam cracker.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei10. The method of claim 9, wherein
das Raffinat Il im Wesentlichen eine der folgenden Zusammensetzungen aufweist:Raffinate II has essentially one of the following compositions:
a) Isobuten: im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, 1 -Buten: im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, Isobutan: im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%, odera) isobutene: in the range of 1 to 10 wt .-%, 1-butene: in the range of 40 to 60 wt .-%, cis-2-butene: in the range of 5 to 15 wt .-%, trans-2 In the range of 10 to 20% by weight, n-butane: in the range of 10 to 20% by weight, isobutane: in the range of 5 to 10% by weight, or
b) Isobuten: im Bereich von 0,5 bis 3 Gew.-%, 1 -Buten: im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 10 bis 25 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, Isobutan: im Bereich von 20 bis 35 Gew.-%, undb) isobutene: in the range of 0.5 to 3 wt .-%, 1-butene: in the range of 15 to 25 wt .-%, cis-2-butene: in the range of 10 to 25 wt .-%, trans 2-butene: in the range of 15 to 25 wt%, n-butane: in the range of 10 to 20 wt%, isobutane: in the range of 20 to 35 wt%, and
das Raffinat Il P im Wesentlichen die folgende Zusammensetzung aufweist:the raffinate II P has essentially the following composition:
Isobuten: im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%,Isobutene: in the range of 1 to 5% by weight,
1 -Buten: im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 10 bis 25 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 40 bis 50 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 25 bis 40 Gew.-%,1-butene: in the range of 1 to 5 wt%, cis-2-butene: in the range of 10 to 25 wt%, trans-2-butene: in the range of 40 to 50 wt%, n Butane: in the range of 25 to 40% by weight,
Isobutan: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, undIsobutane: in the range of 10 to 20% by weight, and
das Raffinat IM im Wesentlichen die folgende Zusammensetzung aufweist: Isobuten: im Bereich von 0 bis 3 Gew.-%,the raffinate IM has essentially the following composition: Isobutene: in the range of 0 to 3% by weight,
1 -Buten: im Bereich von 0 bis 3 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 40 bis 70 Gew.-%,1-butene: in the range of 0 to 3 wt .-%, cis-2-butene: in the range of 1 to 5 wt .-%, trans-2-butene: in the range of 5 to 30 wt .-%, n Butane: in the range of 40 to 70% by weight,
Isobutan: im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%.Isobutane: in the range of 10 to 30 wt .-%.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man als Gemisch Il ein Raffinat I aus einem Steam Cracker oder einen C4-Schnitt aus einer Fluid- Catalytic-Cracking-Einheit einer Raffinerie einsetzt.1 1. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mixture II used as a raffinate I from a steam cracker or a C4 cut from a fluid catalytic cracking unit of a refinery.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei das Raffinat I oder der C4-Schnitt im Wesentlichen eine der folgenden Zusammensetzungen aufweist:12. The method of claim 11, wherein the raffinate I or the C4 cut has substantially one of the following compositions:
a) Isobuten: im Bereich von 35 bis 55 Gew.-%, 1 -Buten: im Bereich von 25 bis 35 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 2 bis 10 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, Isobutan: im Bereich von 2 bis 10 Gew.-%, odera) isobutene: in the range of 35 to 55% by weight, 1-butene: in the range of 25 to 35% by weight, cis-2-butene: in the range of 2 to 10% by weight, trans-2 In the range of 5 to 15% by weight, n-butane: in the range of 5 to 15% by weight, isobutane: in the range of 2 to 10% by weight, or
b) Isobuten: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, 1 -Buten: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, cis-2-Buten: im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, trans-2-Buten: im Bereich von 10 bis 25 Gew.-%, n-Butan: im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, Isobutan: im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%.b) isobutene: in the range of 10 to 20% by weight, 1-butene: in the range of 10 to 20% by weight, cis-2-butene: in the range of 10 to 20% by weight, trans-2 In the range of 10 to 25% by weight, n-butane: in the range of 5 to 15% by weight, isobutane: in the range of 15 to 25% by weight.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man in Schritt (iv) das Mischungsverhältnis zwischen den Mischungskomponenten so einstellt, dass das in Schritt (iv) erhaltene Gemisch einen Gehalt an Isobuten von wenigstens 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des erhaltenen Gemischs, aufweist.13. The method according to any one of the preceding claims, wherein in step (iv) the mixing ratio between the mixture components adjusted so that the mixture obtained in step (iv) has a content of isobutene of at least 30 wt .-%, based on the total weight of obtained mixture having.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man Polyisobutene mit einem Gehalt an Fluor von weniger als 0,005 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyisobutenmoleküls, erhält. 14. The method according to any one of the preceding claims, wherein polyisobutenes having a content of fluorine of less than 0.005 wt .-%, based on the weight of the polyisobutene molecule receives.
EP07729909A 2006-06-06 2007-06-05 Preparation of reactive, essentially halogen-free polyisobutenes from c4-hydrocarbon mixtures which are low in isobutene Withdrawn EP2029638A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07729909A EP2029638A1 (en) 2006-06-06 2007-06-05 Preparation of reactive, essentially halogen-free polyisobutenes from c4-hydrocarbon mixtures which are low in isobutene

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06114991 2006-06-06
EP07729909A EP2029638A1 (en) 2006-06-06 2007-06-05 Preparation of reactive, essentially halogen-free polyisobutenes from c4-hydrocarbon mixtures which are low in isobutene
PCT/EP2007/055534 WO2007141277A1 (en) 2006-06-06 2007-06-05 Preparation of reactive, essentially halogen-free polyisobutenes from c4-hydrocarbon mixtures which are low in isobutene

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2029638A1 true EP2029638A1 (en) 2009-03-04

Family

ID=38509068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07729909A Withdrawn EP2029638A1 (en) 2006-06-06 2007-06-05 Preparation of reactive, essentially halogen-free polyisobutenes from c4-hydrocarbon mixtures which are low in isobutene

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20100234542A1 (en)
EP (1) EP2029638A1 (en)
KR (1) KR20090014372A (en)
CN (1) CN101460530A (en)
WO (1) WO2007141277A1 (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101458404B1 (en) 2013-01-17 2014-11-05 대림산업 주식회사 Method for preparing polybutene
KR101523568B1 (en) * 2013-05-16 2015-05-28 대림산업 주식회사 Apparatus and method for selectively preparing reactive polyisobutylene and non-reactive polyisobutylene
KR20150005206A (en) * 2013-07-05 2015-01-14 대림산업 주식회사 Apparatus and method for treating wastewater generated during the polyisobutylene preparation process
CN105377910B (en) * 2013-07-17 2017-09-05 巴斯夫欧洲公司 The polyisobutene of the high response of ethenylidene double bond with high content on side chain
KR101658545B1 (en) * 2014-08-22 2016-09-21 대림산업 주식회사 Method for preparing polybutene
SG10201913486WA (en) 2015-07-02 2020-02-27 Saudi Arabian Oil Co Systems and methods for producing propylene
JP6671399B2 (en) 2015-07-02 2020-03-25 サウジ アラビアン オイル カンパニーSaudi Arabian Oil Company Two-way catalyst system for propylene production
JP6605939B2 (en) 2015-12-17 2019-11-13 Jxtgエネルギー株式会社 Method for producing butene polymer
WO2017151339A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-08 Tpc Group Llc Low-fluoride, reactive polyisobutylene
US10550048B2 (en) 2017-01-20 2020-02-04 Saudi Arabian Oil Company Multiple-stage catalyst system for self-metathesis with controlled isomerization and cracking
US10934231B2 (en) 2017-01-20 2021-03-02 Saudi Arabian Oil Company Multiple-stage catalyst systems and processes for propene production
US10329225B2 (en) * 2017-01-20 2019-06-25 Saudi Arabian Oil Company Dual catalyst processes and systems for propylene production
US10961171B2 (en) 2018-10-10 2021-03-30 Saudi Arabian Oil Company Catalysts systems that include metal co-catalysts for the production of propylene
US11242299B2 (en) 2018-10-10 2022-02-08 Saudi Arabian Oil Company Catalyst systems that include metal oxide co-catalysts for the production of propylene
KR102203006B1 (en) * 2019-04-24 2021-01-13 대림산업 주식회사 Method for producing highly reactive polybutene
US11311869B2 (en) 2019-12-03 2022-04-26 Saudi Arabian Oil Company Methods of producing isomerization catalysts
US11517892B2 (en) 2019-12-03 2022-12-06 Saudi Arabian Oil Company Methods of producing isomerization catalysts
US11339332B2 (en) 2020-01-29 2022-05-24 Saudi Arabian Oil Company Systems and processes integrating fluidized catalytic cracking with metathesis for producing olefins
US11572516B2 (en) 2020-03-26 2023-02-07 Saudi Arabian Oil Company Systems and processes integrating steam cracking with dual catalyst metathesis for producing olefins
US11679378B2 (en) 2021-02-25 2023-06-20 Saudi Arabian Oil Company Methods of producing isomerization catalysts
US11845705B2 (en) 2021-08-17 2023-12-19 Saudi Arabian Oil Company Processes integrating hydrocarbon cracking with metathesis for producing propene

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2409727A (en) * 1942-01-30 1946-10-22 Phillips Petroleum Co Production of olefin polymers
DE2702604C2 (en) * 1977-01-22 1984-08-30 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Polyisobutenes
DE2802198A1 (en) * 1978-01-19 1979-07-26 Basf Ag PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ISOBUTEN FROM ISOBUTEN CONTAINING C LOW 4 HYDROCARBON MIXTURES
ZA813808B (en) * 1980-06-12 1983-01-26 British Petroleum Co Isobutene by dehydroisomerisation of normal butane
GB2121431A (en) * 1982-06-08 1983-12-21 Exxon Research Engineering Co Isomerisation of butene-1 to butene-2 in isobutylene
US4436949A (en) * 1982-09-21 1984-03-13 Phillips Petroleum Company Olefin conversion process
US5043523A (en) * 1982-11-12 1991-08-27 Texas Petrochemicals Corporation Al2 O3 alkene isomerization process and catalyst
FI860203A (en) * 1985-01-22 1986-07-23 Air Prod & Chem DEHYDROISOMERISERING AV KOLVAETEN.
BE1006694A5 (en) * 1991-06-22 1994-11-22 Basf Ag PREPARATION PROCESS EXTREMELY REACTIVE polyisobutenes.
GB9404368D0 (en) * 1994-03-07 1994-04-20 Bp Chem Int Ltd Production of polyisobutenes
US5811379A (en) * 1996-06-17 1998-09-22 Exxon Chemical Patents Inc. Polymers derived from olefins useful as lubricant and fuel oil additives, processes for preparation of such polymers and additives and use thereof (PT-1267)
FR2802921B1 (en) * 1999-12-24 2002-08-23 Inst Francais Du Petrole PRODUCTION OF HIGH PURITY ISOBUTENE AND PROPYLENE FROM FOUR-CARBON HYDROCARBON CUTS

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007141277A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007141277A1 (en) 2007-12-13
CN101460530A (en) 2009-06-17
KR20090014372A (en) 2009-02-10
US20100234542A1 (en) 2010-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2029638A1 (en) Preparation of reactive, essentially halogen-free polyisobutenes from c4-hydrocarbon mixtures which are low in isobutene
DE69816821T2 (en) Improved process for the production of saturated oligomers
EP0628575B1 (en) Process for the manufacture of highly reactive polyisobutenes
EP1989239B1 (en) Process for preparation of polyisobutylene whose content of terminal double bonds is more than 50% from an industrial c4 hydrocarbon stream comprising 1-butene, 2-butene and isobutene
DE112010004078T5 (en) HYDROISOMERIZATION AND SELECTIVE HYDROGENATION OF LOADING IN ALKYLATION CALCULATED BY IONIC LIQUIDS
EP1784476A1 (en) Method for the production of c5 aldehydes and propene from a c4 stream containing 1-butene and 2-butene
EP1856018A2 (en) Method for producing propene from 2-butene and isobutene-rich feeding flows
EP0124744B1 (en) Hydrogenating catalyst, its preparation and use
EP1117708B1 (en) Method for producing halogen-free reactive polyisobutene
DE3122078A1 (en) Liquid which can be used as lubricant oil, process for the preparation thereof, and the use thereof
WO2013120859A1 (en) Boron trifluoride catalyst complex and method for producing highly reactive isobutene homopolymers
DE1595154A1 (en) Process for the production of polymers from a C? - to C? -Hydrocarbon fraction
DE60029595T2 (en) MEDIUM OIL FOR DISPERSION PROCESS AND METHOD FOR PRODUCING DIMETHYL ETHER
WO2013013856A1 (en) Reprocessing c4 hydrocarbon mixtures containing olefin
EP0900773B1 (en) Process for the preparation of C4-C6 alkenes with terminal double bound
EP2802610B1 (en) Method for the continuous production of polyisobutylene
WO2015032804A1 (en) Method for producing hydrocarbon products
DE60009432T2 (en) Process for the selective production of propene from hydrocarbon cuts with four carbon atoms
DE2802199A1 (en) Extraction of isobutene from 4C hydrocarbon mixts. - by reaction with isobutanol and decomposition of tert. ether formed
DE2005207C3 (en) Process for the production of polybutene oils with increased viscosity
EP3191433A1 (en) Method and installation for the production of hydrocarbons
DE3049213A1 (en) METHOD FOR THE SIMULTANEOUS PRODUCTION OF ALKYL-TERT.-BUTYL ETHER AND PRODUCTION OF BUTADIENE
DE10334001A1 (en) Polyisobutene production from hydrocarbon stream containing iso-, 1- and 2-butenes, including distillative separation into streams rich in different butenes to increase yields in useful by-product recovery
AT233533B (en) Process for the conversion of a monoolefinic hydrocarbon
EP3041917B1 (en) Method for producing hydrocarbon products

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20090107

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK RS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20090402

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20101019