EP2435389A1 - Aufbereitung eines 3-methyl-1-buten-haltigen gemisches - Google Patents

Aufbereitung eines 3-methyl-1-buten-haltigen gemisches

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EP2435389A1
EP2435389A1 EP10717632A EP10717632A EP2435389A1 EP 2435389 A1 EP2435389 A1 EP 2435389A1 EP 10717632 A EP10717632 A EP 10717632A EP 10717632 A EP10717632 A EP 10717632A EP 2435389 A1 EP2435389 A1 EP 2435389A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
methyl
product
butene
primary
distillation
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Withdrawn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
EP10717632A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Winterberg
Alfred Kaizik
Armin Rix
Michael Grass
Wilfried Büschken
Marc Becker
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.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Oxeno GmbH and Co KG
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 Evonik Oxeno GmbH and Co KG filed Critical Evonik Oxeno GmbH and Co KG
Publication of EP2435389A1 publication Critical patent/EP2435389A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • C07C1/24—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms by elimination of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • C07C7/05—Purification; Separation; Use of additives by distillation with the aid of auxiliary compounds
    • C07C7/06—Purification; Separation; Use of additives by distillation with the aid of auxiliary compounds by azeotropic distillation

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of a mixture containing water, 3-methyl-1-butene, and at least one other methylbutene.
  • Methylbutenes belong to the class of C 5 olefins. There are three isomeric methylbutenes, namely 2-methylbut-1-ene, 2-methylbut-2-ene and 3-methylbut-1-ene. The terms 3-methylbut-1-ene and 3-methyl-1-butene are synonymous. Synonyms are formed analogously for the other two methylbutenes. As far as we speak here of a "different methylbutene", we mean an isomer other than 3-methyl-1-butene, namely 2-methylbut-1-ene or 2-methylbut-2-ene.
  • Methylbutenes are sought-after ingredients in industry. For example, 3-methyl-1-butene and its double bond isomers are used to make isoprene.
  • 3-Methyl-1-butene can be prepared by dehydration of 3-methyl-1 - butanol, the latter by hydroformylation of isobutene and subsequent hydrogenation of the resulting 3-methylbutanal can be produced.
  • the invention is therefore based on the object to provide a process for the preparation of a mixture containing water, 3-methyl-1-butene and at least one other methylbutene, by means of which the mixture can be dried and purified from undesirable methyl butenes.
  • Primary head product containing methylbutene and water and an anhydrous primary bottoms product containing 3-methyl-1-butene is formed; c) condensing the gaseous primary overhead product to form a condensate comprising a liquid aqueous phase and a liquid organic phase; d) separation of the condensate into liquid aqueous phase and liquid organic phase; e) discharge of the liquid aqueous phase; f) recycling the organic phase to the primary distillation; g) secondary distillation of the anhydrous primary bottoms product of the primary distillation to produce a secondary overhead product consisting of 3-methyl-1-butene and a secondary bottoms product.
  • At least two distillation steps take place, which are called here to their verbal distinctness primary and secondary distillation.
  • the prefixes "primary” and “secondary” have no connection with the technical execution of the distillation.
  • at least one overhead stream and at least one bottom stream are formed.
  • the respective prefixes are used accordingly. Later, the prefixes "tertiary” and “quaternary” will be used accordingly.
  • the present invention has the advantage that a pure virtually anhydrous 3-methyl-1-butene can be obtained from a moist mixture of methyl butenes, regardless of the ratio of isomers to each other.
  • the purity of the present invention prepared 3-methyl-1-butene with respect to water and isomeric methylbutenes is sufficiently high to use the 3-methyl-1-butene as a comonomer in particular for the modification of polypropylene or polyethylene.
  • the invention also provides a process for the modification of polypropylene or polyethylene using 3-methyl-1-butene as a comonomer, wherein the 3-methyl-1-butene was prepared according to the invention.
  • the primary distillation is an azeotropic distillation.
  • the water separation could also be carried out by alternative technical drying methods such as permeation, pervaporation or adsorption (for example alternating pressure adsorption on molecular sieves).
  • the azeotropic distillation according to the invention is distinguished from the abovementioned alternative methods by lower capital input and operating costs.
  • the secondary distillation is advantageously carried out as a fractional distillation. This improves the separation efficiency.
  • the mixture to be treated may contain, in addition to the methyl butenes and the water, so-called low-boiling components.
  • Low boilers in the sense used here are a group of components of a liquid mixture whose respective boiling point is lower than the boiling points of the other components of the mixture or whose vapor pressure is higher than the vapor pressure of the other components "and” low boiling components “are used synonymously with the term” low boilers ".
  • An example of a low boiler is isobutene, often a residue from the preparation of 3-methyl-1-butanol, which in turn is dehydrogenated to 3-methyl-1-butene.
  • the mixture to be treated has low-boiling components which enter the primary head product, it is advisable to only partially condense the gaseous primary head product, so that in addition to the condensate, a gas containing the low-boiling components is formed, which can then be discharged. In this way, unwanted low-boiling can be deposited, so that the purity of the target product is increased.
  • the aqueous phase may contain traces of organic contaminants.
  • the resulting tertiary sump product then consists almost entirely of water so that it can be fed to the environment.
  • the mixture to be treated may contain, in addition to the methyl butenes, the water and optionally the Leichsiedern also so-called high boilers.
  • High boilers in the sense used here are a group of components of a liquid mixture whose respective boiling point is higher than the boiling points of the other components of the mixture at higher temperatures, or their vapor pressure is lower than the vapor pressure of the other components "and" high-boiling
  • high-boiling compounds contaminating the mixture are unreacted 3-methyl-1-butanol in the dehydration of 3-methyl-1-butanol to 3-methyl-1-butene, and di- (3-methylbutyl) ethers resulting from the dehydration.
  • the mixture to be treated contains high boilers, there are two ways to isolate the high boilers, depending on whether the high boilers only get into the primary sump product or if they collect together with the other methyl butene in the secondary sump product.
  • the mixture contains high boilers entering the primary sump product, it is appropriate to withdraw a side product from the secondary distillation in addition to the secondary overhead product and the secondary sump product so that the secondary sump product contains the high boilers and the side product contains the other methylbutene.
  • mixtures containing 3-methyl-1-butene and its double bond isomers and water can be worked up to give highly pure, dry 3-methyl-1-butene.
  • the mixtures may contain small amounts of low boilers (substances having a lower boiling point than 3-methyl-1-butene) and small amounts of high boilers (substances having a higher boiling point than 3-methyl-1-butene, preferably higher than 2-methyl-2 -butene (38.6 0 C at atmospheric pressure)).
  • the proportion of 3-methyl-1-butene in the mixture may be in the range of 5 to 98% by mass.
  • the mass fraction of 3-methyl-1-butene is in the
  • 3-methyl-1-butene-containing mixtures which are not obtained by cleavage of 3-methyl-1 - butanol can be used.
  • the mixture can be fed in liquid or gaseous form. If the mixture is liquid, it is expedient to remove water which has not dissolved mechanically, for example by decantation. If the mixture is recovered by distillation at the same site, it is advantageous for energetic reasons to remove it in vapor form from the distillation and to introduce it into the process according to the invention without intermediate condensation.
  • the separation of the water from the 3-methyl-1-butene-containing stream is preferably carried out in at least one column, preferably in exactly one distillation column (primary azeotropic distillation).
  • the water is removed in such a way that the resulting Kopfbrüden (primary overhead stream), which contains the majority of the water and methylbutenes, completely condensed and the liquid water by simple
  • Phase separation is separated in a liquid-liquid separator (separation).
  • the then largely anhydrous stream (organic phase) is driven back into the primary distillation column.
  • a primary sump product is a stream with obtained a content of at least less than 50 ppm of water, preferably less than 30 ppm, more preferably less than 10 ppm.
  • low-boiling components are still present in the mixture containing 3-methyl-1-butene, these can likewise be separated from the methylbutenes in the primary distillation column by condensing the head vapors (primary head product) not completely but only partially.
  • the resulting liquid stream, (condensate) which is largely free of the low boilers, the liquid-liquid separation can be supplied while the quantitatively smaller gas stream, which contains the major part of the low boilers, is withdrawn as exhaust gas stream.
  • a distillation column which is preferably used for separating the water from the 3-methyl-1-butene-containing mixture into low and high boilers preferably has from 5 to 50 theoretical plates, preferably from 10 to 38 and particularly preferably from 18 to 32 theoretical plates.
  • the feed of the column is preferably added between stages 1 and 16 (from above), more preferably between stages 1 and 8.
  • the ratio of supplied feed to vapor is, depending on the number of stages realized, the water concentration of the column feed and the required purities of Bottom product, preferably less than 5, preferably less than 1.
  • the operating pressure of the column may preferably be set between 0.1 and 2.0 MPa (absolute), preferably between 0.2 and 1.0 MPa (absolute), more preferably between 0, 25 and 0.5 MPa (absolute).
  • aqueous phase For the separation of the heavy, aqueous phase from the condensate, generally known technologies for liquid-liquid separation can be used, such as gravity separators with or without internals or centrifugal separators such as separators or centrifuges.
  • gravitational separators are preferably used in the process according to the invention, preferably gravity separators, designed as horizontal containers with internals.
  • the light organic phase is recycled to the upper part of the distillation column, the recycling can be carried out directly or after mixing with the feed stream to the primary column.
  • the aqueous phase may contain traces of organic contaminants.
  • the liquid aqueous phase may be subjected to a tertiary distillation before being discharged, the resulting tertiary overhead product being able to be recycled either to the condensation or to the primary distillation.
  • the resulting tertiary sump product then consists almost entirely of water so that it can be fed to the environment.
  • the bottom stream of the primary column contains almost no more water;
  • the water content is less than 50 ppm, preferably less than 30 ppm, more preferably less than 10 ppm.
  • the primary bottoms stream may already be a sales product.
  • the primary sump product is still subjected to a secondary distillation in which the 3-methyl-1-butene contained is worked up to higher purities.
  • the largely anhydrous primary bottoms stream is separated in a secondary fractional distillation into a secondary overhead stream having a purity of at least 98 mass% 3-methyl-1-butene and a secondary bottoms stream consisting predominantly of 2-methyl-2-butene and 2 - Methyl-1-butene, and possibly other trace elements present, heavier than 3-methyl-1-butene boiling components, separated.
  • the separation of the isomers in the process according to the invention is preferably carried out in at least one column, preferably in exactly one distillation column (secondary distillation).
  • a distillation column which is preferably used for separating off the isomers and optionally present high-boiling components from the 3-methyl-1-butene preferably has from 30 to 120 theoretical plates, preferably from 40 to 80 and more preferably from 55 to 70 theoretical plates Isolation stages on.
  • the addition of the column feed is preferably carried out in the middle part of the column.
  • the reflux ratio is, depending on the number of stages realized, the composition of the column feed and the required purity of the top and bottom product, preferably between 0.5 and 10, preferably between 1, 1 and 4.5.
  • the operating pressure of the column may preferably be adjusted between 0.1 and 2.0 MPa (absolute), preferably between 0.2 and 1.0 MPa (absolute), more preferably between 0.25 and 0.5 MPa (absolute).
  • the overhead stream of the secondary column (secondary overhead) preferably contains greater than 98% 3-methyl-1-butene, preferably greater than 99.0%, more preferably greater than 99.5%.
  • the secondary head product thus has a purity to be used directly as a monomer or comonomer for the preparation of polymers or copolymers. It can also be used as a starting compound for the production of
  • Epoxides, ketones, aldehydes, alcohols and carboxylic acids are used. Furthermore, it can be used as an alkylating agent or as a component in ene reactions.
  • the secondary sump product contains at least one of the two undesired isomers, namely 2-methyl-2-butene and / or 2-methyl-1-butene and optionally high boilers.
  • the secondary sump product may, if desired, be separated in a further column by means of quaternary distillation.
  • the high boilers leave the quaternary distillation as quaternary product, the other (undesirable) methylbutenes as Quaternary head product.
  • the product withdrawn in the lower part of the secondary column contains high boilers having a boiling point higher than the existing highest boiling 3-methylbutene isomer, 2-methyl-1-butene and / or 2-methyl-1-butene or a mixture thereof may be used as side product some soils are removed above the swamp.
  • the high boilers are then discharged with the secondary sump product.
  • the high-boiling components are 3-methyl-1-butanol and / or di- (3-methylbutyl) ether, the product thus obtained can Secondary sump product are driven into the dehydration to cleave 3-methyl-1 - butanol and / or di- (3-methylbutyl) ether into the desired target product 3-methyl-1-butene.
  • 2-Methyl-1-butene or 2-methyl-2-butene or a mixture thereof, optionally with high boilers, can be used, for example, for the preparation of isoprene.
  • the distillation columns used in the process according to the invention can with internals, the z. B. from soils, rotating internals, random beds and / or ordered packs are provided.
  • columns can be used which have random beds with different packing.
  • the packing can from almost all materials, in particular z.
  • Packages with regular / ordered geometry may e.g. B. consist of sheets or tissues.
  • Examples of such packages are Sulzer tissue packs BX made of metal or plastic, Sulzer plate packs Mellapak made of sheet metal, high-performance packs from Sulzer such as Mella-pakPlus, structural packs from Sulzer (Optiflow), Montz (BSH) and Kühni (Rombopak).
  • FIG. 1 system for carrying out a first embodiment of the process according to the invention without tertiary distillation
  • FIG. 2 system for carrying out a second embodiment of the process according to the invention with tertiary distillation
  • Figure 3 detailed view of a system for carrying out a third embodiment of the method according to the invention with
  • FIG. 1 A block diagram of an embodiment of a plant in which the process according to the invention can be carried out is shown in FIG.
  • the mixture (1) comprising 3-methyl-1-butene is fed to a column K1 for the purpose of primary distillation.
  • the primary head product (2) of the column K1 which contains the major part of the water and methylbutenes, is completely condensed (condenser not shown) and fed as condensate to the liquid-liquid separator D1.
  • the separator D1 the water is separated to its physical solubility limit and discharged as a heavy aqueous phase (4).
  • the then largely anhydrous stream of the organic phase (3) is moved back into the distillation column K1.
  • the largely anhydrous primary sump product (6) of the column K1 is in the secondary distillation column K2 in a secondary head product (7), which has a purity of at least 98% by mass of 3-methyl-1-butene, and in a secondary sump product (8) in the majority of 2-methyl-2-butene and / or 2-methyl-1-butene and optionally also other higher-boiling components, separated.
  • low boilers may be withdrawn as gas (5).
  • the primary head stream (2) is only partially condensed.
  • FIG. 2 A second variant of the method according to the invention is shown in FIG.
  • the variant in Figure 2 differs from the variant in Figure 1 in that additionally the water phase (4) in the column K3 in a Tertiärkopf, (9), which consists mainly of water / 3-methylbutene azeotropes and optionally additional water, and is separated into a little polluted with organic substances (4a) (tertiary distillation).
  • the Tertiärkopf, (9) is introduced after condensation in the condenser of the column K3 (not shown) in the separator D1 or fed into the condenser of the column K1 (not shown in Figure 2).
  • Figure 3 is shown as a third variant, a special design of the column K2, in which the largely anhydrous primary sump stream (6) of the column K1 in a secondary head product (7), which has a purity of at least 98% by mass of 3-methyl-1-butene and a side product (8a) which is predominantly separated from 2-methyl-2-butene and / or 2-methyl-1-butene and a secondary sump product (10) consisting predominantly of other higher-boiling components ,
  • Example 1 corresponds to the variant shown in FIG.
  • the feed stream used in accordance with FIG. 1 is a 3-methyl-1-butene-containing mixture (1) of 10 t / h in the composition listed in Table 1.
  • Table 1 Composition of the mixture (1) in Example 1.
  • the 3-methyl-1-butene-containing mixture (1) is fed to the column K1.
  • the column K1 in Example 1 has 25 theoretical plates and is operated at a pressure of 0.35 MPa (absolute).
  • the feed of the mixture (1) takes place at stage 1, counted from above.
  • the head temperature is 59.6 0 C
  • the bottom temperature is 61, 7 0 C.
  • the Kopfbrüden (primary head product) is completely condensed, cooled to 40 0 C and fed as condensate (2) the liquid-liquid separator D1.
  • the separator D1 the water is separated to its physical solubility limit and discharged as a heavy aqueous phase (4).
  • the then largely anhydrous stream of the organic phase (3) is moved back into the distillation column K1.
  • the addition to the column takes place at the same Stage as the addition of the mixture (1).
  • Table 2 The compositions of the primary head stream (2) of column K1 and the light organic phase (3) and the heavy aqueous phase (4) of liquid-liquid separat
  • Table 2 Composition of the primary head product and the organic phase (3) and the aqueous phase (4) of liquid-liquid separator D1 for Example 1.
  • the primary sump product (6) of the column K1 which is virtually anhydrous with a content of 1 ppm by mass of water, is then separated in the distillation column K2 into a secondary overhead product (7) and a secondary sump product (8).
  • the column K2 in Example 1 has 60 theoretical plates and is operated at a reflux ratio of 1.76 at a pressure of 0.4 MPa (absolute).
  • the feed of the stream (6) in column K2 takes place at stage 30, counted from above.
  • the head temperature is 65.9 0 C
  • the bottom temperature is 94.9 0 C.
  • the secondary head product (7) is virtually anhydrous and has a purity of 99.7 mass% of 3-methyl-1-butene.
  • the secondary sump product (8) contains the predominant part of the isomers 2-methyl-2-butene and 2-methyl-1-butene contained in the stream (1) or stream (6) and the higher-boiling components 3-methyl-1-butanol and di (3-methylbutyl) ether.
  • the residual content of 3-methyl-1-butene in the secondary sump product (8) is 5% by mass.
  • Table 3 Composition of the bottom stream (6) of the column K1 and the distillate stream (7) and the bottom stream (8) of the column K2 for Example 1.
  • the resulting secondary head product (7) thus has a purity to be used directly as a monomer or comonomer for the preparation of polymers or copolymers. It can also be used as a starting compound for the preparation of epoxides, ketones, aldehydes, alcohols and carboxylic acids. Furthermore, it can be used as an alkylating agent or as a component in enreactions.
  • the secondary sump product optionally after further purification and separation of the high boilers, for example, used as a raw material for the production of isoprene, be used as raw material for a synthesis gas plant or thermally recycled.
  • Example 2 Example 2:
  • Example 2 corresponds to the variant shown in FIG.
  • feed stream (1) a 3-methyl-1-butene-containing mixture of 10 t / h in the composition listed in Table 4 is assumed as shown in FIG.
  • Example 2 appreciable low boilers are contained in the form of isobutene.
  • Such isobutene contents may be typical of 3-methyl-1-butyne-containing streams obtained from the cleavage of 3-methyl-1-butanol using the 3-methyl-1-butanol again from the isobutene and the subsequent hydrogenation of the resulting 3-methylbutanal was obtained.
  • Table 4 Composition of the mixture (1) in Example 2.
  • Example 2 Analogously to Example 1, the mixture (1) of the column K1 is supplied.
  • the column K1 in Example 2 has 38 theoretical plates and is operated at a pressure of 0.30 MPa (absolute).
  • the feed of the mixture (1) takes place at stage 8, counted from above.
  • the head temperature is 48.7 ° C, the bottom temperature is 55.9 0 C.
  • the Kopfbrüden primary head product
  • the liquid-liquid separator D1 In the separator D1, the water is separated to its physical solubility limit and discharged as a heavy aqueous phase (4).
  • Table 5 Composition of the primary head product (2) of the column K1, the organic phase (3) and the aqueous phase (4) of liquid-liquid separator D1 and the gaseous low boiler stream (5) for Example 2.
  • the water phase (4) stripped off in D1 as the heavy phase still contains 1.8% by weight of organic components, mainly 3-methyl-1-butene and isobutene.
  • this stream is fed to the column K3 for tertiary distillation and into a tertiary overhead product (9) which, in addition to water, contains all the organic components contained in stream (4) and a tertiary bottoms product (4a) consisting of nearly pure water. separated.
  • the Tertiärkopf apparatus (9) of the column K3 is moved back into the liquid-liquid separator D1.
  • Table 6 Composition of the tertiary sump product (4a) and the tertiary overhead product (9) of the column K3 for example 2.
  • the column K3 in Example 2 has 6 theoretical plates and is operated at a reflux ratio of 0.15 at a pressure of 0.25 MPa (absolute).
  • the feed of the stream of the aqueous phase (4) in column K3 takes place at stage 2, counted from above.
  • the head temperature is 28.6 ° C
  • the bottom temperature is 127.5 0 C.
  • the Tertiärkopf (9) still contains about 12% by mass of water. To achieve a higher condensation temperature, it may be useful to allow more water in the distillate.
  • Table 7 Composition of the bottom stream (6) of the column K1 and of the secondary head product (7) and of the secondary bottom stream (8) of the column K2 for Example 2.
  • the anhydrous and with a content of 5 mass ppm isobutene virtually low-boiling primary sump stream (6) of the column K1 is separated in the distillation column K2 back into a secondary head stream (7) and a secondary sump stream (8).
  • the column K2 in Example 2 has 56 theoretical plates and is operated at a reflux ratio of 1.47 at a pressure of 0.35 MPa (absolute).
  • the feed of the stream (6) in column K2 takes place at stage 26, counted from above.
  • the head temperature is 60.8 0 C
  • the bottom temperature is 86.5 0 C.
  • the secondary head product (7) is virtually water and free from low boilers and has a purity of 99.6 mass% of 3-methyl-1-butene on.
  • the secondary sump product (8) contains the majority of the isomers 2-methyl-2-butene and 2-methyl-1-butene contained in the mixture (1) or primary sump product (6) and the higher-boiling components 3-methyl-1-butanol and di (3-methylbutyl) ether.
  • the residual content of 3-methyl-1-butene in the secondary sump product (8) is 10% by mass.
  • the composition of the primary sump product (6) of the column K1 and of the secondary overhead product (7) and the secondary sump product (8) of the column K2 are shown in Table 7.
  • the resulting top stream (7) has a purity to be used directly as a monomer or comonomer for the preparation of polymers or copolymers.
  • the bottoms product can be used again, optionally after further purification and separation of the high boilers, for example as a raw material for the production of isoprene, used as raw material for a synthesis gas plant or thermally recycled.
  • Example 3 corresponds to the variant shown in Fig. 1, but the column K2 is operated as shown in FIG. 3 with deduction of side product.
  • mixture (1) according to FIG. 1, a 3-methyl-1-butene-containing stream of 10 t / h in the composition listed in Table 8 is used.
  • significantly heavier components in the form of 3-methyl-1-butanol and di (3-methylbutyl) ether are contained in Example 3. Such levels are typical of 3-methyl-1-butene-containing streams obtained from the cleavage of 3-methyl-1-butanol.
  • Table 8 Composition of the mixture (1) in Example 3.
  • the mixture (1) is supplied in the column K1.
  • the column K1 in Example 3 has 20 theoretical plates and is operated at a pressure of 0.30 MPa (absolute).
  • the feed of the mixture (1) takes place at stage 1, counted from above.
  • the head temperature is 55.3 0 C
  • the bottom temperature is 57.5 0 C.
  • the Kopfbrüden primary head product
  • the separator D1 the water is separated to its physical solubility limit and discharged as a heavy aqueous phase (4).
  • the then largely anhydrous stream of the organic phase (3) is moved back into the distillation column K1.
  • the addition in the column takes place at the same stage as the addition of the mixture (1).
  • compositions of the distillate stream of the primary head product (2) of column K1 and the light organic phase (3) and the heavy aqueous phase (4) of liquid-liquid separator D1 are shown in Table 9.
  • Table 9 Composition of the primary head product (2) of the column K1 and the organic phase (3) and the aqueous phase (4) of liquid-liquid separator D1 in Example 3.
  • the purified up to a residual content of 10 ppm by mass of water primary bottoms stream (6) of the column K1 is then further purified in the distillation column K2.
  • a special embodiment of the column K2 according to FIG. 3 is used to separate off the heavier-boiling components from the methylbutenes.
  • the stream of the primary sump product (6) in the column K2 is separated into a stream secondary product (7), a stream side product (8a) and a stream secondary sump product (10).
  • the column K2 in Example 3 has 70 theoretical plates and is at a reflux ratio of 4.07 operated at a pressure of 0.3 MPa (absolute).
  • the feed of the stream (6) in column K2 takes place at stage 30, counted from above.
  • the decrease of the gaseous side stream (8a) takes place from step 45, counted from above.
  • the head temperature is 55.0 0 C, the temperature of the side stream 73.1 0 C and the bottom temperature 157.8 0 C.
  • the secondary head product (7) has a purity of 99.7 mass% 3-methyl-1-butene and a low water content of 12 ppm on.
  • the side product (8a) consists predominantly of 2-methyl-2-butene and 2-methyl-1-butene and contains a total of 1600 ppm of 3-methyl-1-butanol and di (3-methylbutyl) ether only a small content on heavier boiling components.
  • the secondary sump product (10) contains the majority of the heavier-boiling components 3-methyl-1-butanol and di (3-methylbutyl) ether and contains about 4.5% by mass of 2-methyl-2-butene and 2- Methyl-1-butene only a little methylbutenes.
  • Table 10 Composition of the primary sump product (6) of the column K1 and the secondary head product (7), the side product (8a) and the secondary sump stream (10) of the column K2 in Example 3.
  • the secondary stream overhead product (7) obtained has a purity to be used directly as a monomer or comonomer for the preparation of polymers or copolymers.
  • the side product stream can be used, for example, as a raw material for the production of isoprene.
  • the secondary sump product may be recycled back to a 3-methyl-1-butanol cleavage to thereby provide 3-methyl-1-butanol and di (3-methylbutyl) ether in the desired target 3-methyl-1-butene columns.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines Gemisches enthaltend Wasser, 3-Methyl-1-buten sowie zumindest ein anderes Methylbuten. Das Verfahren beinhaltet die Bereitstellung des Gemisches; die primäre Destillation des Gemisches, sodass ein gasförmiges Primärkopfprodukt enthaltend Methylbuten und Wasser sowie ein wasserfreies Primärsumpfprodukt enthaltend 3-Methyl-1-buten entsteht; die Kondensation des gasförmigen Primärkopfproduktes, sodass ein Kondensat umfassend eine flüssige wässrige Phase und eine flüssige organische Phase entsteht; die Trennung des Kondensats in flüssige wässrige Phase und flüssige organische Phase; die Ausschleusung der flüssigen wässrigen Phase; die Rückführung der organischen Phase in die primäre Destillation; sowie schließlich die sekundäre Destillation des wasserfreien Primärsumpfproduktes der primären Destillation, sodass ein Sekundärkopfprodukt bestehend aus 3-Methyl-1-buten sowie ein Sekundärsumpfprodukt entsteht. Das erhaltene Sekundärkopfprodukt hat eine Reinheit, um direkt als Monomer oder Comonomer zur Herstellung von Polymeren bzw. Copolymeren eingesetzt zu werden.

Description

Aufbereitung eines 3-Methyl-1-buten-haltiqen Gemisches
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines Gemisches enthaltend Wasser, 3-Methyl-1 -buten, sowie zumindest ein anderes Methylbuten.
Methylbutene gehören zu der Klasse der C5-Olefine. Es existieren drei isomere Methylbutene, nämlich 2-Methylbut-1-en, 2-Methylbut-2-en und 3-Methylbut-1-en. Die Begriffe 3-Methylbut-1-en und 3-Methyl-1 -buten sind synonym. Für die beiden anderen Methylbutene werden Synonyme analog gebildet. Soweit hier von einem „anderen Methylbuten" die Rede ist, ein von 3-Methyl-1-buten verschiedenes Isomer gemeint, nämlich 2-Methylbut-1-en oder 2-Methylbut-2-en.
Methylbutene sind in der Industrie begehrte Einsatzstoffe. 3-Methyl-1-buten und seine Doppelbindungsisomere werden beispielsweise zur Herstellung von Isopren verwendet.
3-Methyl-1 -buten kann durch Wasserabspaltung (Dehydratisierung) aus 3-Methyl-1 - butanol hergestellt werden, wobei letzteres durch Hydroformylierung von Isobuten und anschließende Hydrierung des entstandenen 3-Methylbutanals erzeugt werden kann.
Die Dehydratisierung von 3-Methyl-1 -butanol zu 3-Methyl-1-buten ist in US 4,234,752 und WO 2008/006633 A1 offenbart.
Bei der Dehydratisierung von 3-Methyl-1-butanol zu 3-Methyl-1 -buten entsteht ein feuchtes, d. h. wasserhaltiges Gemisch, welches neben dem gewünschten 3-Methyl- 1 -buten auch andere Methylbutene enthält.
Für den Einsatz als Comonomer ist allerdings nur ein hochreines 3-Methyl-1 -buten geeignet. Wassergehalte darin von über 50 ppm schädigen die bei der Polymerisation eingesetzen Katalysatoren, wie beispielsweise Metallocen- Katalysatoren oder Ziegler-Natta-Katalysatoren, durch Hydrolyse. Ein Gehalt von den beiden anderen Doppelbindungsisomeren, 2-Methyl-2-buten und 2-Methyl-1-buten, sind ebenfalls unerwünscht, da diese Olefine mit innenständigen Doppelbindungen sich praktisch nicht einpolymehsieren lassen und daher im Reaktionssystem anreichern können. Falls diese in geringem Maße doch in die Polymerkette aufgebaut werden sollten, könnte dies einen gegebenenfalls unerwünschten Einfluss auf die Reaktion oder die Polymereigenschaften ausüben.
Vor diesem Hintergrund besteht das technische Problem, das aus der Dehydratisierung stammende, feuchte, Methylen-haltige Gemisch aufzubereiten, sodass hochreines 3-Methyl-1 -buten verfügbar ist.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Aufbereitung eines Gemisches enthaltend Wasser, 3-Methyl-1-buten sowie zumindest ein anderes Methylbuten anzugeben, mittels welchem das Gemisch getrocknet und von unerwünschten Methylbutenen gereinigt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, welches die folgenden Schritte aufweist:
a) Bereitstellung des Gemisches; b) primäre Destillation des Gemisches, sodass ein gasförmiges
Primärkopfprodukt enthaltend Methylbuten und Wasser sowie ein wasserfreies Primärsumpfprodukt enthaltend 3-Methyl-1 -buten entsteht; c) Kondensation des gasförmigen Primärkopfproduktes, sodass ein Kondensat umfassend eine flüssige wässrige Phase und eine flüssige organische Phase entsteht; d) Trennung des Kondensats in flüssige wässrige Phase und flüssige organische Phase; e) Ausschleusung der flüssigen wässrigen Phase; f) Rückführung der organischen Phase in die primäre Destillation; g) sekundäre Destillation des wasserfreien Primärsumpfproduktes der primären Destillation, sodass ein Sekundärkopfprodukt bestehend aus 3-Methyl-1 - buten sowie ein Sekundärsumpfprodukt entsteht. Erfindungsgemäß finden zumindest zwei Destillationsschritte statt, die hier zu ihrer verbalen Unterscheidbarkeit primäre und sekundäre Destillation genannt werden. Die Präfixe „primär" und „sekundär" stehen in keinem Zusammenhang mit der technischen Ausführung der Destillation. In jeder Destillation entstehen zumindest ein Kopfstrom und zumindest ein Sumpfstrom. Um die beiden Kopfströme und die beiden Sumpfströme, die im Rahmen der Erfindung auftreten, eindeutig zuordnen zu können, werden die jeweiligen Präfixe entsprechend verwendet. Später werden entsprechend die Präfixe „tertiär" und „quartär" verwendet werden.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, aus einem feuchten Gemisch isomerer Methylbutene, ein hochreines 3-Methyl-1-buten mit einem Wassergehalt von vorzugsweise kleiner 50 Massen-ppm Wasser, bevorzugt kleiner 30 ppm Wasser und besonders bevorzugt kleiner 10 ppm Wasser zu gewinnen.
Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass aus einem feuchten Gemisch von Methylbutenen, unabhängig vom Verhältnis der Isomeren zueinander, ein reines praktisch wasserfreies 3-Methyl-1-buten gewonnen werden kann. Die Reinheit des erfindungsgemäß aufbereiten 3-Methyl-1 -butens bezüglich Wasser und isomerer Methylbutene ist ausreichend hoch, um das 3-Methyl-1-buten als Comonomer insbesondere zur Modifikation von Polypropylen oder Polyethylen einzusetzen.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Modifikation von Polypropylen oder Polyethylen unter Verwendung von 3-Methyl-1-buten als Comonomer, bei welchem das 3-Methyl-1 -buten erfindungsgemäß hergestellt wurde.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Primärdestillation um eine Azeotropdestillation. Grundsätzlich könnte die Wasserabscheidung auch durch alternative technische Trocknungsverfahren wie Permeation, Pervaporation oder Adsorption (beispielsweise Wechseldruckadsorption an Molsieben) erfolgen. Die erfindungsgemäße Azeotropdestillation zeichnet sich aber gegenüber den genannten Alternativverfahren durch geringere Kapitaleinsatz- und Betriebskosten aus. Die Sekundärdestillation ist wird vorteilhaft als fraktionierte Destillation ausgeführt. Dies verbessert die Abscheideleistung.
Das aufzubereitende Gemisch kann neben den Methyl butenen und dem Wasser auch noch so genannte Leichtsieder enthalten.
„Leichtsieder" im hier gebrauchten Sinne sind eine Gruppe Komponenten eines flüssigen Stoffgemisches, deren jeweiliger Siedepunkt im Vergleich zu den Siedepunkten der übrigen Komponenten des Stoffgemisches bei niedrigeren Temperaturen liegt, bzw. deren Dampfdruck höher ist als der Dampfdruck der übrigen Komponenten. Die Begriffe „Leichtsieder" und „leicht siedende Komponenten" werden synonym zu dem Begriff „Tiefsieder" verwendet. Ein Beispiel für einen Leichtsieder ist Isobuten, oft ein Rückstand aus der der Herstellung des 3-Methyl-1 -butanols, welches wiederum zu 3-Methyl-1-buten dehydriert wird.
Falls das aufzubereitende Gemisch Leichtsieder aufweist, welche in das Primärkopfprodukt gelangen, bietet es sich an, das gasförmige Primärkopfprodukt lediglich partiell zu kondensieren, sodass neben dem Kondensat ein die Leichtsieder enthaltenes Gas entsteht, welches dann ausgeschleust werden kann. Auf diese Weise können unerwünschte Leichtsieder abgeschieden werden, sodass die Reinheit des Zielproduktes gesteigert wird.
Trotz Flüssigphasentrennung kann die wässrige Phase Spuren organischer Verunreinigungen enthalten. Um diese zu beseitigen empfiehlt es sich, die flüssige wässrige Phase vor Ausschleusung einer tertiären Destillation zu unterwerfen, wobei das dabei entstehende Tertiärkopfprodukt entweder in die Kondensation oder in die primäre Destillation zurück geführt werden kann. Das dabei anfallende Tertiärsumpfprodukt besteht dann fast vollständig aus Wasser, sodass es der Umwelt zugeführt werden kann.
Das aufzubereitende Gemisch kann neben den Methylbutenen, dem Wasser und gegebenenfalls den Leichsiedern auch noch so genannte Hochsieder enthalten. „Hochsieder" im hier gebrauchten Sinne sind eine Gruppe Komponenten eines flüssigen Stoffgemisches, deren jeweiliger Siedepunkt im Vergleich zu den Siedepunkten der übrigen Komponenten des Stoffgemisches bei höheren Temperaturen liegt, bzw. deren Dampfdruck geringer ist als der Dampfdruck der übrigen Komponenten. Die Begriffe „Schwersieder" und „hoch siedende
Komponenten" werden synonym zu dem Begriff „Hochsieder" verwendet. Beispiele für das Gemisch verunreinigende Hochsieder sind bei der Dehydratisierung von 3-Methyl-1 -butanol zu 3-Methyl-1-buten nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanol sowie bei der Dehydratisierung anfallender Di-(3-methylbutyl)ether.
Sollte das aufzubereitende Gemisch Hochsieder enthalten, bestehen zwei Möglichkeiten zur Isolierung der Hochsieder, die abhängig davon gewählt werden, ob die Hochsieder lediglich in das Primärsumpfprodukt gelangen oder ob sie sich zusammen mit dem anderen Methylbuten im Sekundärsumpfprodukt ansammeln.
Falls das Gemisch in das Primärsumpfprodukt gelangende Hochsieder enthält, bietet es sich an, aus der sekundären Destillation neben dem Sekundärkopfprodukt und dem Sekundärsumpfprodukt ein Seitenprodukt abzuziehen, sodass das Sekundärsumpfprodukt die Hochsieder enthält und das Seitenprodukt das andere Methylbuten enthält.
Falls im Gemisch enthaltende Hochsieder sogar in das Sekundärsumpfprodukt gelangen, steht zu erwarten, dass sich auch das andere Methylbuten im Sekundärsumpfprodukt ansammelt. Bei dieser Konstellation bietet es sich an, das Sekundärsumpfprodukt einer quartären Destillation zu unterwerfen, sodass ein Quartärkopfprodukt enthaltend das andere Methylbuten und ein Quartärsumpfprodukt enthaltend die Hochsieder entsteht.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung, deren Schutzbereich sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung ergibt, darauf beschränkt sein soll. Im erfindungsgemäßen Verfahren können Gemische, die 3-Methyl-1 -buten und seine Doppelbindungsisomeren sowie Wasser enthalten, zu hochreinem, trockenen 3-Methyl-1 -buten aufgearbeitet werden. Die Gemische können geringe Mengen an Leichtsiedern (Stoffe mit einem geringeren Siedepunkt als 3-Methyl-1-buten) und geringe Mengen an Hochsiedern (Stoffe mit höherem Siedepunkt als 3-Methyl-1 - buten, vorzugsweise einen höheren als 2-Methyl-2-buten (38,6 0C bei Normaldruck)) enthalten.
Der Anteil von 3-Methyl-1 -buten im Gemisch kann im Bereich von 5 bis 98 Massen-% liegen. Vorzugsweise liegt der Massenanteil von 3-Methyl-1-buten im
Bereich von 80 bis 95 %. Solche Gemische fallen beispielsweise bei der
Dehydratisierung von 3-Methyl-1 -butanol an.
Selbstverständlich können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch andere
3-Methyl-1 -buten enthaltene Gemische, die nicht durch Spaltung von 3-Methyl-1 - butanol gewonnen werden, eingesetzt werden.
In das erfindungsgemäße Verfahren kann das Gemisch flüssig oder gasförmig eingespeist werden. Liegt das Gemisch flüssig vor, ist es zweckmäßig, nicht gelöstes Wasser mechanisch, beispielsweise durch Dekantieren, abzutrennen. Wird das Gemisch am gleichen Standort durch Destillation gewonnen, ist es aus energetischen Gründen vorteilhaft, dieses dampfförmig der Destillation zu entnehmen und dieses ohne Zwischenkondensation in das erfindungsgemäße Verfahren einzubringen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Abtrennung des Wassers aus dem 3-Methyl-1 -buten-haltigem Strom vorzugsweise in zumindest einer Kolonne, bevorzugt in genau einer Destillationskolonne (primäre azeotrope Destillation). Dabei wird das Wasser dergestalt entfernt, dass der erhaltene Kopfbrüden (Primärkopfstrom), der den überwiegenden Teil des Wasser sowie Methylbutene enthält, vollständig kondensiert und das Wasser flüssig durch einfache
Phasentrennung in einem Flüssig-Flüssig-Abscheider abgetrennt wird (Trennung). Der dann weitestgehend wasserfreie Strom (organische Phase) wird zurück in die primäre Destillationskolonne gefahren. Als Primärsumpfprodukt wird ein Strom mit einem Gehalt von mindestens kleiner 50 ppm Wasser gewonnen, bevorzugt kleiner 30 ppm, besonders bevorzugt kleiner 10 ppm.
Sind in dem 3-Methyl-1 -buten-haltigen Gemisch noch leicht siedende Komponenten vorhanden, können diese ebenfalls in der primären Destillationskolonne von den Methylbutenen abgetrennt werden, indem die Kopfbrüden (Primärkopfprodukt) nicht vollständig, sondern nur partiell kondensiert werden. Der so erhaltene Flüssigstrom, (Kondensat) der weitestgehend frei von den Leichtsiedern ist, kann der Flüssig- Flüssig-Trennung zugeführt werden, während der mengenmäßig kleinere Gasstrom, der den überwiegenden Teil der Leichtsieder enthält, als Abgasstrom abgezogen wird.
Eine zur Abtrennung des Wassers aus dem 3-Methyl-1-buten-haltigen Gemisch in Leicht- und Schwersieder bevorzugt eingesetzte Destillationskolonne weist vorzugsweise 5 bis 50 theoretische Trennstufen, bevorzugt 10 bis 38 und besonders bevorzugt 18 bis 32 theoretische Trennstufen auf. Der Zulauf der Kolonne wird vorzugsweise zwischen Stufe 1 und 16 (von oben) zugegeben, besonders bevorzugt zwischen Stufe 1 und 8. Das Verhältnis von zugeführter Zulaufmenge zu Brüdenmenge beträgt, in Abhängigkeit von der realisierten Stufenzahl, der Wasserkonzentration des Kolonnenzulaufs und der erforderlichen Reinheiten des Sumpfproduktes, vorzugsweise kleiner 5, bevorzugt kleiner 1. Der Betriebsdruck der Kolonne kann vorzugsweise zwischen 0,1 und 2,0 MPa (absolut) eingestellt werden, bevorzugt zwischen 0,2 und 1 ,0 MPa (absolut), besonders bevorzugt zwischen 0,25 und 0,5 MPa (absolut).
Zur Abtrennung der schweren, wässrigen Phase aus dem Kondensat können allgemein bekannte Technologien zur Flüssig-Flüssig-Trennnung eingesetzt werden, wie Schwerkraftabscheider mit oder ohne Einbauten oder Fliehkraftabscheider wie Separatoren oder Zentrifugen. Um die schwere, wässrige Phase abzutrennen, werden im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise Schwerkraftabscheider eingesetzt, bevorzugt Schwerkraftabscheider, ausgeführt als liegende Behälter mit Einbauten. Durch die Flüssig-Flüssig-Trennung kann das Wasser bis zu seiner physikalischen Löslichkeitsgrenze von den organischen Komponenten abgetrennt werden. Die leichte organische Phase wird in den oberen Teil der Destillationskolonne zurückgeführt, wobei die Rückführung direkt oder nach Mischung mit dem Zulaufstrom zur primären Kolonne erfolgen kann.
Trotz Flüssigphasentrennung kann die wässrige Phase Spuren organischer Verunreinigungen enthalten. Um diese zu beseitigen kann die flüssige wässrige Phase vor Ausschleusung einer tertiären Destillation unterworfen werden, wobei das dabei entstehende Tertiärkopfprodukt entweder in die Kondensation oder in die primäre Destillation zurück geführt werden kann. Das dabei anfallende Tertiärsumpfprodukt besteht dann fast vollständig aus Wasser, sodass es der Umwelt zugeführt werden kann.
Der Sumpfstrom der primären Kolonne enthält dagegen fast kein Wasser mehr; vorzugsweise ist der Wassergehalt kleiner als 50 ppm, bevorzugt kleiner 30 ppm, besonders bevorzugt kleiner 10 ppm. Der primäre Sumpfstrom stellt gegebenenfalls schon ein Verkaufsprodukt da. Erfindungsgemäß wird das Primärsumpfprodukt aber noch einer sekundären Destillation unterworfen, in welchem das enthaltene 3-Methyl- 1 -buten auf höhere Reinheiten aufgearbeitet wird.
Der weitestgehend wasserfreie Primärsumpfstrom wird in einer sekundären fraktionierten Destillation in einen Sekundärkopfstrom, der eine Reinheit von mindestens 98 Massen-% 3-Methyl-1 -buten aufweist, und einen Sekundärsumpfstrom, der im überwiegenden Teil aus 2-Methyl-2-buten und 2- Methyl-1 -buten sowie gegebenenfalls noch anderen in Spuren vorhandenen, schwerer als 3-Methyl-1 -Buten siedenden Komponenten besteht, aufgetrennt. Die Abtrennung der Isomere erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise in zumindest einer Kolonne, bevorzugt in genau einer Destillationskolonne (sekundäre Destillation). Eine zur Abtrennung der Isomere und gegebenenfalls vorhandene schwersiedenen Komponenten aus dem 3-Methyl-1 -buten bevorzugt eingesetzte Destillationskolonne weist vorzugsweise von 30 bis 120 theoretische Trennstufen, bevorzugt von 40 bis 80 und besonders bevorzugt von 55 bis 70 theoretische Trennstufen auf. Die Zugabe des Kolonnenzulaufs erfolgt vorzugsweise im mittleren Teil der Kolonne. Das Rücklaufverhältnis liegt, in Abhängigkeit von der realisierten Stufenzahl, der Zusammensetzung des Kolonnenzulaufs und der erforderlichen Reinheiten des Kopf- und Sumpfproduktes, vorzugsweise zwischen 0,5 und 10, bevorzugt zwischen 1 ,1 und 4,5. Der Betriebsdruck der Kolonne kann vorzugsweise zwischen 0,1 und 2,0 MPa (absolut) eingestellt werden, bevorzugt zwischen 0,2 und 1 ,0 MPa (absolut), besonders bevorzugt zwischen 0,25 und 0,5 MPa (absolut).
Der Kopfstrom der sekundären Kolonne (Sekundärkopfprodukt) enthält vorzugsweise mehr als 98 % 3-Methyl-1-buten, bevorzugt mehr als 99,0 %, besonders bevorzugt mehr als 99,5 %.
Das Sekundärkopfprodukt hat damit eine Reinheit, um direkt als Monomer oder Comonomer zur Herstellung von Polymeren bzw. Copolymeren eingesetzt zu werden. Es kann außerdem als Ausgangsverbindung für die Herstellung von
Epoxiden, Ketonen, Aldehyden, Alkoholen und Carbonsäuren verwendet werden. Weiterhin kann es als Alkylierungsmittel oder als Komponente in En-reaktionen verwendet werden.
Das Sekundärsumpfprodukt enthält mindestens eines der beiden unerwünschten Isomere, nämlich 2-Methyl-2-buten und/oder 2-Methyl-1 -buten sowie gegebenenfalls Hochsieder. Das Sekundärsumpfprodukt kann, falls gewünscht, in einer weiteren Kolonne durch quartäre Destillation aufgetrennt werden. Die Hochsieder verlassen die quartäre Destillation als Quartärsumpfprodukt, die anderen (unerwünschten) Methylbutene als Quartärkopfprodukt.
Enthält das im unteren Teil der sekundären Kolonne abgezogene Produkt Hochsieder mit einem Siedepunkt höher als das vorhandene höchstsiedende 3-Methylbuten-lsomer, so kann 2-Methyl-1 -buten und/oder 2-Methyl-1-buten oder ein Gemisch davon als Seitenprodukt einige Böden über dem Sumpf abgezogen werden. Mit dem Sekundärsumpfprodukt werden dann die Hochsieder ausgeschleust. Handelt es sich bei den hochsiedenden Komponenten um 3-Methyl- 1 -butanol und/oder Di-(3-methylbutyl)ether, kann das so gewonnene Sekundärsumpfprodukt in die Dehydratisierung gefahren werden, um 3-Methyl-1 - butanol und/oder Di-(3-methylbutyl)ether in das gewünschte Zielprodukt 3-Methyl-1 - buten zu spalten.
2-Methyl-1 -buten oder 2-Methyl-2-buten oder ein Gemisch davon, gegebenenfalls mit Hochsieder, können beispielsweise zur Herstellung von Isopren genutzt werden.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Destillationskolonnen können mit Einbauten, die z. B. aus Böden, rotierenden Einbauten, regellosen Schüttungen und/oder geordneten Packungen sind, versehen sein.
Bei den Kolonnenböden können z. B. folgende Typen zum Einsatz kommen:
- Böden mit Bohrungen oder Schlitzen in der Bodenplatte.
- Böden mit Hälsen oder Kaminen, die von Glocken, Kappen oder Hauben überdeckt sind.
- Böden mit Bohrungen in der Bodenplatte, die von beweglichen Ventilen überdeckt sind.
- Böden mit Sonderkonstruktionen.
In Kolonnen mit rotierenden Einbauten kann der Rücklauf z. B. durch rotierende
Trichter versprüht oder mit Hilfe eines Rotors als Film auf einer beheizten Rohrwand ausgebreitet werden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können, wie bereits gesagt, Kolonnen eingesetzt werden, die regellose Schüttungen mit verschiedenen Füllkörpern aufweisen. Die Füllkörper können aus fast allen Werkstoffen, insbesondere z. B. aus Stahl, Edelstahl, Kupfer, Kohlenstoff, Steingut, Porzellan, Glas oder Kunststoffen bestehen und die verschiedensten Formen, insbesondere die Form von Kugeln, Ringen mit glatten oder profilierten Oberflächen, Ringen mit Innenstegen oder Wanddurchbrüchen, Drahtnetzringen, Sattel körper und Spiralen aufweisen.
Packungen mit regelmäßiger/geordneter Geometrie können z. B. aus Blechen oder Geweben bestehen. Beispiele für solche Packungen sind Sulzer Gewebepackungen BX aus Metall oder Kunststoff, Sulzer Lamellenpackungen Mellapak aus Metallblech, Hochleistungspackungen von Sulzer wie Mella-pakPlus, Strukturpackungen von Sulzer (Optiflow), Montz (BSH) und Kühni (Rombopak).
Anhand der Figuren soll die vorliegende Erfindung nun näher erläutert werden. Hierfür zeigen:
Figur 1 : Anlage zur Durchführung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne tertiäre Destillation;
Figur 2: Anlage zur Durchführung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit tertiärer Destillation;
Figur 3: Detailansicht einer Anlage zur Durchführung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit
Seitenprodukt in sekundärer Destillation.
Ein Blockschema einer Ausführungsform einer Anlage in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, ist in Fig. 1 dargestellt. Das 3-Methyl-1-buten aufweisende Gemisch (1 ) wird zwecks primärer Destillation einer Kolonne K1 zugeführt. Das Primärkopfprodukt (2) der Kolonne K1 , der den überwiegenden Teil des Wassers sowie Methylbutene enthält, wird vollständig kondensiert (Kondensator nicht gezeichnet) und als Kondensat dem Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 zugeführt. In dem Abscheider D1 wird das Wasser bis auf seine physikalische Löslichkeitsgrenze abgetrennt und als schwere wässrige Phase (4) ausgeschleust. Der dann weitestgehend wasserfreie Strom der organischen Phase (3) wird zurück in die Destillationskolonne K1 gefahren.
Das weitestgehend wasserfreie Primärsumpfprodukt (6) der Kolonne K1 wird in der sekundären Destillationskolonne K2 in ein Sekundärkopfprodukt (7), welches eine Reinheit von mindestens 98 Massen-% 3-Methyl-1 -buten aufweist, und in ein Sekundärsumpfprodukt (8), der im überwiegenden Teil aus 2-Methyl-2-buten und/oder 2-Methyl-1 -buten sowie gegebenenfalls noch anderen höher siedenden Komponenten besteht, aufgetrennt.
Optional können Leichtsieder als Gas (5) abgezogen werden. In diesem Fall wird der Primärkopfstrom (2) nur partiell kondensiert.
Eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Figur 2 dargestellt. Die Variante in Figur 2 unterscheidet sich von der Variante in Figur 1 dadurch, dass zusätzlich die Wasserphase (4) in der Kolonne K3 in ein Tertiärkopfprodukt (9), das hauptsächlich aus Wasser/3-Methylbuten-Azeotropen und gegebenenfalls zusätzlichem Wasser besteht, und in ein mit wenig organischen Stoffen belastetes Wasser (4a) getrennt wird (tertiäre Destillation). Das Tertiärkopfprodukt (9) wird nach Kondensation im Kondensator der Kolonne K3 (nicht eingezeichnet) in den Abscheider D1 eingeleitet oder in den Kondensator der Kolonne K1 eingespeist (in Figur 2 nicht dargestellt).
In Figur 3 ist als dritte Variante eine besondere Gestaltung der Kolonne K2 dargestellt, in der der weitestgehend wasserfreie Primärsumpfstrom (6) der Kolonne K1 in ein Sekundärkopfprodukt (7), welches eine Reinheit von mindestens 98 Massen-% 3-Methyl-1-buten aufweist, und ein Seitenprodukt (8a), welches im überwiegenden Teil aus 2-Methyl-2-buten und/oder 2-Methyl-1-buten sowie in ein Sekundärsumpfprodukt (10), der überwiegend aus andere höher siedenden Komponenten besteht, aufgetrennt wird.
Die nachfolgenden Bemessungsbeispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne die Anwendungsbreite einzuschränken, die sich aus der Beschreibung und den Patentansprüchen ergibt.
Die nachfolgenden Beispielrechnungen wurden mit dem stationären Simulationspro- gramm ASPEN Plus (Version 2006.1 der Firma AspenTech) durchgeführt. Um transparente, reproduzierbare Daten zu erzeugen, wurden nur allgemein zugängliche Stoffdaten eingesetzt. Als Stoffdatenmodell wurde die Property-Methode „U N I FAC- DMD" (s. J. Gmehling, J. Li, and M. Schiller, Ind. Eng. Chem. Res. 32, (1993), pp. 178-193) benutzt. Damit ist es dem Fachmann leicht möglich, die Berechnungen nachzuvollziehen.
Beispiel 1 :
Das Beispiel 1 entspricht der in Fig. 1 dargestellten Variante. Als Zulaufstrom wird gemäß Fig. 1 ein 3-Methyl-1 -buten-haltiges Gemisch (1 ) von 10 t/h in der in Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzung verwendet.
Tabelle 1 : Zusammensetzung des Gemisches (1 ) in Beispiel 1.
Das 3-Methyl-1 -buten aufweisende Gemisch (1 ) wird der Kolonne K1 zugeführt. Die Kolonne K1 im Beispiel 1 hat 25 theoretische Trennstufen und wird bei einem Druck von 0,35 MPa (absolut) betrieben. Der Zulauf des Gemisches (1 ) erfolgt auf Stufe 1 , gezählt von oben. Die Kopftemperatur beträgt 59,6 0C, die Sumpftemperatur beträgt 61 ,7 0C. Der Kopfbrüden (Primärkopfprodukt) wird vollständig kondensiert, bis 40 0C abgekühlt und als Kondensat (2) dem Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 zugeführt. In dem Abscheider D1 wird das Wasser bis auf seine physikalische Löslichkeitsgrenze abgetrennt und als schwere wässrige Phase (4) ausgeschleust. Der dann weitestgehend wasserfreie Strom der organischen Phase (3) wird zurück in die Destillationskolonne K1 gefahren. Die Zugabe in die Kolonne erfolgt auf der gleichen Stufe wie die Zugabe des Gemisches (1 ). Die Zusammensetzungen des Primärkopfstroms (2) der Kolonne K1 sowie der leichten, organischen Phase (3) und der schweren, wässrigen Phase (4) von Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2: Zusammensetzung des Primärkopfprodukts sowie der organischen Phase (3) und der wässrigen Phase (4) von Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 für Beispiel 1.
Der mit einem Gehalt von 1 Massen-ppm Wasser praktisch wasserfreie Primärsumpfprodukt (6) der Kolonne K1 wird sodann in der Destillationskolonne K2 in ein Sekundärkopfprodukt (7) und ein Sekundärsumpfprodukt (8) aufgetrennt. Die Kolonne K2 im Beispiel 1 hat 60 theoretische Trennstufen und wird mit einem Rücklaufverhältnis von 1 ,76 bei einem Druck von 0,4 MPa (absolut) betrieben. Der Zulauf des Stroms (6) in Kolonne K2 erfolgt auf Stufe 30, gezählt von oben. Die Kopftemperatur beträgt 65,9 0C, die Sumpftemperatur beträgt 94,9 0C. Unter diesen Bedingungen ist das Sekundärkopfprodukt (7) praktisch wasserfrei und weist eine Reinheit von 99,7 Massen-% 3-Methyl-1 -buten auf. Das Sekundärsumpfprodukt (8) enthält den überwiegenden Teil der im Strom (1 ) bzw. Strom (6) enthaltenen Isomere 2-Methyl-2-buten und 2-Methyl-1 -buten sowie die höher siedenden Komponenten 3-Methyl-1 -butanol und Di-(3-methylbutyl)ether. Der Restgehalt an 3-Methyl-1 -buten im Sekundärsumpfprodukt (8) beträgt 5 Massen-%. Durch Erhöhung des Rücklaufverhältnisses und/oder der Trennstufenzahl ließe sich der Gehalt an 3-Methyl-1 -buten weiter reduzieren.
Die Zusammensetzung des Primärsumpfprodukts (6) der Kolonne K1 sowie des Sekundärkopfprodukts (7) und des Sekundärsumpfprodukts (8) der Kolonne K2 sind in Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3: Zusammensetzung des Sumpfstroms (6) der Kolonne K1 sowie des Destillatstroms (7) und des Sumpfstroms (8) der Kolonne K2 für Beispiel 1.
Das erhaltene Sekundärkopfprodukt (7) hat damit eine Reinheit, um direkt als Monomer oder Comonomer zur Herstellung von Polymeren bzw. Copolymeren eingesetzt zu werden. Es kann außerdem als Ausgangsverbindung für die Herstellung von Epoxiden, Ketonen, Aldehyden, Alkoholen und Carbonsäuren verwendet werden. Weiterhin kann es als Alkylierungsmittel oder als Komponente in Enreaktionen verwendet werden. Das Sekundärsumpfprodukt kann, gegebenenfalls nach weiterer Aufreinigung und Abtrennung der Hochsieder, beispielsweise als Rohstoff für die Herstellung von Isopren verwendet, als Rohstoff für eine Synthesegasanlage genutzt oder auch thermisch verwertet werden. Beispiel 2:
Das Beispiel 2 entspricht der in Fig. 2 dargestellten Variante. Als Zulaufstrom (1 ) wird gemäß Fig. 2 ein 3-Methyl-1 -buten-haltiges Gemisch von 10 t/h in der in Tabelle 4 aufgeführten Zusammensetzung angenommen. Im Gegensatz zu Beispiel 1 sind in Beispiel 2 nennenswert Leichtsieder in Form von Isobuten enthalten. Solche Isobutengehalte können typisch sein für 3-Methyl-1 -buten-haltige Ströme, die aus der Spaltung von 3-Methyl-1-butanol gewonnen wurden und das dabei verwendete das 3-Methyl-1 -butanol wiederum aus der Oxierung von Isobuten und der anschließenden Hydrierung des entstehenden 3-Methylbutanals gewonnen wurde.
Tabelle 4: Zusammensetzung des Gemisches (1 ) in Beispiel 2.
Analog zu Beispiel 1 wird das Gemisch (1 ) der Kolonne K1 zugeführt. Die Kolonne K1 im Beispiel 2 hat 38 theoretische Trennstufen und wird bei einem Druck von 0,30 MPa (absolut) betrieben. Der Zulauf des Gemisches (1 ) erfolgt auf Stufe 8, gezählt von oben. Die Kopftemperatur beträgt 48,7°C, die Sumpftemperatur beträgt 55,9 0C. Der Kopfbrüden (Primärkopfprodukt) wird bei einer Temperatur von 44,1 0C partiell kondensiert und als Kondensat (2) dem Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 zugeführt. In dem Abscheider D1 wird das Wasser bis auf seine physikalische Löslichkeitsgrenze abgetrennt und als schwere wässrige Phase (4) ausgeschleust. Das nichtkondensierte Kopfprodukt, das mit 35 Massen-% Isobuten den überwiegenden Teil der Leichtsieder enthält, wird als Gas (5) abgezogen. Der weitestgehend wasserfreie Strom der organischen Phase (3) wird zurück in die Destillationskolonne K1 gefahren. Die Zugabe in der Kolonne erfolgt auf Stufe 1 , gezählt von oben. Die Zusammensetzungen des Primärkopfproduktes (2) der Kolonne K1 , der leichten, organischen Phase (3) und der schweren, wässrigen Phase (4) von Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 sowie des gasförmigen Leichtsiederstroms (5) sind in Tabelle 5 dargestellt.
Tabelle 5: Zusammensetzung des Primärkopfproduktes (2) der Kolonne K1 , der organischen Phase (3) und der wässrigen Phase (4) von Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 sowie des gasförmigen Leichtsiederstroms (5) für Beispiel 2.
Die in D1 als schwere Phase abgezogene Wasserphase (4) enthält noch 1 ,8 Massen-% organische Komponenten, hauptsächlich 3-Methyl-1-buten und Isobuten. In Beispiel 2 wird dieser Strom zwecks tertiärer Destillation der Kolonne K3 zugeführt und in ein Tertiärkopfprodukt (9), welches neben Wasser alle in Strom (4) enthaltenen organischen Komponenten enthält, und in ein Tertiärsumpfprodukt (4a), das aus nahezu reinem Wasser besteht, getrennt. Das Tertiärkopfprodukt (9) der Kolonne K3 wird zurück in den Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 gefahren.
Tabelle 6: Zusammensetzung des Tertiärsumpfprodukts (4a) und des Tertiärkopfprodukts (9) der Kolonne K3 für Beispiel 2.
Die Kolonne K3 im Beispiel 2 hat 6 theoretische Trennstufen und wird mit einem Rücklaufverhältnis von 0,15 bei einem Druck von 0,25 MPa (absolut) betrieben. Der Zulauf des Stroms der wässrigen Phase (4) in Kolonne K3 erfolgt auf Stufe 2, gezählt von oben. Die Kopftemperatur beträgt 28,6°C, die Sumpftemperatur beträgt 127,5 0C. Unter diesen Bedingungen enthält das Tertiärkopfprodukt (9) noch ca. 12 Massen-% Wasser. Zum Erreichen einer höheren Kondensationstemperatur kann es sinnvoll sein, mehr Wasser im Destillat zuzulassen. Die Zusammensetzung des tertiären Sumpfstroms (4a) und des Tertiärkopfprodukts (9) der Kolonne K3 sind in Tabelle 6 aufgeführt. Tabelle 7: Zusammensetzung des Sumpfstroms (6) der Kolonne K1 sowie des Sekundärkopfprodukts (7) und des Sekundärsumpfstroms (8) der Kolonne K2 für Beispiel 2.
Der wasserfreie und mit einem Gehalt von 5 Massen-ppm Isobuten praktisch leichtsiederfreie Primärsumpfstrom (6) der Kolonne K1 wird in der Destillationskolonne K2 wieder in einen Sekundärkopfstrom (7) und einen Sekundärsumpfstrom (8) aufgetrennt. Die Kolonne K2 im Beispiel 2 hat 56 theoretische Trennstufen und wird mit einem Rücklaufverhältnis von 1 ,47 bei einem Druck von 0,35 MPa (absolut) betrieben. Der Zulauf des Stroms (6) in Kolonne K2 erfolgt auf Stufe 26, gezählt von oben. Die Kopftemperatur beträgt 60,8 0C, die Sumpftemperatur beträgt 86,5 0C. Unter diesen Bedingungen ist das Sekundärkopfprodukt (7) praktisch wasser- und leichtsiederfrei und weist eine Reinheit von 99,6 Massen-% 3-Methyl-1 -buten auf. Das Sekundärsumpfprodukt (8) enthält den überwiegenden Teil der im Gemisch (1 ) bzw. Primärsumpfprodukt (6) enthaltenen Isomere 2-Methyl-2-buten und 2-Methyl-1-buten sowie die höher siedenden Komponenten 3-Methyl-1 -butanol und Di-(3-methylbutyl)ether. Der Restgehalt an 3-Methyl-1-buten im Sekundärsumpfprodukt (8) beträgt 10 Massen-%. Durch Erhöhung des Rücklaufverhältnisses und/oder der Trennstufenzahl ließe sich der Gehalt an 3-Methyl-1 -buten weiter reduzieren.
Die Zusammensetzung des Primärsumpfprodukts (6) der Kolonne K1 sowie des Sekundärkopfprodukts (7) und des Sekundärsumpfprodukts (8) der Kolonne K2 sind in Tabelle 7 dargestellt. Auch in Beispiel 2 hat damit der erhaltene Kopfstrom (7) eine Reinheit, um direkt als Monomer oder Comonomer zur Herstellung von Polymeren bzw. Copolymeren eingesetzt zu werden. Das Sumpfprodukt kann wieder, gegebenenfalls nach weiterer Aufreinigung und Abtrennung der Hochsieder, beispielsweise als Rohstoff für die Herstellung von Isopren verwendet, als Rohstoff für eine Synthesegasanlage genutzt oder auch thermisch verwertet werden.
Beispiel 3:
Das Beispiel 3 entspricht der in Fig. 1 dargestellten Variante, wobei allerdings die Kolonne K2 gemäß Fig. 3 mit Abzug von Seitenprodukt betrieben wird. Als Gemisch (1 ) wird gemäß Fig. 1 ein 3-Methyl-1-buten-haltiger Strom von 10 t/h in der in Tabelle 8 aufgeführten Zusammensetzung verwendet. Im Gegensatz zu Beispiel 1 sind in Beispiel 3 nennenswert schwerer siedende Komponenten in Form von 3-Methyl-1- butanol und Di-(3-methylbutyl)ether enthalten. Solche Gehalte sind typisch für 3-Methyl-1-buten-haltige Ströme, die aus der Spaltung von 3-Methyl-1 -butanol gewonnen wurden.
Tabelle 8: Zusammensetzung des Gemisches (1 ) in Beispiel 3.
Das Gemisch (1) wird in der Kolonne K1 zugeführt. Die Kolonne K1 im Beispiel 3 hat 20 theoretische Trennstufen und wird bei einem Druck von 0,30 MPa (absolut) betrieben. Der Zulauf des Gemisches (1 ) erfolgt auf Stufe 1 , gezählt von oben. Die Kopftemperatur beträgt 55,3 0C, die Sumpftemperatur beträgt 57,5 0C. Der Kopfbrüden (Primärkopfprodukt) wird vollständig kondensiert, bis 45°C abgekühlt und als Strom (2) dem Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 zugeführt. In dem Abscheider D1 wird das Wasser bis auf seine physikalische Löslichkeitsgrenze abgetrennt und als schwere wässrige Phase (4) ausgeschleust. Der dann weitestgehend wasserfreie Strom der organischen Phase (3) wird zurück in die Destillationskolonne K1 gefahren. Die Zugabe in der Kolonne erfolgt auf der gleichen Stufe wie die Zugabe des Gemisches (1 ). Die Zusammensetzungen des Destillatstroms des Primärkopfprodukts (2) der Kolonne K1 sowie der leichten, organischen Phase (3) und der schweren, wässrigen Phase (4) von Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 sind in Tabelle 9 dargestellt. Tabelle 9: Zusammensetzung des Primärkopfprodukts (2) der Kolonne K1 sowie der organischen Phase (3) und der wässrigen Phase (4) von Flüssig-Flüssig- Abscheider D1 in Beispiel 3.
Der bis auf einen Restgehalt von 10 Massen-ppm Wasser abgereinigte primäre Sumpfproduktstrom (6) der Kolonne K1 wird sodann in der Destillationskolonne K2 weiter aufgereinigt. Im Beispiel 3 wird zur Abtrennung der schwerer siedenden Komponenten von den Methylbutenen eine besondere Ausführungsform der Kolonne K2 gemäß Fig. 3 verwendet. Dabei wird der Strom des Primärsumpfproduktes (6) in der Kolonne K2 in einen Strom Sekundärkopfprodukt (7), einen Strom Seitenprodukt (8a) sowie einen Strom Sekundärsumpfprodukt (10) aufgetrennt Die Kolonne K2 im Beispiel 3 hat 70 theoretische Trennstufen und wird mit einem Rücklaufverhältnis von 4,07 bei einem Druck von 0,3 MPa (absolut) betrieben. Der Zulauf des Stroms (6) in Kolonne K2 erfolgt auf Stufe 30, gezählt von oben. Die Abnahme des gasförmigen Seitenstroms (8a) erfolgt von Stufe 45, gezählt von oben. Die Kopftemperatur beträgt 55,0 0C, die Temperatur des Seitenstroms 73,1 0C und die Sumpftemperatur 157,8 0C.
Unter diesen Bedingungen weist das Sekundärkopfprodukt (7) eine Reinheit von 99,7 Massen-% 3-Methyl-1 -buten und einen nur geringen Wassergehalt von 12 ppm auf. Das Seitenprodukt (8a) besteht überwiegend aus 2-Methyl-2-buten und 2- Methyl-1-buten und enthält mit in Summe 1600 ppm 3-Methyl-1-butanol und Di-(3- methylbutyl)ether einen nur geringen Gehalt an schwerer siedenden Komponenten. Das Sekundärsumpfprodukt (10) enthält den überwiegenden Teil der schwerer siedenden Komponenten 3-Methyl-1 -butanol und Di-(3-methylbutyl)ether und enthält mit ca. 4,5 Massen-% 2-Methyl-2-buten und 2-Methyl-1 -buten nur noch wenig Methylbutene. Durch Erhöhung des Rücklaufverhältnisses und/oder der Trennstufenzahl ließe sich der Gehalt an Methylbutene im sekundären Sumpfstrom (10) sowie der Gehalt an Schwersieder im Seitenproduktstrom (8a) weiter reduzieren.
Die Zusammensetzung des Primärsumpfproduktes (6) der Kolonne K1 sowie des Sekundärkopfproduktes (7), des Seitenproduktes (8a) und des Sekundärsumpfstroms (10) der Kolonne K2 sind in Tabelle 10 dargestellt.
Tabelle 10: Zusammensetzung des Primärsumpfproduktes (6) der Kolonne K1 sowie des Sekundärkopfproduktes (7), des Seitenproduktes (8a) und des Sekundärsumpfstroms (10) der Kolonne K2 in Beispiel 3.
Der erhaltene Strom Sekundärkopfprodukt (7) hat eine Reinheit, um direkt als Monomer oder Comonomer zur Herstellung von Polymeren bzw. Copolymeren eingesetzt zu werden. Das Seitenproduktstrom kann beispielsweise als Rohstoff für die Herstellung von Isopren verwendet. Das Sekundärsumpfprodukt kann beispielsweise zurück in eine 3-Mehyl-1-butanol-Spaltung gefahren werden kann, um so 3-Methyl-1-butanol und Di-(3-methylbutyl)ether in das gewünschte Zielprodukt 3-Methyl-1 -buten zu spalten.
Bezugszeichenliste
1 Gemisch
2 Primärkopfprodukt 3 organische Phase
4 wässrige Phase
4a Tertiärsumpfprodukt
5 Leichtsieder enthaltendes Gas
6 Primärsumpfprodukt 7 Sekundärkopfprodukt
8 Sekundärsumpfprodukt, enthaltend das andere Methylbuten 8a Seitenprodukt, enthaltend das andere Methylbuten
9 Tertiärkopfprodukt
10 Sekundärsumpfprodukt, enthaltend die Hochsieder
K1 primäre Destillation
K2 sekundäre Destillation
K3 tertiäre Destillation
D1 Trennung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Aufbereitung eines Gemisches enthaltend Wasser, 3-Methyl-1- buten sowie zumindest ein anderes Methylbuten, welches die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellung des Gemisches; b) primäre Destillation des Gemisches, sodass ein gasförmiges Primärkopfprodukt enthaltend Methylbuten und Wasser sowie ein wasserfreies Primärsumpfprodukt enthaltend 3-Methyl-1 -buten entsteht; c) Kondensation des gasförmigen Primärkopfproduktes, sodass ein Kondensat umfassend eine flüssige wässrige Phase und eine flüssige organische Phase entsteht; d) Trennung des Kondensats in flüssige wässrige Phase und flüssige organische Phase; e) Ausschleusung der flüssigen wässrigen Phase; f) Rückführung der organischen Phase in die primäre Destillation; g) sekundäre Destillation des wasserfreien Primärsumpfproduktes der primären Destillation, sodass ein Sekundärkopfprodukt bestehend aus 3-Methyl-1 - buten sowie ein Sekundärsumpfprodukt entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Primärdestillation um eine Azeotropdestillation handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Sekundärdestillation um eine fraktionierte Destillation handelt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, wobei das Gemisch in das Primärkopfprodukt gelangende Leichtsieder enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Primärkopfprodukt lediglich partiell kondensiert wird, dergestalt, dass neben dem Kondensat ein die Leichtsieder enthaltenes Gas entsteht, welches ausgeschleust wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige wässrige Phase vor Ausschleusung einer tertiären Destillation unterworfen wird, wobei das dabei entstehende Tertiärkopfprodukt in die Kondensation zurück geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige wässrige Phase vor Ausschleusung einer tertiären Destillation unterworfen wird, wobei das dabei entstehende Tertiärkopfprodukt in die primäre Destillation zurück geführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gemisch in das Primärsumpfprodukt gelangende Hochsieder enthält, dadurch gekennzeichnet, dass aus der sekundären Destillation neben dem Sekundärkopfprodukt und dem
Sekundärsumpfprodukt ein Seitenprodukt abgezogen wird, wobei das Sekundärsumpfprodukt die Hochsieder enthält und wobei das Seitenprodukt das andere Methylbuten enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gemisch in das
Sekundärsumpfprodukt gelangende Hochsieder enthält und wobei das
Sekundärsumpfprodukt das andere Methylbuten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärsumpfprodukt einer quartären Destillation unterworfen wird, sodass ein Quartärkopfprodukt enthaltend das andere Methylbuten und ein
Quartärsumpfprodukt enthaltend die Hochsieder entsteht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 .dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem in der sekundären Destillation gewonnenen Sekundärkopfprodukt um 3-Methyl-1-buten mit einer Reinheit größer 98,0 Massen-% handelt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das in der primären Destillation gewonnene Primärsumpfprodukt einen Wassergehalt von kleiner 50 Massen-ppm aufweist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, .dadurch gekennzeichnet, dass das in Anspruch 1 verwendete Einsatzgemisch durch Dehydratisierung von 3-Methyl-1 -butanol erhalten wurde.
12. Verfahren zur Modifikation von Polypropylen oder Polyethylen unter Verwendung von 3-Methyl-1-buten als Comonomer, dadurch gekennzeichnet, dass das 3-Methyl-1 -buten nach einem der vorgenannten Ansprüche hergestellt wurde.
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