EP4536621A1 - Verfahren zur herstellung von dimethylether - Google Patents

Verfahren zur herstellung von dimethylether

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Publication number
EP4536621A1
EP4536621A1 EP23729763.5A EP23729763A EP4536621A1 EP 4536621 A1 EP4536621 A1 EP 4536621A1 EP 23729763 A EP23729763 A EP 23729763A EP 4536621 A1 EP4536621 A1 EP 4536621A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
methanol
stream
reactive distillation
distillation unit
water
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.)
Pending
Application number
EP23729763.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Malte Semmel
Benedikt Steinbach
Mohamed Ouda
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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 Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4536621A1 publication Critical patent/EP4536621A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01—Preparation of ethers
    • C07C41/09—Preparation of ethers by dehydration of compounds containing hydroxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01—Preparation of ethers
    • C07C41/34—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C41/40—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of physical state, e.g. by crystallisation
    • C07C41/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of physical state, e.g. by crystallisation by distillation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Definitions

  • Dimethyl ether is an industrially important starting material for the production of dimethyl sulfate and is used as a propellant and refrigerant. Dimethyl ether is also of interest as a synthetic fuel, for example as a replacement for LPG and diesel fuel.
  • Dimethyl ether can be produced on an industrial scale in a reactor (e.g. a fixed bed reactor) by dehydrating methanol in the presence of an acidic catalyst.
  • the dehydration reaction can be represented by the following reaction equation:
  • Gaseous methanol is usually fed into the DME synthesis reactor and converted into dimethyl ether and water at a reaction temperature of around 220-400°C.
  • the dehydration reaction taking place in the DME synthesis reactor is thermodynamically limited (equilibrium-limited reaction) and usually delivers a conversion of no more than about 70-85%.
  • the DME synthesis reactor is usually followed by at least two distillation steps, with dimethyl ether of methanol and in the first distillation step Water and in the second distillation step methanol is separated from water. The methanol separated off by distillation is returned to the DM E synthesis reactor.
  • the methanol supplied to the DME synthesis reactor can be produced in a known manner from synthesis gas.
  • the methanol obtained directly in this synthesis is also referred to as raw methanol and usually contains significant proportions of water (e.g. 20-50 mol%), especially in sustainable methanol synthesis using a CCh-rich synthesis gas containing renewable hydrogen.
  • a DM E synthesis process in which the raw methanol can be used directly (i.e. without further processing such as water separation) as a starting material would therefore be of interest.
  • the conventional process for producing dimethyl ether is therefore disadvantageous both in terms of its energy balance and the expenditure on equipment, since the water from the raw methanol must be separated off in order to obtain a substantially anhydrous methanol, which can then be fed to the DME synthesis reactor, the methanol must be evaporated before being fed into the DME synthesis reactor and at least two distillation stages are connected downstream of the DME synthesis reactor, in which dimethyl ether is first separated from water and methanol and then methanol is separated from water by distillation.
  • the DME synthesis reactor can in principle be operated isothermally, for example at a temperature optimized for the catalytic activity.
  • a fixed bed reactor can be used for such isothermal operation.
  • the hydration reaction of the Methanol to dimethyl ether and water is thermodynamically limited, so that a conversion of more than 85% is usually not possible.
  • a reactive distillation unit (e.g. in the form of a reactive distillation column) contains one or more reaction zones in which reactants are reacted with one another, usually in the presence of a catalyst immobilized in the reaction zone, and one or more distillative separation zones in which reaction products and, if present, unreacted reactants be separated from each other.
  • US 2007/0066855 A1 describes a process for producing dimethyl ether, in which a methanol-containing stream is introduced into a reactive distillation column, methanol is converted into dimethyl ether and water in a reaction zone of the reactive distillation column in the presence of an acidic catalyst and a distillative separation into a top stream, which consists essentially of dimethyl ether, and a bottom stream which essentially consists of water.
  • a catalyst there is usually an optimal reaction temperature with regard to the reaction to be catalyzed, e.g. high enough for sufficient catalytic activity, but not too high in order to avoid thermal degradation of the catalyst material or to minimize undesirable side reactions.
  • a chemical reactor can be operated isothermally (e.g. at a temperature optimized for catalytic activity).
  • the temperature in the reaction zone usually decreases towards the top of the column. Therefore, the optimal reaction temperature can only be achieved in part of the reaction zone.
  • the reaction zone therefore has areas with decreasing catalytic activity.
  • the average catalytic activity of a specific catalyst that can be achieved in the reaction zone of a reactive distillation unit is more or less significantly below the maximum catalytic activity that can be achieved with this catalyst.
  • the volume of the reaction zone can be increased, for example. This requires the insertion of additional internals or packings with immobilized catalyst into the reaction zone, which, however, is complex and expensive.
  • the stream fed to the reactive distillation unit contains the desired end product (dimethyl ether) in a relatively high concentration. Therefore, only the methanol that has not been converted in the DME synthesis reactor needs to be converted in the reactive distillation unit. Due to the presence of the upstream DM E synthesis reactor, the reactive distillation unit can therefore be made smaller.
  • One object of the present invention is the production of dimethyl ether using a process that is as efficient as possible (eg energy-efficient).
  • the process should enable efficient production of dimethyl ether even if raw methanol (ie methanol with a significant proportion of water) is used as the starting material.
  • raw methanol ie methanol with a significant proportion of water
  • a process for producing dimethyl ether which includes the following steps:
  • methanol-containing stream Speed-RD into a reactive distillation unit RD, wherein in at least one reaction zone RZ of the reactive distillation unit RD, methanol is converted to dimethyl ether and water in the presence of an acidic catalyst and a distillative separation into a fraction which contains dimethyl ether and the reactive distillation unit RD as a top stream SKOPPRD leaves, and a fraction that contains water and leaves the reactive distillation unit RD as bottom stream Ssum P f-RD occurs,
  • the process according to the invention is particularly suitable for the use of raw methanol (ie methanol that has a significant water content) as the starting stream.
  • raw methanol ie methanol that has a significant water content
  • essentially the very volatile dimethyl ether is drawn off in the top stream SKOPT-RD and essentially the high-boiling water is drawn off in the bottom stream Ssum P f-RD, while a side stream Sseite- is formed at a suitable location or height of the reactive distillation unit RD.
  • RD can be removed, which has a significantly higher methanol concentration or a significantly lower water concentration than the raw methanol.
  • This side stream Sseite-RD drawn off from the reactive distillation unit RD enables a very efficient conversion of the methanol to dimethyl ether in the side reactor SR, which functions as a DME synthesis reactor, due to the reduced water concentration compared to the raw methanol.
  • a product stream Sp rO duct-sR with a high DM E concentration can thus be produced in the side reactor SR, which, for example, after being returned to the reactive distillation unit RD, also has an advantageous influence on the yield of dimethyl ether in the reactive distillation unit RD due to the high dimethyl ether concentration.
  • the reactive distillation unit RD is used not only for the synthesis and distillative separation of the dimethyl ether, but also for the provision of a methanol source which has a lower water concentration than the raw methanol and thus in a DM E synthesis reactor (in comparison to raw methanol) enables higher DME yields.
  • a methanol-containing stream Speed-RD is introduced into a reactive distillation unit RD, methanol being converted in the presence of an acidic catalyst to dimethyl ether and water in at least one reaction zone RZ of the reactive distillation unit RD and a distillative separation into a fraction, which contains dimethyl ether and leaves the reactive distillation unit RD as top stream SKOPT-RD, and a fraction which contains water and leaves the reactive distillation unit RD as bottom stream Ssum P f-RD.
  • the methanol-containing stream Speed-RD has, for example, a methanol concentration Ci(MeOH) of at least 40 mol%, a water concentration CI(H2O) of a maximum of 60 mol% and a total concentration of other components (i.e. components that are not methanol and water), if present , of at most 5 mol%.
  • the process according to the invention enables an efficient synthesis of dimethyl ether, even if the methanol-containing stream Sp ee d-RD used as starting material has a significant proportion of water.
  • the methanol-containing stream Speed-RD therefore has a water concentration CI(H2O) of 15-60 mol%, more preferably 25-50 mol%, and optionally contains components that are not methanol and water in a total concentration of at most 5 mol %.
  • the methanol-containing stream Sp ee d-RD comes from a methanol synthesis unit in which methanol was produced in a known manner (eg from synthesis gas, in particular CO2-rich synthesis gas).
  • Reactive distillation units that are suitable for the conversion of methanol to dimethyl ether and water and the separation of the reaction products by distillation are known to those skilled in the art.
  • the reactive distillation unit RD (eg a reactive distillation column) has one or more reaction zones RZ and one or more distillative separation zones DT on.
  • the reaction zone RZ contains one or more acidic catalysts, in particular one or more acidic solid catalysts.
  • Suitable acidic catalysts for the dehydration reaction of methanol to dimethyl ether and water are known to those skilled in the art.
  • the acidic catalyst is an ion exchange resin containing acidic groups, a zeolite, an aluminosilicate, an aluminum oxide or an acidic ionic liquid (which is preferably immobilized on a support).
  • the distillative separation zone or the distillative separation zones DT the distillative separation takes place into the DME-containing fraction, which leaves the reactive distillation unit RD as top stream SKOPT-RD, and the water-containing fraction, which leaves the reactive distillation unit RD as bottom stream Ssumpf-RD.
  • the distillative separation zones DT contain, for example, internals for distillative separation, in particular trays, packings or structured packings, as are generally known to those skilled in the art.
  • the catalyst can be immobilized in the reaction zone RZ of the reactive distillation unit RD in a manner known to those skilled in the art, for example as a random bulk packing; in the form of catalyst-filled wire mesh balls or as shaped catalyst bodies, which are attached to a floor in the reaction zone RZ.
  • the reaction zone RZ itself can bring about sufficient separation of the reaction products from each other by distillation.
  • the reactive distillation unit RD preferably has at least one, more preferably at least two, catalyst-free distillative separation zones DT.
  • a catalyst-free distillative separation zone DT can be present in the reactive distillation column RD above and below the reaction zone RZ.
  • the reactive distillation unit RD is operated, for example, in such a way that there is a temperature in the range of 100-180 ° C and / or a pressure in the range of 8-20 bar in the reaction zone RZ.
  • the methanol-containing stream Spee d-RD is preferably introduced into the reaction zone RZ of the reactive distillation unit RD.
  • the very volatile dimethyl ether leaves the reactive distillation unit RD as a top stream SKOPT-RD, while water (ie the component with the highest boiling point) leaves the reactive distillation unit RD as a bottom stream Ssum P f-RD.
  • the top stream SKOPT-RD has, for example, a dimethyl ether concentration of at least 50 mol%, more preferably at least 95 mol%, even more preferably at least 99 mol%.
  • the bottom stream has, for example, a water concentration of at least 50 mol%, more preferably at least 90 mol%, even more preferably at least 99 mol%.
  • a methanol-containing side stream Sseite-RD is withdrawn from the reactive distillation unit RD (for example from the reaction zone RZ of the reactive distillation unit RD) and introduced into a side reactor SR.
  • the methanol is converted to dimethyl ether and water in the presence of an acidic catalyst to obtain a product stream Sp rO duct-sR, which contains dimethyl ether, water and methanol and is withdrawn from the side reactor SR.
  • the dimethyl ether accumulates in the top of the column due to its high volatility and the water, as a component with the highest boiling point, accumulates in the bottom of the column, while fractions with a high methanol concentration can be withdrawn as a side stream in the areas of the column in between. If the reactive distillation unit RD is fed with raw methanol, these fractions that can be withdrawn as a side stream can even have a higher methanol concentration (and therefore also a lower water concentration) than the raw methanol.
  • the methanol-containing side stream Sseite-RD withdrawn from the reactive distillation unit RD has a water concentration C2 (H2O) of a maximum of 25 mol%, more preferably a maximum of 10 mol%, even more preferably a maximum of 5 mol%.
  • C2 water concentration
  • Dimethyl ether and, if present, components that are not methanol, water and dimethyl ether are present in the methanol-containing side stream Sseite-RD, for example, in a total concentration of a maximum of 10 mol%.
  • a person skilled in the art can easily determine a suitable position or height in the reactive distillation unit RD, at which a side stream with a high methanol concentration or low water concentration can be discharged, based on his specialist knowledge.
  • the methanol-containing side stream Sseite-RD is withdrawn at a position relatively high up in the reaction zone RZ, for example in the upper third or in the upper quarter of the reaction zone RZ.
  • the reaction zone RZ has an upper end (ie facing the head of the reactive distillation unit RD) and a lower end (ie facing the bottom of the reactive distillation unit RD) and a length L (ie distance between the upper and lower ends of the reaction zone RZ) and the methanol-containing side stream Sseite-RD at a position Ps from the Reaction zone RZ is subtracted
  • the position Ps can, for example, have a distance I from the upper end of the reaction zone RZ, so that l/L ⁇ 0.33, more preferably l/L ⁇ 0.25.
  • the process according to the invention enables very efficient production of the dimethyl ether even if a methanol with a high water content (crude methanol) is used as the starting material.
  • the reactive distillation unit RD is used not only for the synthesis and distillative separation of the dimethyl ether, but also for the provision of a methanol source which has a lower water concentration than the raw methanol and thus in a downstream DM E synthesis reactor (in comparison to raw methanol) enables higher DME yields.
  • the methanol-containing stream Sp ee d-RD introduced into the reactive distillation unit RD has a water concentration CI(H2Ü) of 15-60 mol%, more preferably 25-50 mol%, and the methanol-containing side stream Sseite-RD withdrawn from the reactive distillation unit RD has a water concentration C2(H2Ü) that satisfies the following condition:
  • the methanol-containing stream Speed-RD introduced into the reactive distillation unit RD has a water concentration CI(H2Ü) of 15-60 mol%, more preferably 25-50 mol%, and the side stream Sseite-RD withdrawn from the reactive distillation unit RD has a water concentration C2(H2Ü ) of a maximum of 10 mol%.
  • the methanol-containing stream Sp ee d-RD introduced into the reactive distillation unit RD contains components that are not methanol and water, preferably in a total concentration of at most 5 mol%.
  • the methanol-containing side stream Sseite-RD withdrawn from the reactive distillation unit RD contains dimethyl ether and components that are not methanol, water and dimethyl ether in a total concentration of at most 10 mol%.
  • the side reactor SR can be a reactor type that is usually used for DM E synthesis.
  • the side reactor SR is a fixed bed reactor.
  • the side reactor SR contains one or more acidic catalysts, in particular one or more acidic solid catalysts.
  • Suitable acidic catalysts for the dehydration reaction of methanol to dimethyl ether and water are known to those skilled in the art.
  • the acidic catalyst is an ion exchange resin containing acidic groups, a zeolite, an aluminosilicate, an aluminum oxide or an acidic ionic liquid (which is preferably immobilized on a support).
  • the side reactor SR is operated at a pressure and a temperature at which the introduced methanol-containing side stream Sseite-RD and the resulting product stream Sp rO duct-sR are at least partially present as a liquid phase.
  • the side reactor SR is operated at a temperature in the range of 130-200°C.
  • the side reactor SR is preferably operated isothermally. Isothermal operation occurs when the temperature of the reactor in the area of the acidic catalyst fluctuates by a maximum of +/- 10 ° C, more preferably +/- 5 ° C.
  • the side reactor SR is operated, for example, at a pressure of 20-150 bar.
  • the product stream Sp rO duct-sR from the side reactor SR contains, for example, methanol in a concentration of not more than 50 mol%, more preferably not more than 40 mol%.
  • the molar ratio of dimethyl ether to water in the product stream Sp rO duct-SR is, for example, in the range from 4:6 to 6:4. If present, components that are not dimethyl ether, water and methanol are present in the Sêt-sR product stream, for example in a total concentration of a maximum of 5 mol%.
  • the methanol contained in the product stream Sp rO duct-sR can, for example, be at least partially recycled as starting material into the reactive distillation unit RD. In an exemplary embodiment, at least 20 mol%, more preferably at least 50 mol%, of the methanol contained in the product stream Sp rO duct-sR is recycled into the reactive distillation unit RD.
  • the product stream withdrawn from the side reactor SR and containing dimethyl ether, water and methanol Sproduct-sR is returned to the reactive distillation unit RD.
  • the product stream Sp rO duct-sR is returned to the reaction zone RZ of the reactive distillation unit RD.
  • the product stream S. wh-sR withdrawn from the side reactor SR is returned directly to the reactive distillation unit RD.
  • the product stream Sp rO duct-sR withdrawn from the side reactor SR it is also possible for the product stream Sp rO duct-sR withdrawn from the side reactor SR to be divided into at least two partial streams and at least one of these partial streams to be returned to the reactive distillation unit RD.
  • all partial streams can be returned to the reactive distillation unit.
  • at least one of the partial streams is not recycled, for example because it contains dimethyl ether (ie the desired product of the process) in high concentration or because it contains undesirable by-products that can be removed from the process in this way.
  • the product stream Sp rO duct-sR withdrawn from the side reactor SR is divided into three or more substreams, one of these substreams having a dimethyl ether concentration of at least 98 mol% or even consisting of dimethyl ether and this dimethyl ether is not in the reactor distillation unit RD is returned (since it is the desired product of the process).
  • the partial stream consisting essentially of dimethyl ether is obtained, for example, via a distillative separation (eg from the product stream Sp rO duct-sR).
  • one of the substreams contains one or more undesirable by-products and these by-products are not returned to the reactive distillation unit but are removed from the process. At least two of the partial streams are preferably returned to the reactive distillation unit.
  • the product stream Sp rO duct-sR withdrawn from the side reactor SR is introduced into a gas-liquid separation unit SU.
  • the product stream Sp rO duct-sR is separated into a gaseous stream SG, which contains dimethyl ether and methanol (for example in a total concentration of at least 80 mol%), and a liquid stream Si_, which contains water and Contains methanol (e.g. in a total concentration of at least 80 mol%).
  • the product stream Sp rO duct-sR is, for example, subjected to a pressure reduction.
  • the gaseous stream SG and the liquid stream SL are recycled separately from one another into the reactive distillation unit RD, preferably into the reaction zone of the reactive distillation unit RD.
  • the reaction zone RZ has a high water concentration and a low DM E concentration in its lower region.
  • the water concentration decreases towards the top of the reactive distillation unit, so that the upper region of the reaction zone has a very low water concentration.
  • the product stream Sp rO duct-sR withdrawn from the side reactor SR contains dimethyl ether and water (ie the reaction products of the methanol hydration reaction taking place in the side reaction SR) in a relatively high concentration.
  • the increased concentration of the low-boiling component ie dimethyl ether leads to a lower temperature and thus a lower conversion of the hydration reaction of the methanol in this area of the reaction zone RZ of the reactive distillation unit RD.
  • the gaseous stream SG is preferably introduced into the reactive distillation unit RD (e.g. the reaction zone RZ) at a position P1 and the liquid stream SL at a position P2, so that the position P1 is above the position P2.
  • “Above” means that position P1 is closer to the head of the distillation unit than position P2.
  • the position P1 is in the upper third (more preferably in the upper fifth) of the reaction zone RZ or in a catalyst-free distillative separation zone DT located above the reaction zone RZ, and the position P2 is in the lower half of the reaction zone RZ or in one located below the reaction zone RZ catalyst-free distillative separation zone DT.
  • a position P1 in the upper third of the reaction zone means the following:
  • the reaction zone RZ has an upper end (ie facing the head of the reactive distillation unit RD) and a lower end (ie facing the bottom of the reactive distillation unit RD) and a length L (ie distance between the upper and lower end of the reaction zone RZ) and the position P1 has a distance h from the upper end of the reaction zone RZ, so that h/L ⁇ 0.33.
  • h/L ⁇ 0.2 For a position P1 in the upper fifth of the reaction zone RZ, the following applies: h/L ⁇ 0.2.
  • a position P2 in the lower half of the reaction zone means the following:
  • the reaction zone RZ has an upper end (ie facing the head of the reactive distillation unit RD) and a lower end (ie facing the bottom of the reactive distillation unit RD) and a length L (ie distance between the upper and lower end of the reaction zone RZ) and the position P2 has a distance l 2 from the lower end of the reaction zone RZ, so that h/L ⁇ 0.5.
  • Suitable gas-liquid separation units for separation into a gas phase and a liquid phase are known to those skilled in the art.
  • the separation involves subjecting the product stream Sp rO duct-sR to a pressure reduction in a container so that a gaseous phase containing dimethyl ether and methanol and a liquid phase containing water and methanol are formed and the gaseous and liquid phase are separated from each other.
  • the gas-liquid separation unit SU is, for example, a flash separator.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of the present invention is described in more detail with reference to FIG. 1:
  • a methanol-containing stream Spee d-RD is introduced via line 1 into the reaction zone RZ of a reactive distillation column RD.
  • the methanol-containing stream Speed-RD is, for example, raw methanol that, in addition to MeOH, also has a significant proportion of H 2 O (ci(MeOH): methanol concentration; Ci(H 2 O): water concentration). If the reaction zone RZ already has a sufficient distillative separation effect due to the internals used, the presence of catalyst-free distillative separation zones can be dispensed with. In the embodiment illustrated in Figure 1, there is a catalyst-free distillative separation zone DT above and below the reaction zone RZ.
  • methanol is converted into dimethyl ether and water in the presence of an acidic catalyst and is separated by distillation into a fraction which contains dimethyl ether and which Reactive distillation unit RD leaves via line as top stream SKOPPRD, and a fraction that contains water and leaves the reactive distillation unit RD via line 3 as bottom stream Ssum P f-RD.
  • the top stream SKOPT-RD essentially contains dimethyl ether (eg in a concentration of at least 99 mol%) and the bottom stream essentially contains water (eg in a concentration of at least 99 mol%).
  • a methanol-containing side stream Sseite-RD is withdrawn from the reactive distillation unit RD via line 4 and fed to a side reactor SR.
  • the side stream Sseite-RD contains predominantly methanol and small amounts of water and dimethyl ether (C2(MeOH): methanol concentration; C2(H2O): water concentration; C2(DME): dimethyl ether concentration).
  • This withdrawn methanol-containing side stream Sseite-RD has a higher methanol and lower water concentration than the stream Speed-RD introduced into the reactive distillation unit RD (ie C2(MeOH)>Ci(MeOH); C2 ( H2O ) ⁇ CI(H 2 O)).
  • the side reactor SR is operated isothermally (eg at a temperature in the range of 130-200°C) and contains an acidic catalyst for the dehydration reaction of methanol to dimethyl ether and water.
  • the side reactor SR is operated in such a way that the introduced methanol-containing side stream Sseite-RD and the resulting product stream Sp rO duct-sR are not completely in the gas phase in the side reactor SR, but are at least partially present as a liquid phase.
  • the product stream Sp rO duct-sR containing dimethyl ether, water and methanol is withdrawn from the side reactor SR via line 5 (c 3 (DME): dimethyl ether concentration; c 3 (H2O): water concentration; C3 (MeOH): methanol concentration) and into the reaction zone RZ is returned to the reactive distillation unit RD. Since methanol is converted into dimethyl ether (and water) in the side reactor SR, the product stream Sp rO duct-sR has a higher dimethyl ether and lower methanol concentration compared to the side stream Sseite-RD (c 3 (DME) > C 2 (DME); c 3 (MeOH) ⁇ c 2 (MeOH)).
  • the reactive distillation unit RD is used not only for the synthesis and distillative separation of the dimethyl ether, but also in the form of the methanol-containing side stream Sseite-RD drawn off via line 4 to provide a methanol source which has a lower water concentration than the raw methanol supplied to the reactive distillation unit RD via line 1 and thus enables a higher DM E yield (compared to raw methanol) in the product stream Sp rO duct-sR in the downstream side reactor.
  • the return of the DME-rich product stream Sp rO duct-sR to the reactive distillation unit RD has in turn has an advantageous influence on the yield of dimethyl ether in the reactive distillation unit RD.
  • the product stream Sp rO duct-sR withdrawn from the side reactor SR via line 5 is introduced into a gas-liquid separation unit SU.
  • the product stream Sp rO duct-sR is separated into a gaseous stream SG, which predominantly contains dimethyl ether and methanol (for example in a total concentration of at least 80 mol%), and a liquid stream SL, which predominantly Contains water and methanol (e.g. in a total concentration of at least 80 mol%).
  • the gaseous stream SG is returned to the reactive distillation unit RD via line 6 and the liquid stream SL is returned via line 7.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dimethylether, das folgende Schritte umfasst: - Einleiten eines methanolhaltigen Stroms (SFeed-RD) in eine Reaktivdestillationseinheit (RD), wobei - in mindestens einer Reaktionszone (RZ) der Reaktivdestillationseinheit (RD) Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators zu Dimethylether und Wasser umgesetzt wird und - ein destillatives Auftrennen in eine Fraktion, die Dimethylether enthält und die Reaktivdestillationseinheit (RD) als Kopfstrom (SKopf-RD) verlässt, und eine Fraktion, die Wasser enthält und die Reaktivdestillationseinheit (RD) als Sumpfstrom (SSumpf-RD) verlässt, erfolgt, - Abziehen eines methanolhaltigen Seitenstroms (SSeite-RD) aus der Reaktivdestillationseinheit (RD), - Einleiten des methanolhaltigen Seitenstroms (SSeite-RD) in einen Seitenreaktor (SR) und Umsetzung des Methanols in Gegenwart eines sauren Katalysators zu Dimethylether und Wasser unter Erhalt eines Produktstroms (SProdukt-SR), der Dimethylether, Wasser und Methanol enthält und aus dem Seitenreaktor (SR) abgezogen wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von Dimethylether
Dimethylether ist ein industriell wichtiges Ausgangsmaterial für die Herstellung von Dimethylsulfat und findet Verwendung als Treibgas und Kältemittel. Von Interesse ist Dimethylether auch als synthetischer Kraftstoff, beispielsweise als Ersatz für LPG und Dieselkraftstoff.
Eine Übersicht über bekannte Verfahren zur Herstellung von Dimethylether findet sich in folgenden Publikationen:
Z. Azizi et al., „Dimethyl ether: A review of technologies and product challenges", Chemical Engineering and Processing, 2014, 82, S. 150-172;
V. Dieterich et al., “Power-to-liquid via synthesis of methanol, DME orFischer- Tropsch fuels: a review”, Energy Environ. Sei., 2020, 13, S. 3207-3252;
Th. Cholewa et al., „Process Intensification Strategies for Power-to-X Technologies", ChemEngineering, 2022, 6(1), 13.
Großtechnisch lässt sich Dimethylether (DME) in einem Reaktor (z.B. einem Festbettreaktor) über eine Dehydratisierung von Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators herstellen. Die Dehydratisierungsreaktion lässt sich durch folgende Reaktionsgleichung wiedergeben:
2 CH3OH CH3OCH3 + H2O
Üblicherweise wird gasförmiges Methanol in den DME-Synthesereaktor eingespeist und bei einer Reaktionstemperatur von etwa 220-400°C zu Dimethylether und Wasser umgesetzt. Die im DME-Synthesereaktor ablaufende Dehydratisierungsreaktion ist thermodynamisch limitiert (gleichgewichtslimitierte Reaktion) und liefert üblicherweise einen Umsatz von nicht mehr als etwa 70-85%.
Dem DME-Synthesereaktor sind üblicherweise mindestens zwei Destillationsschritte nachgeschaltet, wobei im ersten Destillationsschritt Dimethylether von Methanol und Wasser und im zweiten Destillationsschritt Methanol von Wasser abgetrennt wird. Das destillativ abgetrennte Methanol wird in den DM E-Synthesereaktor zurückgeführt.
Die Herstellung des dem DME-Synthesereaktor zugeführten Methanols kann in bekannter Weise aus Synthesegas erfolgen. Das in dieser Synthese unmittelbar erhaltene Methanol wird auch als Rohmethanol bezeichnet und enthält üblicherweise signifikante Anteile an Wasser (z.B. 20-50 Mol%), insbesondere bei der nachhaltigen Methanolsynthese unter Verwendung eines CCh-reichen und regenerativen Wasserstoff enthaltenden Synthesegases. Von Interesse wäre daher ein DM E-Syntheseverfahren, bei dem das Rohmethanol unmittelbar (d.h. ohne weitere Aufarbeitung wie z.B. Wasserabtrennung) als Ausgangsmaterial verwendet werden kann.
Wird dem DME-Synthesereaktor als Reaktantenstrom das wasserhaltige Rohmethanol zugeführt, wirkt sich dies nachteilig auf den Umsatz aus, da das Gleichgewicht der Dehydratationsreaktion in Richtung des Reaktanten (Methanol) verschoben wird. Außerdem können manche saure Feststoffkatalysatoren wie z.B. Y-AI2O3 durch die Anwesenheit signifikanter Mengen an Wasser in ihrer katalytischen Aktivität und Stabilität beeinträchtigt werden. Daher ist es üblich, dem DME-Synthesereaktor ein im Wesentlichen wasserfreies Methanol als Reaktantenstrom zuzuführen.
Das herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Dimethylether ist daher sowohl hinsichtlich seiner Energiebilanz als auch des apparativen Aufwands nachteilig, da das Wasser des Rohmethanols abgetrennt werden muss, um ein im Wesentlichen wasserfreies Methanol zu erhalten, das dann dem DME- Synthesereaktor zugeführt werden kann, das Methanol vor seiner Zuführung in den DME-Synthesereaktor verdampft werden muss und dem DME-Synthesereaktor mindestens zwei Destillationsstufen nachgeschaltet sind, in denen zunächst Dimethylether von Wasser und Methanol und anschließend Methanol von Wasser destillativ abgetrennt wird.
Erfolgt die Umsetzung des Methanols zu Dimethylether und Wasser nicht in der Gasphase, sondern in der flüssigen Phase, kann der DME-Synthesereaktor prinzipiell isotherm, also z.B. bei einer für die katalytische Aktivität optimierten Temperatur, betrieben werden. Für einen solchen isothermen Betrieb kann beispielsweise ein Festbettreaktor verwendet werden. Aber auch bei einem isothermen Betrieb des DME-Synthesereaktors ist die Hydratisierungsreaktion des Methanols zu Dimethylether und Wasser thermodynamisch limitiert, so dass ein Umsatz von mehr als 85% üblicherweise nicht realisierbar ist.
Es ist bekannt, dass der apparative Aufwand in der Dimethylethersynthese durch Verwendung einer Reaktivdestillationseinheit reduziert werden kann. Eine Reaktivdestillationseinheit (z.B. in Form einer Reaktivdestillationskolonne) enthält eine oder mehrere Reaktionszonen, in denen Reaktanten miteinander umgesetzt werden, üblicherweise in Gegenwart eines in der Reaktionszone immobilisierten Katalysators, und eine oder mehrere destillative Trennzonen, in denen Reaktionsprodukte und, sofern vorhanden, nicht umgesetzte Reaktanten voneinander getrennt werden.
US 2007/0066855 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Dimethylether, in dem ein methanolhaltiger Strom in eine Reaktivdestillationskolonne eingeleitet wird, Methanol in einer Reaktionszone der Reaktivdestillationskolonne in Anwesenheit eines sauren Katalysators zu Dimethylether und Wasser umgesetzt wird und ein destillatives Auftrennen in einen Kopfstrom, der im Wesentlichen aus Dimethylether besteht, und einen Sumpfstrom, der im Wesentlichen aus Wasser besteht, erfolgt.
Für einen Katalysator gibt es hinsichtlich der zu katalysierenden Reaktion üblicherweise eine optimale Reaktionstemperatur, z.B. hoch genug für eine ausreichende katalytische Aktivität, aber nicht zu hoch, um einen thermischen Abbau des Katalysatormaterials zu vermeiden oder unerwünschte Nebenreaktionen zu minimieren. Ein chemischer Reaktor kann prinzipiell isotherm (also z.B. bei einer für die katalytische Aktivität optimierten Temperatur) betrieben werden. Beim Betrieb einer Reaktivdestillationseinheit nimmt jedoch üblicherweise die Temperatur in der Reaktionszone in Richtung des Kolonnenkopfes ab. Daher lässt sich die optimale Reaktionstemperatur nur in einem Teil der Reaktionszone realisieren. Somit weist die Reaktionszone Bereiche mit abnehmender katalytischer Aktivität auf. Die in der Reaktionszone einer Reaktivdestillationseinheit realisierbare durchschnittliche katalytische Aktivität eines spezifischen Katalysators liegt mehr oder weniger deutlich unterhalb der mit diesem Katalysator maximal erreichbaren katalytischen Aktivität.
Um dies zu kompensieren, kann beispielsweise das Volumen der Reaktionszone vergrößert werden. Dies erfordert das Einfügen weiterer Einbauten oder Packungen mit immobilisiertem Katalysator in die Reaktionszone, was jedoch aufwändig und kostspielig ist.
Z. Lei et al., „Synthesis of dimethyl ether (DME) by catalytic distillation’’, Chemical Engineering Science, 2011, 66, S. 3195-3203, beschreiben unter anderem ein Verfahren (in der Publikation als „Process A“ bezeichnet), in dem (i) der methanolhaltige Strom zunächst in einen DM E-Synthesereaktor eingeleitet wird, um in Gegenwart eines sauren Katalysators Methanol zu Dimethylether und Wasser umzusetzen und (ii) der aus dem DM E-Synthesereaktor abgezogene Produktstrom (enthaltend Dimethylether, Wasser und nicht umgesetztes Methanol) unmittelbar in eine Reaktivdestillationseinheit eingeleitet wird, um das verbliebene Methanol zu Dimethylether und Wasser umzusetzen und eine destillative Auftrennung in einen Kopfstrom, der im Wesentlichen aus Dimethylether besteht, und einen Sumpfstrom, der im Wesentlichen aus Wasser besteht, vorzunehmen. Da der Reaktivdestillationseinheit ein DM E-Synthesereaktor vorgeschaltet ist und in diesem vorgeschalteten DM E-Synthesereaktor bereits ein Großteil des Methanols zu Dimethylether umgesetzt wurde, enthält der der Reaktivdestillationseinheit zugeführte Strom das erwünschte Endprodukt (Dimethylether) in relativ hoher Konzentration. Daher muss in der Reaktivdestillationseinheit nur noch das im DME- Synthesereaktor nicht umgesetzte Methanol umgesetzt werden. Durch die Anwesenheit des vorgeschalteten DM E-Synthesereaktors kann die Reaktivdestillationseinheit somit kleiner dimensioniert werden.
Der in der Publikation von Z. Lei et al. beschriebene „Process A“ (d.h. Verwendung eines vorgeschalteten DME-Synthesereaktors, dessen Produktstrom in eine Reaktivdestillationseinheit eingeleitet wird) ist allerdings nachteilig, wenn dem DME- Synthesereaktor Rohmethanol, d.h. Methanol mit einem signifikanten Anteil an Wasser, zugeführt wird. Die Anwesenheit des Wassers im Reaktantenstrom hemmt den Umsatz der Dehydratisierungsreaktion von Methanol zu Dimethylether und Wasser im DM E-Synthesereaktor. Um diesem Umsatzverlust entgegenzuwirken, könnte die Reaktionstemperatur im DM E-Synthesereaktor oder das Volumen der im DME-Synthesesreaktor vorliegenden katalysatorhaltigen Reaktionszone erhöht werden. Diese Maßnahmen erhöhen jedoch den Energieeintrag des Verfahrens. Außerdem setzt eine Erhöhung der Reaktionstemperatur voraus, dass der für die Dehydratisierungsreaktion des Methanols verwendete saure Katalysator eine ausreichend hohe thermische Stabilität aufweist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Dimethylether über ein möglichst effizientes (z.B. energieeffizientes) Verfahren. Insbesondere sollte das Verfahren auch dann eine effiziente Herstellung von Dimethylether ermöglichen, wenn als Ausgangsmaterial Rohmethanol (d.h. Methanol mit einem signifikanten Anteil an Wasser) verwendet wird. Wie oben bereits erwähnt, fällt insbesondere bei der nachhaltigen Methanolsynthese unter Verwendung eines CO2-reichen und regenerativen Wasserstoff enthaltenden Synthesegases ein Rohmethanol mit hohem Wassergehalt an. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Dimethylether, das folgende Schritte umfasst:
Einleiten eines methanolhaltigen Stroms Speed-RD in eine Reaktivdestillationseinheit RD, wobei in mindestens einer Reaktionszone RZ der Reaktivdestillationseinheit RD Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators zu Dimethylether und Wasser umgesetzt wird und ein destillatives Auftrennen in eine Fraktion, die Dimethylether enthält und die Reaktivdestillationseinheit RD als Kopfstrom SKOPPRD verlässt, und eine Fraktion, die Wasser enthält und die Reaktivdestillationseinheit RD als Sumpfstrom SsumPf-RD verlässt, erfolgt,
Abziehen eines methanolhaltigen Seitenstroms Sseite-RD aus der Reaktivdestillationseinheit RD,
Einleiten des methanolhaltigen Seitenstroms Sseite-RD in einen Seitenreaktor SR und Umsetzung des Methanols in Gegenwart eines sauren Katalysators zu Dimethylether und Wasser unter Erhalt eines Produktstroms SprOdukt-sR, der Dimethylether, Wasser und Methanol enthält und aus dem Seitenreaktor SR abgezogen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für die Verwendung von Rohmethanol (d.h. Methanol, das einen signifikanten Wassergehalt aufweist) als Ausgangsstrom geeignet. Beim Betrieb der mit Rohmethanol gespeisten Reaktivdestillationseinheit RD wird im Kopfstrom SKOPT-RD im Wesentlichen der sehr flüchtige Dimethylether und im Sumpfstrom SsumPf-RD im Wesentlichen das hochsiedende Wasser abgezogen, während sich an geeigneter Stelle bzw. Höhe der Reaktivdestillationseinheit RD ein Seitenstrom Sseite-RD abführen lässt, der gegenüber dem Rohmethanol eine wesentlich höhere Methanolkonzentration bzw. eine wesentlich geringere Wasserkonzentration aufweist. Dieser von der Reaktivdestillationseinheit RD abgezogene Seitenstrom Sseite-RD ermöglicht aufgrund der gegenüber dem Rohmethanol verringerten Wasserkonzentration eine sehr effiziente Umsetzung des Methanols zu Dimethylether in dem als DME- Synthesereaktor fungierenden Seitenreaktor SR. Somit lässt sich im Seitenreaktor SR ein Produktstrom SprOdukt-sR mit hoher DM E- Konzentration erzeugen, der beispielsweise nach seiner Rückführung zur Reaktivdestillationseinheit RD aufgrund der hohen Dimethylether-Konzentration auch einen vorteilhaften Einfluss auf die Ausbeute an Dimethylether in der Reaktivdestillationseinheit RD hat. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird somit die Reaktivdestillationseinheit RD nicht nur für die Synthese und destillative Abtrennung des Dimethylethers genutzt, sondern auch für die Bereitstellung einer Methanolquelle, die gegenüber dem Rohmethanol eine geringere Wasserkonzentration aufweist und somit in einem DM E-Synthesereaktor eine (im Vergleich zum Rohmethanol) höhere DME-Ausbeute ermöglicht.
Wie oben erwähnt, wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein methanolhaltiger Strom Speed-RD in eine Reaktivdestillationseinheit RD eingeleitet, wobei in mindestens einer Reaktionszone RZ der Reaktivdestillationseinheit RD Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators zu Dimethylether und Wasser umgesetzt wird und ein destillatives Auftrennen in eine Fraktion, die Dimethylether enthält und die Reaktivdestillationseinheit RD als Kopfstrom SKOPT-RD verlässt, und eine Fraktion, die Wasser enthält und die Reaktivdestillationseinheit RD als Sumpfstrom SsumPf-RD verlässt, erfolgt.
Der methanolhaltige Strom Speed-RD weist beispielsweise eine Methanolkonzentration Ci(MeOH) von mindestens 40 Mol%, eine Wasserkonzentration CI(H2O) von maximal 60 Mol% und eine Gesamtkonzentration weiterer Komponenten (d.h. Komponenten, die nicht Methanol und Wasser sind), sofern vorhanden, von höchstens 5 mol% auf.
Wie oben bereits erwähnt, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine effiziente Synthese von Dimethylether, selbst wenn der als Ausgangsmaterial verwendete methanolhaltige Strom Speed-RD einen signifikanten Anteil an Wasser aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist daher der methanolhaltige Strom Speed-RD eine Wasserkonzentration CI(H2O) von 15-60 Mol%, bevorzugter 25- 50 Mol% und enthält optional Komponenten, die nicht Methanol und Wasser sind, in einer Gesamtkonzentration von höchstens 5 mol%.
Beispielsweise entstammt der methanolhaltige Strom Speed-RD einer Methanolsyntheseeinheit, in der in bekannter Weise (z.B. aus Synthesegas, insbesondere CO2-reichem Synthesegas) Methanol hergestellt wurde.
Reaktivdestillationseinheiten, die für die Umsetzung von Methanol zu Dimethylether und Wasser und die destillative Auftrennung der Reaktionsprodukte geeignet sind, sind dem Fachmann bekannt.
Die Reaktivdestillationseinheit RD (z.B. eine Reaktivdestillationskolonne) weist eine oder mehrere Reaktionszonen RZ und eine oder mehrere destillative Trennzonen DT auf. Die Reaktionszone RZ enthält einen oder mehrere saure Katalysatoren, insbesondere einen oder mehrere saure Feststoff-Katalysatoren. Geeignete saure Katalysatoren für die Dehydratisierungsreaktion von Methanol zu Dimethylether und Wasser sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise ist der saure Katalysator ein saure Gruppen aufweisendes lonenaustauscherharz, ein Zeolith, ein Aluminosilicat, ein Aluminiumoxid oder eine saure ionische Flüssigkeit (die bevorzugt auf einem Träger immobilisiert ist). In der destillativen Trennzone bzw. den destillativen Trennzonen DT erfolgt das destillative Auftrennen in die DME-haltige Fraktion, die die Reaktivdestillationseinheit RD als Kopfstrom SKOPT-RD verlässt, und die wasserhaltige Fraktion, die die Reaktivdestillationseinheit RD als Sumpfstrom Ssumpf- RD verlässt. Die destillative Trennzonen DT enthalten beispielsweise Einbauten für die destillative Trennung, insbesondere Böden, Füllkörper oder strukturierte Packungen, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt sind. Die Immobilisierung des Katalysators in der Reaktionszone RZ der Reaktivdestillationseinheit RD kann auf eine dem Fachmann bekannte Weise erfolgen, z.B. als regelloser Schüttfüllkörper; in Form von Katalysator-befüllten Drahtgewebekugeln oder als Katalysatorformkörper, die auf einem Boden in der Reaktionszone RZ angebracht sind.
Durch die Verwendung geeigneter, dem Fachmann bekannter Einbauten bzw. Packungen, auf denen der saure Katalysator vorliegt, kann bereits die Reaktionszone RZ selbst eine ausreichende destillative Trennung der Reaktionsprodukte voneinander bewirken. Bevorzugt weist die Reaktivdestillationseinheit RD jedoch mindestens eine, bevorzugter mindestens zwei katalysatorfreie destillative Trennzonen DT auf. Beispielsweise kann in der Reaktivdestillationskolonne RD oberhalb und unterhalb der Reaktionszone RZ jeweils eine katalysatorfreie destillative Trennzone DT vorliegen.
Die Reaktivdestillationseinheit RD wird beispielsweise so betrieben, dass in der Reaktionszone RZ eine Temperatur im Bereich von 100-180°C und/oder ein Druck im Bereich von 8-20 bar vorliegt.
Bevorzugt wird der methanolhaltige Strom Speed-RD in der Reaktionszone RZ der Reaktivdestillationseinheit RD eingeleitet. Prinzipiell ist es aber auch möglich, den methanolhaltigen Strom Speed-RD oberhalb oder unterhalb der Reaktionszone RZ, beispielsweise in einer katalysatorfreien destillativen Trennzone einzuleiten.
Der sehr flüchtige Dimethylether verlässt die Reaktivdestillationseinheit RD als Kopfstrom SKOPT-RD, während Wasser (d.h. die Komponente mit dem höchsten Siedepunkt) die Reaktivdestillationseinheit RD als Sumpfstrom SsumPf-RD verlässt. Der Kopfstrom SKOPT-RD weist beispielsweise eine Dimethyletherkonzentration von mindestens 50 Mol%, bevorzugter mindestens 95 Mol%, noch bevorzugter mindestens 99 Mol% auf.
Der Sumpfstrom weist beispielsweise eine Wasserkonzentration von mindestens 50 Mol%, bevorzugter mindestens 90 Mol%, noch bevorzugter mindestens 99 Mol% auf.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein methanolhaltiger Seitenstrom Sseite- RD aus der Reaktivdestillationseinheit RD (z.B. aus der Reaktionszone RZ der Reaktivdestillationseinheit RD) abgezogen und in einen Seitenreaktor SR eingeleitet. In dem Seitenreaktor SR erfolgt die Umsetzung des Methanols zu Dimethylether und Wasser in Gegenwart eines sauren Katalysators unter Erhalt eines Produktstroms SprOdukt-sR, der Dimethylether, Wasser und Methanol enthält und aus dem Seitenreaktor SR abgezogen wird.
In der Reaktivdestillationseinheit RD reichern sich der Dimethylether aufgrund seiner hohen Flüchtigkeit im Kolonnenkopf und das Wasser als Komponente mit dem höchsten Siedepunkt im Kolonnensumpf an, während sich in den dazwischen liegenden Bereichen der Kolonne Fraktionen mit hoher Methanolkonzentration als Seitenstrom abziehen lassen. Sofern die Reaktivdestillationseinheit RD mit Rohmethanol gespeist wird, können diese als Seitenstrom abziehbaren Fraktionen sogar eine höhere Methanolkonzentration (und damit auch eine niedrigere Wasserkonzentration) als das Rohmethanol aufweisen.
Beispielsweise weist der aus der Reaktivdestillationseinheit RD abgezogene methanolhaltige Seitenstrom Sseite-RD eine Wasserkonzentration C2(H2O) von maximal 25 Mol%, bevorzugter maximal 10 Mol%, noch bevorzugter maximal 5 Mol% auf. Dimethylether und, sofern vorhanden, Komponenten, die nicht Methanol, Wasser und Dimethylether sind, liegen in dem methanolhaltigen Seitenstrom Sseite- RD beispielsweise in einer Gesamtkonzentration von maximal 10 Mol% vor.
Eine geeignete Position oder Höhe in der Reaktivdestillationseinheit RD, bei der sich ein Seitenstrom mit hoher Methanolkonzentration bzw. geringer Wasserkonzentration abführen lässt, kann der Fachmann aufgrund seines Fachwissens ohne weiteres ermitteln. Beispielsweise wird der methanolhaltige Seitenstrom Sseite-RD an einer Position relativ weit oben in der Reaktionszone RZ abgezogen, beispielsweise im oberen Drittel oder im oberen Viertel der Reaktionszone RZ. Wenn also die Reaktionszone RZ ein oberes (d.h. dem Kopf der Reaktivdestillationseinheit RD zugewandtes) Ende und ein unteres (d.h. dem Sumpf der Reaktivdestillationseinheit RD zugewandtes) Ende und eine Länge L (d.h. Abstand zwischen dem oberen und unteren Ende der Reaktionszone RZ) aufweist und der methanolhaltige Seitenstrom Sseite-RD an einer Position Ps aus der Reaktionszone RZ abgezogen wird, kann die Position Ps beispielsweise einen Abstand I vom oberen Ende der Reaktionszone RZ aufweisen, so dass l/L < 0,33, bevorzugter l/L < 0,25.
Wie oben bereits erwähnt, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren auch dann eine sehr effiziente Herstellung des Dimethylethers, wenn als Ausgangsmaterial ein Methanol mit hohem Wasseranteil (Rohmethanol) zum Einsatz kommt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Reaktivdestillationseinheit RD nicht nur für die Synthese und destillative Abtrennung des Dimethylethers genutzt, sondern auch für die Bereitstellung einer Methanolquelle, die gegenüber dem Rohmethanol eine geringere Wasserkonzentration aufweist und somit in einem nachgeschalteten DM E-Synthesereaktor eine (im Vergleich zum Rohmethanol) höhere DME-Ausbeute ermöglicht.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist der in die Reaktivdestillationseinheit RD eingeleitete methanolhaltige Strom Speed-RD eine Wasserkonzentration CI(H2Ü) von 15-60 Mol%, bevorzugter 25-50 Mol% auf und der aus der Reaktivdestillationseinheit RD abgezogene methanolhaltige Seitenstrom Sseite-RD weist eine Wasserkonzentration C2(H2Ü) auf, die der folgenden Bedingung genügt:
C2(H2O) < 0.75 x CI(H2O).
Bevorzugter gilt folgende Bedingung:
C2(H2O) < 0.60 x CI(H2O).
Beispielsweise weist der in die Reaktivdestillationseinheit RD eingeleitete methanolhaltige Strom Speed-RD eine Wasserkonzentration CI(H2Ü) von 15-60 Mol%, bevorzugter 25-50 Mol% auf und der aus der Reaktivdestillationseinheit RD abgezogene Seitenstrom Sseite-RD weist eine Wasserkonzentration C2(H2Ü) von maximal 10 Mol% auf.
Wie oben bereits erwähnt, enthält der in die Reaktivdestillationseinheit RD eingeleitete methanolhaltige Strom Speed-RD Komponenten, die nicht Methanol und Wasser sind, bevorzugt in einer Gesamtkonzentration von höchstens 5 Mol%. Wie außerdem oben bereits erwähnt, enthält der aus der Reaktivdestillationseinheit RD abgezogene methanolhaltige Seitenstrom Sseite-RD Dimethylether und Komponenten, die nicht Methanol, Wasser und Dimethylether sind, in einer Gesamtkonzentration von höchstens 10 Mol%. Bei dem Seitenreaktor SR kann es sich um einen Reaktortyp handeln, der üblicherweise für die DM E-Synthese eingesetzt wird. Beispielsweise ist der Seitenreaktor SR ein Festbettreaktor.
Für die Umsetzung des Methanols zu Dimethylether und Wasser enthält der Seitenreaktor SR einen oder mehrere saure Katalysatoren, insbesondere einen oder mehrere saure Feststoff-Katalysatoren. Geeignete saure Katalysatoren für die Dehydratisierungsreaktion von Methanol zu Dimethylether und Wasser sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise ist der saure Katalysator ein saure Gruppen aufweisendes lonenaustauscherharz, ein Zeolith, ein Aluminosilicat, ein Aluminiumoxid oder eine saure ionische Flüssigkeit (die bevorzugt auf einem Träger immobilisiert ist).
Um möglichst energieeffizient zu arbeiten, kann es vorteilhaft sein, wenn der Seitenreaktor SR bei einem Druck und einer Temperatur betrieben wird, bei denen der eingeleitete methanolhaltige Seitenstroms Sseite-RD und der erhaltene Produktstrom SprOdukt-sR zumindest teilweise als flüssige Phase vorliegen.
Beispielsweise wird der Seitenreaktor SR bei einer Temperatur im Bereich von 130- 200°C betrieben.
Bevorzugt wird der Seitenreaktor SR isotherm betrieben. Ein isothermer Betrieb liegt vor, wenn die Temperatur des Reaktors im Bereich des sauren Katalysators maximal um +/- 10°C, bevorzugter +/- 5°C schwankt.
Der Seitenreaktor SR wird beispielsweise bei einem Druck von 20-150 bar betrieben.
Der Produktstrom SprOdukt-sR des Seitenreaktors SR enthält beispielsweise Methanol in einer Konzentration von nicht mehr als 50 Mol%, bevorzugter nicht mehr als 40 Mol%. Das molare Verhältnis von Dimethylether zu Wasser im Produktstrom SprOdukt- SR liegt beispielsweise im Bereich von 4:6 bis 6:4. Sofern vorhanden, liegen Komponenten, die nicht Dimethylether, Wasser und Methanol sind, im Produktstrom Sprodukt-sR beispielsweise in einer Gesamtkonzentration von maximal 5 mol% vor.
Der in dem Produktstrom SprOdukt-sR enthaltene Methanol kann beispielsweise zumindest teilweise als Edukt in die Reaktivdestillationseinheit RD zurückgeführt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform werden mindestens 20 Mol%, bevorzugter mindestens 50 Mol% des in dem Produktstrom SprOdukt-sR enthaltenen Methanols in die Reaktivdestillationseinheit RD zurückgeführt.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird der aus dem Seitenreaktor SR abgezogene und Dimethylether, Wasser und Methanol enthaltende Produktstrom Sprodukt-sR in die Reaktivdestillationseinheit RD zurückgeführt. Beispielsweise wird der Produktstrom SprOdukt-sR in die Reaktionszone RZ der Reaktivdestillationseinheit RD zurückgeführt.
Beispielsweise wird der aus dem Seitenreaktor SR abgezogene Produktstrom Sprodukt-sR direkt in die Reaktivdestillationseinheit RD zurückgeführt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es aber auch möglich, dass der aus dem Seitenreaktor SR abgezogene Produktstrom SprOdukt-sR in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt wird und mindestens einer dieser Teilströme in die Reaktivdestillationseinheit RD zurückgeführt wird. Es können beispielsweise alle Teilströme in die Reaktivdestillationseinheit zurückgeführt werden. Alternativ ist es auch möglich, dass mindestens einer der Teilströme nicht zurückgeführt wird, beispielsweise weil er Dimethylether (d.h. das erwünschte Produkt des Verfahrens) in hoher Konzentration enthält oder weil er unerwünschte Nebenprodukte enthält, die auf diesem Wege aus dem Verfahren entfernt werden können.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird der aus dem Seitenreaktor SR abgezogene Produktstrom SprOdukt-sR in drei oder mehr Teilströme aufgeteilt, wobei einer dieser Teilströme eine Dimethylether-Konzentration von mindestens 98 Mol% aufweist oder sogar aus Dimethylether besteht und dieser Dimethylether nicht in die Reaktordestillationseinheit RD zurückgeführt wird (da es sich um das erwünschte Produkt des Verfahrens handelt). Der im Wesentlichen aus Dimethylether bestehende Teilstrom wird beispielsweise über eine destillative Abtrennung (z.B. aus dem Produktstrom SprOdukt-sR) erhalten. Alternativ enthält einer der Teilströme ein oder mehrere unerwünschte Nebenprodukte und diese Nebenprodukte werden nicht in die Reaktivdestillationseinheit zurückgeführt, sondern aus dem Verfahren entfernt. Bevorzugt werden mindestens zwei der Teilströme in die Reaktivdestillationseinheit zurückgeführt.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird der aus dem Seitenreaktor SR abgezogene Produktstrom SprOdukt-sR in eine Gas-Flüssig-Trenneinheit SU eingeleitet. In dieser Gas-Flüssig-Trenneinheit SU erfolgt eine Auftrennung des Produktstroms SprOdukt-sR in einen gasförmigen Strom SG, der Dimethylether und Methanol enthält (z.B. in einer Gesamtkonzentration von mindestens 80 Mol%), und einen flüssigen Strom Si_, der Wasser und Methanol enthält (z.B. in einer Gesamtkonzentration von mindestens 80 Mol%). Für die Auftrennung wird der Produktstrom SprOdukt-sR beispielsweise einer Druckminderung ausgesetzt. Der gasförmige Strom SG und der flüssige Strom SL werden getrennt voneinander in die Reaktivdestillationseinheit RD, bevorzugt in die Reaktionszone der Reaktivdestillationseinheit RD, zurückgeführt.
Durch die Auftrennung des aus dem Seitenreaktor SR abgezogenen Produktstroms Sprodukt-sR in einen gasförmigen Strom SG und einen flüssigen Strom SL und die getrennte Rückführung dieser beiden Ströme SG und SL in die Reaktivdestillationseinheit RD kann gegenüber der direkten Rückführung des Produktstroms SprOdukt-sR eine weitere Verbesserung des Umsatzes von Methanol zu Dimethylether realisiert werden.
In der Reaktivdestillationseinheit RD weist die Reaktionszone RZ in ihrem unteren Bereich eine hohe Wasserkonzentration und geringe DM E- Konzentration auf. In Richtung des Kopfes der Reaktivdestillationseinheit nimmt die Wasserkonzentration ab, so dass der obere Bereich der Reaktionszone eine sehr geringe Wasserkonzentration aufweist. Der aus dem Seitenreaktor SR abgezogene Produktstrom SprOdukt-sR enthält Dimethylether und Wasser (d.h. die Reaktionsprodukte der im Seitenreaktion SR stattfindenden Hydratisierungsreaktion des Methanols) in relativ hoher Konzentration. Wird der Produktstrom SprOdukt-sR beispielsweise unmittelbar in den oberen (d.h. sehr wenig Wasser enthaltenden) Bereich der Reaktionszone RZ zurückgeführt, führt dies zu einer Erhöhung der Wasserkonzentration und damit Hemmung der Hydratisierungsreaktion des Methanols in diesem Bereich der Reaktionszone RZ der Reaktivdestillationseinheit RD. Wenn alternativ der Produktstrom SprOdukt-sR beispielsweise in einen unteren (d.h. zwar viel Wasser, jedoch sehr wenig DME enthaltenden) Bereich der Reaktionszone RZ zurückgeführt wird, führt die erhöhte Konzentration der niedrig siedenden Komponente (d.h. Dimethylether) zu einer niedrigeren Temperatur und damit einem geringeren Umsatz der Hydratisierungsreaktion des Methanols in diesem Bereich der Reaktionszone RZ der Reaktivdestillationseinheit RD. Durch die Auftrennung des aus dem Seitenreaktor SR abgezogenen Produktstroms SprOdukt-sR in einen gasförmigen Strom SG, der überwiegend DME und Methanol, jedoch wenig Wasser enthält, und einen flüssigen Strom SL, der überwiegend Wasser und Methanol, jedoch wenig DME enthält, und die getrennte Rückführung dieser beiden Ströme SG und SL in die Reaktivdestillationseinheit RD an geeigneten Positionen kann somit im Vergleich zu einer direkten Rückführung des Produktstroms SprOdukt-sR eine weitere Verbesserung des Umsatzes von Methanol zu Dimethylether realisiert werden.
Bevorzugt werden der gasförmige Strom SG an einer Position P1 und der flüssige Strom SL an einer Position P2 in die Reaktivdestillationseinheit RD (z.B. die Reaktionszone RZ) eingeleitet, so dass die Position P1 oberhalb der Position P2 liegt. „Oberhalb“ bedeutet, dass die Position P1 näher zum Kopf der Destillationseinheit liegt als die Position P2.
Beispielsweise befinden sich die Position P1 im oberen Drittel (bevorzugter im oberen Fünftel) der Reaktionszone RZ oder in einer oberhalb der Reaktionszone RZ liegenden katalysatorfreien destillativen Trennzone DT, und die Position P2 in der unteren Hälfte der Reaktionszone RZ oder in einer unterhalb der Reaktionszone RZ liegenden katalysatorfreien destillativen Trennzone DT. Eine Position P1 im oberen Drittel der Reaktionszone bedeutet Folgendes: Die Reaktionszone RZ weist ein oberes (d.h. dem Kopf der Reaktivdestillationseinheit RD zugewandtes) Ende und ein unteres (d.h. dem Sumpf der Reaktivdestillationseinheit RD zugewandtes) Ende und eine Länge L (d.h. Abstand zwischen dem oberen und unteren Ende der Reaktionszone RZ) auf und die Position P1 weist einen Abstand h vom oberen Ende der Reaktionszone RZ auf, so dass h/L < 0,33. Bei einer Position P1 im oberen Fünftel der Reaktionszone RZ gilt Folgendes: h/L < 0,2.
Eine Position P2 in der unteren Hälfte der Reaktionszone bedeutet Folgendes: Die Reaktionszone RZ weist ein oberes (d.h. dem Kopf der Reaktivdestillationseinheit RD zugewandtes) Ende und ein unteres (d.h. dem Sumpf der Reaktivdestillationseinheit RD zugewandtes) Ende und eine Länge L (d.h. Abstand zwischen dem oberen und unteren Ende der Reaktionszone RZ) auf und die Position P2 weist einen Abstand l2 vom unteren Ende der Reaktionszone RZ auf, so dass h/L < 0,5.
Geeignete Gas-Flüssig-Trenneinheiten zur Auftrennung in eine Gasphase und einen flüssige Phase sind dem Fachmann bekannt. Beispielsweise beinhaltet die Auftrennung, dass der Produktstrom SprOdukt-sR in einem Behälter einer Druckminderung unterzogen wird, so dass sich eine gasförmige Phase, die Dimethylether und Methanol enthält, und eine flüssige Phase, die Wasser und Methanol enthält, ausbilden und die gasförmige und flüssige Phase voneinander separiert werden. Die Gas-Flüssig-Trenneinheit SU ist beispielsweise ein Entspannungsabscheider.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der Figur 1 eingehender beschrieben:
Über Leitung 1 wird ein methanolhaltiger Strom Speed-RD in die Reaktionszone RZ einer Reaktivdestillationskolonne RD eingeleitet. Bei dem methanolhaltigen Strom Speed-RD handelt es sich beispielsweise um Rohmethanol, dass neben MeOH noch einen signifikanten Anteil an H2O aufweist (ci(MeOH): Methanolkonzentration; Ci(H2O): Wasserkonzentration). Sofern die Reaktionszone RZ aufgrund der verwendeten Einbauten bereits eine ausreichende destillative Trennwirkung aufweist, kann auf die Anwesenheit katalysatorfreier destillativer Trennzonen verzichtet werden. In der in Figur 1 veranschaulichten Ausführungsform liegen oberhalb und unterhalb der Reaktionszone RZ jeweils noch eine katalysatorfreie destillative Trennzone DT vor.
In der Reaktivdestillationseinheit RD wird Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators zu Dimethylether und Wasser umgesetzt und erfolgt ein destillatives Auftrennen in eine Fraktion, die Dimethylether enthält und die Reaktivdestillationseinheit RD über Leitung als Kopfstrom SKOPPRD verlässt, und eine Fraktion, die Wasser enthält und die Reaktivdestillationseinheit RD über Leitung 3 als Sumpfstrom SsumPf-RD verlässt. Der Kopfstrom SKOPT-RD enthält im Wesentlichen Dimethylether (z.B. in einer Konzentration von mindestens 99 mol%) und der Sumpfstrom enthält im Wesentlichen Wasser (z.B. in einer Konzentration von mindestens 99 mol%).
Über Leitung 4 wird ein methanolhaltiger Seitenstrom Sseite-RD aus der Reaktivdestillationseinheit RD abgezogen und einem Seitenreaktor SR zugeführt. Der Seitenstrom Sseite-RD enthält überwiegend Methanol und geringe Mengen an Wasser und Dimethylether (C2(MeOH): Methanolkonzentration; C2(H2O): Wasserkonzentration; C2(DME): Dimethyletherkonzentration). Dieser abgezogene methanolhaltige Seitenstrom Sseite-RD weist gegenüber dem in die Reaktivdestillationseinheit RD eingeleiteten Strom Speed-RD eine höhere Methanol- und geringere Wasserkonzentration auf (d.h. C2(MeOH) > Ci(MeOH); C2(H2O)<CI(H2O)).
Der Seitenreaktor SR wird isotherm betrieben (z.B. bei einer Temperatur im Bereich von 130-200°C) und enthält einen sauren Katalysator für die Dehydratisierungsreaktion von Methanol zu Dimethylether und Wasser. Um möglichst energieeffizient zu arbeiten, wird der Seitenreaktor SR so betrieben, dass der eingeleitete methanolhaltige Seitenstroms Sseite-RD und der erhaltene Produktstrom SprOdukt-sR im Seitenreaktor SR nicht vollständig in der Gasphase, sondern zumindest teilweise als flüssige Phase vorliegen.
Über Leitung 5 wird der Dimethylether, Wasser und Methanol enthaltende Produktstrom SprOdukt-sR aus dem Seitenreaktor SR abgezogen (c3(DME): Dimethyletherkonzentration; c3(H2O): Wasserkonzentration; C3(MeOH): Methanolkonzentration) und in die Reaktionszone RZ der Reaktivdestillationseinheit RD zurückgeführt. Da im Seitenreaktor SR Methanol zu Dimethylether (und Wasser) umgesetzt wird, weist der Produktstrom SprOdukt-sR gegenüber dem Seitenstrom Sseite- RD eine höhere Dimethylether- und geringere Methanolkonzentration auf (c3(DME) > C2(DME); c3(MeOH) < c2(MeOH)).
Die Reaktivdestillationseinheit RD wird nicht nur für die Synthese und destillative Abtrennung des Dimethylethers genutzt, sondern auch in Form des über Leitung 4 abgezogenen methanolhaltigen Seitenstroms Sseite-RD für die Bereitstellung einer Methanolquelle, die gegenüber dem der Reaktivdestillationseinheit RD über Leitung 1 zugeführten Rohmethanols eine geringere Wasserkonzentration aufweist und somit in dem nachgeschalteten Seitenreaktor eine (im Vergleich zum Rohmethanol) höhere DM E-Ausbeute im Produktstrom SprOdukt-sR ermöglicht. Die Rückführung des DME-reichen Produktstrom SprOdukt-sR zur Reaktivdestillationseinheit RD hat wiederum einen vorteilhaften Einfluss auf die Ausbeute an Dimethylether in der Reaktivdestillationseinheit RD.
Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der Figur 2 eingehender beschrieben. Die in Figur 2 veranschaulichte Prozessführung unterscheidet sich von der in Figur 1 veranschaulichten Prozessführung folgendermaßen:
Der über Leitung 5 aus dem Seitenreaktor SR abgezogene Produktstroms SprOdukt-sR wird in eine Gas-Flüssig-Trenneinheit SU eingeleitet. In dieser Gas-Flüssig- Trenneinheit SU erfolgt eine Auftrennung des Produktstroms SprOdukt-sR in einen gasförmigen Strom SG, der überwiegend Dimethylether und Methanol (z.B. in einer Gesamtkonzentration von mindestens 80 Mol%) enthält, und einen flüssigen Strom SL, der überwiegend Wasser und Methanol (z.B. in einer Gesamtkonzentration von mindestens 80 Mol%) enthält. Der gasförmige Strom SG wird über Leitung 6 und der flüssige Strom SL wird über Leitung 7 in die Reaktivdestillationseinheit RD zurückgeführt.
Wie oben bereits beschrieben, kann durch die Auftrennung des aus dem Seitenreaktor SR abgezogenen Produktstroms SprOdukt-sR in einen gasförmigen Strom SG und einen flüssigen Strom SL und die getrennte Rückführung dieser beiden Ströme SG und SL in die Reaktivdestillationseinheit RD im Vergleich zu einer direkten Rückführung des Produktstroms SprOdukt-sR eine weitere Verbesserung des Umsatzes von Methanol zu Dimethylether realisiert werden.
Hinsichtlich aller weiteren Merkmale der in Figur 2 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform kann auf die obige Beschreibung zu Figur 1 verwiesen werden.

Claims

Ansprüche Verfahren zur Herstellung von Dimethylether, das folgende Schritte umfasst:
Einleiten eines methanolhaltigen Stroms Speed-RD in eine Reaktivdestillationseinheit RD, wobei in mindestens einer Reaktionszone RZ der
Reaktivdestillationseinheit RD Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators zu Dimethylether und Wasser umgesetzt wird und ein destillatives Auftrennen in eine Fraktion, die Dimethylether enthält und die Reaktivdestillationseinheit RD als Kopfstrom Sxopf-RD verlässt, und eine Fraktion, die Wasser enthält und die Reaktivdestillationseinheit RD als Sumpfstrom SsumPf-RD verlässt, erfolgt,
Abziehen eines methanolhaltigen Seitenstroms Sseite-RD aus der Reaktivdestillationseinheit RD,
Einleiten des methanolhaltigen Seitenstroms Sseite-RD in einen Seitenreaktor SR und Umsetzung des Methanols in Gegenwart eines sauren Katalysators zu Dimethylether und Wasser unter Erhalt eines Produktstroms SprOdukt-sR, der Dimethylether, Wasser und Methanol enthält und aus dem Seitenreaktor SR abgezogen wird. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der in die Reaktivdestillationseinheit RD eingeleitete methanolhaltige Strom Speed-RD eine Methanolkonzentration Ci(MeOH) von mindestens 40 Mol%, eine Wasserkonzentration CI(H2O) von maximal 60 Mol% und eine Gesamtkonzentration weiterer Komponenten, die nicht Methanol und Wasser sind, von höchstens 5 mol% aufweist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der in die Reaktivdestillationseinheit RD eingeleitete methanolhaltige Strom Speed-RD eine Wasserkonzentration CI(H2O) von 15-60 Mol%, bevorzugter 25-50 Mol% aufweist und der aus der Reaktivdestillationseinheit RD abgezogene methanolhaltige Seitenstrom Sseite-RD eine Wasserkonzentration c2(H2O) aufweist, die der folgenden Bedingung genügt:
C2(H2O) < 0.75 x CI(H2O). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das in dem Produktstrom SprOdukt-sR enthaltene Methanol zumindest teilweise in die Reaktivdestillationseinheit RD zurückgeführt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der aus dem Seitenreaktor SR abgezogene Produktstrom SprOdukt-sR in die Reaktivdestillationseinheit RD zurückgeführt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin folgende Schritte umfassend:
Einleiten des aus dem Seitenreaktor SR abgezogenen Produktstroms Sprodukt-sR in eine Gas-Flüssig-Trenneinheit SU und Auftrennung des Produktstroms SprOdukt-sR in einen gasförmigen Strom SG, der Dimethylether und Methanol enthält, und einen flüssigen Strom Si_, der Wasser und Methanol enthält, getrennte Rückführung des gasförmigen Stroms SG und des flüssigen Stroms SL in die Reaktivdestillationseinheit RD. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der gasförmige Strom SG an einer Position P1 und der flüssige Strom SL an einer Position P2 in die Reaktivdestillationseinheit RD eingeleitet werden und sich die Position P1 im oberen Drittel der Reaktionszone RZ oder in einer oberhalb der Reaktionszone RZ liegenden katalysatorfreien destillativen Trennzone DT und die Position P2 in der unteren Hälfte der Reaktionszone RZ oder in einer unterhalb der Reaktionszone RZ liegenden katalysatorfreien destillativen Trennzone DT befinden.
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