JPH0342250B2 - - Google Patents

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JPH0342250B2
JPH0342250B2 JP59087865A JP8786584A JPH0342250B2 JP H0342250 B2 JPH0342250 B2 JP H0342250B2 JP 59087865 A JP59087865 A JP 59087865A JP 8786584 A JP8786584 A JP 8786584A JP H0342250 B2 JPH0342250 B2 JP H0342250B2
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isobutylene
water
reaction
reaction zone
tba
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はイソブチレンと水を反応させ、高選択
率にて第3級ブチルアルコール(以下TBAと略
す)を工業的に製造する方法に関する。 C4混合物から、イソブチレンを水和して、
TBAを製造する方法は、多く知られている。こ
れらの方法は、1.触媒が異なる方法、2.反応系
(不均一系、均一系)が異なる方法、3.均一系と
する為に添加する溶媒に特徴のある方法等に分類
される。 例えば、触媒として硫酸を用いる方法が古くか
ら知られているが、副生成物(二量体、三量体)
量の多さや、装置材質の高級化等の問題がある。
又、固体酸などを用いる方法では、反応を高温高
圧下で実施する必要がある。これらに対し、強酸
型イオン交換樹脂では、比較的低温で、反応を速
やかに行なうことが可能であり、この触媒下で収
率を上げる数多くの方法が提案されている。例え
ば、溶媒等を使用せず不均一系で反応させる方法
としては、特開昭54−27507号、特開昭54−
30104、特開昭54−30105、特開昭55−85529、特
開昭55−108825、特開昭52−151106等が知られて
いるが、反応速度の問題から収率を上げる為には
反応器が大きくなるという工業的不利がある。一
方、均一系下で反応を行なう場合、溶媒の種類と
しては有機酸を用いる方法(特公昭53−20482、
特公昭53−14044、特公昭56−22855等)が知られ
ているが、生成したTBAと有機酸とが更に反応
し、有機酸エステルが多量副生しイソブチレン原
単位を上げる為には、生成したエステルを加水分
解するなどの操作が必要となり、又、装置材質も
高級化する必要がある。 更に、極性溶媒を用いる方法(特開昭56−
34643、特開昭57−108028、特開昭56−87526、特
公昭57−10853、特開昭56−10124、等)が知られ
ているが、これらは使用する溶媒と反応プロセス
の組合わせで収率を上げる工夫を行なつている。
特に溶媒としてTBAを使用する場合(特公昭57
−10853、特開昭57−108028)には、反応が平衝
反応である事、原料C4、水、TBAが任意の割合
では混合しないので均一相とはならない事がある
等の問題があり、工業的水準迄収率を上げる為に
は、反応プロセスにかなりの工夫が必要である。 そこで、特公昭57−10853の方法によると、水
100モルに対して10〜500モルのアルコール
(TBA含む)を添加すると記載されているが、こ
れは不均一相下となる条件をも含んでおり、その
様な条件下で反応を実施した場合、反応器入口部
では、反応が進まず均一相下となる迄に多量の触
媒を必要とすることが類推され、この記載条件で
工業化するのは容易ではない。一方、特開昭56−
10124の方法によると、上記条件を限定し、反応
帯域の組成が均一系となる組成領域のある部分に
規定すると記載されている。又、その中の記述で
はイソブチレン転化速度は均一・不均一の境界附
近の原料組成がすぐれている、とされている。し
かし、この領域内であつても水とTBAの含有量
の少ない領域で反応を実施すると、原料イソブチ
レンの二量化が起こり選択率が悪くなる不利があ
り、工業的にイソブチレンの転化率を上げる為、
通常の多段反応器にて本反応を行なう時、最少の
触媒量にする為には、どうしても前記の領域から
出発する必要があり、選択率の低下は不可避であ
る。逆に、高選択率にてイソブチレンをTBAに
転化させようとするとイソブチレン含有炭化水
素、水、TBAの混合溶液中のイソブチレン含有
炭化水素の濃度の低い溶液から反応を開始し、逐
次、水を供給し反応させても良いが、この様な方
法だけではイソブチレンがある程度反応した段階
でイソブチレンからTBAの転化速度が急速に小
さくなり、高転化率を得る為には莫大なる量の触
媒が必要となる。 又、反応器を出た反応液に水を添加し2相分離
させ、油相は次の反応器へ送液する方法も記載さ
れているが、これは、C4留分、水、TBAの相平
衡により油相の組成が決定される為、C4留分の
濃度を高める為には大量の水にて抽出する必要が
あり、又、TBAを抽出した水溶液は希薄で、そ
のような水溶液からTBAを回収することは多く
のエネルギーや操作を要し工業的にとるべき好ま
しい方法とは言えない。 本発明は上記に鑑みてなされたものであり、イ
ソブチレン又はイソブチレン含有炭化水素と水か
らTBAを合成するにあたり、反応を円滑に進め
ることができ且つTBAを高選択、高収率で得る
ことができる製造方法を提供することを目的とす
る。 本発明者等は鋭意研究の結果、イソブチレンと
水の多段反応において、第1反応帯域と第2反応
帯域を蒸留により物理的に分離し、第1反応帯域
と第2反応帯域に供給するTBA、水、C4混合溶
液中のC4留分の濃度について、第2反応帯域に
供給するTBA−水−C4留分混合溶液中のC4留分
の濃度を、第1反応帯域に供給するTBA−水−
C4留分混合溶液中のC4留分の濃度よりも高くす
ることが、反応を円滑に進め、更に高選択率高収
率にて本反応を行うことができることを見出し、
本発明を完成するに至つた。 即ち、本発明は、イソブチレン又はイソブチレ
ン含有炭化水素と水とを陽イオン交換樹脂の存在
下に反応させて第3級ブチルアルコールを製造す
る方法において、第1反応帯域においてイソブチ
レン又はイソブチレン含有炭化水素と水とを陽イ
オン交換樹脂の存在下に反応させて第3級ブチル
アルコール、未反応イソブチレン又は未反応イソ
ブチレン含有炭化水素及び水からなる反応混合物
を得る工程、該反応混合物を蒸留帯域において未
反応イソブチレン又は未反応イソブチレン含有炭
化水素と第3級ブチルアルコール水溶液とに分離
する工程、該分離された未反応イソブチレン又は
未反応イソブチレン含有炭化水素と水とを第2反
応帯域において陽イオン交換樹脂の存在下に反応
させて第3級ブチルアルコール、未反応イソブチ
レン又は未反応イソブチレン含有炭化水素及び水
からなる反応混合物を得る工程、及び該分離され
た第3級ブチルアルコール水溶液の一部を第1反
応帯域及び/又は第2反応帯域に供給する工程を
含み、この際、第1反応帯域及び第2反応帯域の
各々の原料供給口付近の第3級ブチルアルコール
−水−イソブチレン又はイソブチレン含有炭化水
素混合物が均一相となるような組成とし、かつ、
第2反応帯域に供給する第3級ブチルアルコール
−水−イソブチレン又はイソブチレン含有炭化水
素混合溶液中のイソブチレン又はイソブチレン含
有炭化水素の濃度を、第1反応帯域に供給する第
3級ブチルアルコール−水−イソブチレン又はイ
ソブチレン含有炭化水素混合溶液中のイソブチレ
ン又はイソブチレン含有炭化水素の濃度よりも高
く維持することを特徴とする第3級ブチルアルコ
ールの製造方法を要旨とする。 以下、本発明を図面により詳しく説明する。 第1図は本発明の一例を示したものである。但
し、本発明はこれだけに限定されるものではな
い。 第1図に示すプロセスは、基本的には、C4
化水素と水とを陽イオン交換樹脂の存在下で反応
せしめ、TBA、未反応C4炭化水素及び水からな
る反応混合物を得る第1反応帯域A及び第2反応
帯域C、並びに未反応C4炭化水素とTBA水溶液
とに蒸留分離する第1蒸留帯域B及び第2蒸留帯
域Dから構成されている。 第1反応帯域Aには、ライン2より所定の組成
に調整されたC4炭化水素、水及びTBAの混合物
を供給する。この場合、C4炭化水素はライン1
より供給し、水及びTBAは、第1蒸留帯域から
蒸留分離されたTBA水溶液の一部をライン4,
6を経て、TBA水溶液貯槽Eに導きここでライ
ン7より水を供給して所定組成のTBA水溶液と
したうえライン8を経てライン2に合流させる。
本発明においては、第1反応帯域Aの原料供給口
付近のTBA−水−C4炭化水素混合物が均一相と
なるように組成を定めることが重要である。 第1反応帯域で反応して得られたTBA、未反
応C4炭化水素及び水からなる反応混合物は、ラ
イン3から第1蒸留帯域Bに供給される。第1蒸
留帯域Bで未反応C4炭化水素とTBA水溶液とに
分離される。分離されたTBA水溶液の一部はラ
イン4,5を経て精製工程(図示しない)等に送
られる。他の一部は、前述のとおり、水の含有量
を調節してライン4,6,8,2を経て第1反応
帯域Aに供給される。一方、未反応C4炭化水素
の一部は、ライン9,10により循環させるとと
もに、他の一部は、ライン9,11,12を経
て、第2反応帯域Cに供給される。 なお、本発明の第1反応帯域から得られた反応
混合物から蒸留帯域によつて分離された未反応イ
ソブチレン又はイソブチレン含有炭化水素には若
干のTBAや水は含まれても差しつかえなく、精
密にこれらを蒸留分離する必要は全くない。 第2反応帯域Cに供給される水及びTBAは、
第2蒸留帯域から蒸留分離されたTBA水溶液の
一部をライン14,16を経てTBA水溶液貯槽
Fに導きここでライン17より水を供給して所定
組成のTBA水溶液としたうえライン18を経て
ライン12に合流させる。第2反応帯域Cに供給
される水及びTBAは、その一部又は全部を第1
蒸留帯域から得られるものを用いても勿論構わな
い。 本発明においては、第1反応帯域の場合と同様
に、第2反応帯域Cの原料供給口付近のTBA−
水−C4炭化水素混合物が均一相となるように組
成を定めることが重要である。そして本発明にお
いては、第2反応帯域Cに供給するTBA−水−
C4炭化水素混合溶液中のC4炭化水素濃度を、第
1反応帯域Aに供給するTBA−水−C4炭化水素
混合溶液中のC4炭化水素濃度よりも高く維持す
ることが重要である。これに対し、特開昭56−
10124号公報は各反応帯域に供給する原料の組成
がある範囲にあれば良いことを開示するに留ま
る。 第2反応帯域で反応して得られたTBA、未反
応C4炭化水素及び水からなる反応混合物は、ラ
イン13から第2蒸留帯域Dに供給される。第2
蒸留帯域Dで未反応C4炭化水素とTBA水溶液と
に分離される。分離されたTBA水溶液の一部は
ライン14,15を経て精製工程(図示しない)
等に送られる。他の一部は、前述のとおり、水の
含有量を調節してライン14,16,18,12
を経て第2反応帯域Cに供給される。図示してい
ないがTBA水溶液の一部は、第1蒸留帯域から
のTBA水溶液に合して、第1反応帯域Aに供給
することもできる。 第2蒸留帯域Dから蒸留分離された未反応C4
炭化水素の一部はライン19,20により循環さ
せるとともに、他の一部はライン19,21を経
て系外へ排出される。 又、反応帯域の入口の反応混合物の組成を微調
節したい場合には、図中に破線で示したライン2
2,23のように第1反応帯域A、第2反応帯域
Cの各々において出口の反応混合物を入口に循環
するなどしても良い。尚、本発明に係わる反応は
発熱反応であるので、反応熱により反応帯域の温
度が上昇した場合には、冷却後に循環させること
もできる。 第1図では、反応帯域が2つの場合を示めして
いるが、ライン21の未反応イソブチレンを含む
C4炭化水素から更にTBAを合成する場合には、
第2反応帯域Cに供給されるライン12における
TBA−水−炭化水素混合物中のC4炭化水素濃度
よりも高くなる様に、ライン21のC4炭化水素
にTBA水溶液を混合して、第1図と同様の方法
で更に反応帯域、蒸留帯域を追加するなどしても
良い。 なお、本発明においても、第1反応帯域、第2
反応帯域各々において、触媒層を多段に分割し途
中に水を添加するなどしてもよい。 本発明において使用されるイソブチレン含有炭
化水素は、特に限定されるものではないが、工業
的にはナフサの水蒸気分解や、重質油の接触分解
から得られるC4留分である。このC4留分中には、
イソブチレンの他に1−ブテン、Trans−2−ブ
テン、Cis−2−ブテン、n−ブタン、イソブタ
ンと若干量のC3,C5留分及びブタジエンが含ま
れる。 本発明で用いられる陽イオン交換樹脂は強酸性
型陽イオン交換樹脂が用いられ、好ましくは多孔
性のものが良い。具体的には、レバチツトやアン
バーライト等の商品名で市販されているものであ
る。 本発明を更にわかりやすくする為に、第3図に
より説明する。 第3図は、TBA−水−C4炭化水素の3成分系
における組成を表す三角図であり、屈曲線X−b
−γ−Yは均一液相領域と不均一液相領域との境
界線であり、この境界線の点Z側が均一液相領域
である。なお特開昭56−10124の第2図に示され
ているものも同様である。各反応器へ供給する液
の組成はこの境界線上にとるのが反応上有利であ
るが、多段反応により本反応を行なう場合、水を
逐次供給してゆく方法や、反応器を出た反応液に
水を添加し2相分離させ、油層を次の反応器に送
液する方法(特開昭56−10124号公報の実施例5)
などの方法では、第1段目の反応器からそれに続
く反応器に変わるに従つて、それらの入口付近で
の原料組成は、この境界線上に沿つてXからYの
方向へ移動することになる。しかし、本発明の方
法では、これとは逆にYからXの方向に沿つて各
反応器の入口組成が移動することになる。 ここで、45重量%のイソブチレンを含むC4
化水素を原料とし、反応させる場合を例にとり説
明する。第1反応帯域に供給する反応混合物の入
口組成を後述の第4表のbを選んだとすると、第
3図において第1反応帯域内の反応混合物の組成
は反応の進行にともない点bと点α結ぶ線上を点
bから点αの方向へ変化する(但し、点αは、45
%イソブチレン含有C4を点bから反応させた場
合に、反応の進行に伴い、組成変化する目標点で
あり、この場合のイソブチレンのTBAへの選択
率はほぼ100%とし、その他のC4炭化水素はほと
んど反応しないか又は反応しても無視できる程微
少な量とする。)。いま、第1反応帯域から得られ
た反応混合物が点βで表わされる組成の混合物で
あるとし、第2反応帯域に供給する原料の組成の
調整を水を該混合物に添加することによつて行な
う場合、この混合物への水の添加量の増加に伴
い、原料の組成は点βから点Yを結ぶ線上で組成
が変化し水の添加量が多い程点Yの組成に近づ
く。 2反応帯域入口で境界線上の点γの組成となる
様に、水を添加した場合点γにおけるC4炭化水
素の濃度は、点bにおけるC4炭化水素の濃度よ
り小さくなつている。又、この図から明かなよう
に点β−点γ間の組成は、C4炭化水素の濃度が
常に点bにおけるC4炭化水素の濃度より小さい。 以上に対し本発明の場合、点βの反応混合物を
蒸留により完全にC4炭化水素とTBA水溶液とに
分離すれば、塔頂からは点Xで表されるC4炭化
水素100重量%の留分が得られ、塔底からは点X
と点βを結んだ直線の延長と線YZの交点の点δ
で表されるTBA水溶液が得られる。このC4炭化
水素留分にTBA水溶液を混合し、C4炭化水素濃
度が点bよりも高く、かつ境界線X−b−γ−Y
上にある組成のTBA−水−C4炭化水素混合物を
調整しようとすると、混合すべきTBA水溶液の
組成は点Xと点bを結んだ直線の延長と線YZの
交点の点εと点δの間のε−δ線上にあることが
わかる。この様にεからδで表される組成の
TBA水溶液を混合することにより、本発明に記
載されている第2反応帯域に供給すべきC4炭化
水素、水、TBAの混合溶液を調整することがで
きる。 次に本発明を具体的な実施例で説明する。尚、
実施例・比較例とも各々の組成は、水については
カールフイシヤー法で分析し、その他については
ガスクロマトグラフイーで分析した。 実施例1及び比較例1〜3 第1図のフローに従い第1表で示されているイ
ソブチレン含有炭化水素をライン1から供給し、
TBAの合成を行つた。 第1、第2反応帯域A,C、第1、第2蒸留帯
域B,Dの各々に対応するものとして、第2表で
示された構造・操作条件の反応器A,C、蒸留塔
B,Dを使用した。各々の反応器の入口(ライン
2,12の)組成は第3表の条件となる様に運転
した。 第3表中の記号a〜dの具体的な組成は第4表
に示したとおりである。反応結果は第5表のとお
りであつた。
The present invention relates to a method for industrially producing tertiary butyl alcohol (hereinafter abbreviated as TBA) with high selectivity by reacting isobutylene and water. From the C4 mixture, isobutylene is hydrated and
Many methods of producing TBA are known. These methods are classified into 1. Methods using different catalysts, 2. Methods using different reaction systems (heterogeneous system, homogeneous system), and 3. Methods characterized by the solvent added to make the system homogeneous. For example, a method using sulfuric acid as a catalyst has been known for a long time, but by-products (dimers, trimers)
There are problems such as large quantities and high quality equipment materials.
Furthermore, in the method using a solid acid or the like, it is necessary to carry out the reaction at high temperature and high pressure. On the other hand, with strong acid type ion exchange resins, it is possible to carry out the reaction quickly at relatively low temperatures, and many methods have been proposed to increase the yield under this catalyst. For example, as a method for reacting in a heterogeneous system without using a solvent, etc., there are
30104, JP-A-54-30105, JP-A-55-85529, JP-A-108825, JP-A-52-151106, etc. are known, but due to the problem of reaction speed, it is necessary to There is an industrial disadvantage in that the container becomes larger. On the other hand, when the reaction is carried out in a homogeneous system, a method using an organic acid as the type of solvent (Japanese Patent Publication No. 53-20482,
(Japanese Patent Publication No. 53-14044, Special Publication No. 56-22855, etc.) is known, but in order to increase the isobutylene unit consumption, the generated TBA and organic acid further react, and a large amount of organic acid ester is produced as a by-product. It is necessary to perform operations such as hydrolyzing the resulting ester, and the material of the equipment also needs to be of a higher quality. Furthermore, a method using a polar solvent (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1983-
34643, JP-A-57-108028, JP-A-56-87526, JP-A-57-10853, JP-A-56-10124, etc.), but these depend on the combination of the solvent used and the reaction process. Efforts are being made to increase yield.
Especially when using TBA as a solvent (Tokuko Sho 57
-10853, JP-A-57-108028), there are problems such as the reaction is an equilibrium reaction, and the raw material C 4 , water, and TBA do not mix in a desired ratio, so a homogeneous phase may not be formed. In order to increase the yield to an industrial level, considerable innovation is required in the reaction process. Therefore, according to the method of Special Publication No. 57-10853, water
It is stated that 10 to 500 moles of alcohol (including TBA) are added per 100 moles, but this also includes conditions that result in a heterogeneous phase, and if the reaction is carried out under such conditions, It can be inferred that a large amount of catalyst is required at the inlet of the reactor until the reaction does not proceed and a homogeneous phase is formed, and it is not easy to commercialize the process under these conditions. On the other hand, JP-A-56-
According to the method of No. 10124, it is described that the above conditions are limited to a certain part of the composition region where the composition of the reaction zone is homogeneous. Furthermore, the description therein states that the isobutylene conversion rate is excellent for raw material compositions near the boundary between uniform and non-uniform. However, even within this range, if the reaction is carried out in a region with low water and TBA contents, the raw material isobutylene will dimerize, resulting in poor selectivity. ,
When carrying out this reaction in a conventional multistage reactor, it is necessary to start from the above range in order to minimize the amount of catalyst, and a decrease in selectivity is unavoidable. Conversely, when trying to convert isobutylene to TBA with high selectivity, the reaction starts from a solution with a low concentration of isobutylene-containing hydrocarbon in a mixed solution of isobutylene-containing hydrocarbon, water, and TBA, and water is successively supplied. However, if this method is used alone, the conversion rate of isobutylene to TBA will decrease rapidly once the isobutylene has reacted to a certain extent, and a huge amount of catalyst will be required to obtain a high conversion rate. . Also, a method is described in which water is added to the reaction liquid exiting the reactor to separate the two phases, and the oil phase is sent to the next reactor. Since the composition of the oil phase is determined by phase equilibrium, it is necessary to extract with a large amount of water in order to increase the concentration of C 4 fraction, and the aqueous solution from which TBA is extracted is dilute. Recovering TBA from raw materials requires a lot of energy and operations, and is not a desirable method for industrial use. The present invention has been made in view of the above, and is capable of facilitating the reaction and obtaining TBA with high selectivity and high yield when synthesizing TBA from isobutylene or an isobutylene-containing hydrocarbon and water. The purpose is to provide a manufacturing method. As a result of intensive research, the present inventors have found that in a multistage reaction between isobutylene and water, the first reaction zone and the second reaction zone are physically separated by distillation, and TBA is supplied to the first reaction zone and the second reaction zone. Concerning the concentration of the C4 fraction in the water, C4 mixed solution, the concentration of the C4 fraction in the TBA - water- C4 fraction mixed solution supplied to the second reaction zone is supplied to the first reaction zone. TBA-Water-
We discovered that increasing the concentration of the C 4 fraction higher than the concentration of the C 4 fraction in the C 4 fraction mixed solution allows the reaction to proceed smoothly and further allows the reaction to be carried out with high selectivity and high yield.
The present invention has now been completed. That is, the present invention provides a method for producing tertiary butyl alcohol by reacting isobutylene or an isobutylene-containing hydrocarbon with water in the presence of a cation exchange resin. and water in the presence of a cation exchange resin to obtain a reaction mixture consisting of tertiary butyl alcohol, unreacted isobutylene or unreacted isobutylene-containing hydrocarbon, and water; or a step of separating unreacted isobutylene-containing hydrocarbon and tertiary butyl alcohol aqueous solution, the separated unreacted isobutylene or unreacted isobutylene-containing hydrocarbon and water in the presence of a cation exchange resin in a second reaction zone. to obtain a reaction mixture consisting of tertiary butyl alcohol, unreacted isobutylene or unreacted isobutylene-containing hydrocarbon, and water, and a part of the separated tertiary butyl alcohol aqueous solution is transferred to a first reaction zone and /or a step of supplying to the second reaction zone, at this time, the tertiary butyl alcohol-water-isobutylene or isobutylene-containing hydrocarbon mixture near the raw material supply ports of each of the first reaction zone and the second reaction zone is uniform. The composition is such that it becomes a phase, and
The concentration of isobutylene or isobutylene-containing hydrocarbon in the tertiary butyl alcohol-water-isobutylene or isobutylene-containing hydrocarbon mixture solution supplied to the second reaction zone is adjusted to the tertiary-butyl alcohol-water-supplied to the first reaction zone. The gist of the present invention is a method for producing tertiary butyl alcohol, characterized in that the concentration of isobutylene or an isobutylene-containing hydrocarbon is maintained higher than the concentration of isobutylene or an isobutylene-containing hydrocarbon in a mixed solution of isobutylene or an isobutylene-containing hydrocarbon. Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of the present invention. However, the present invention is not limited to this. The process shown in Figure 1 basically consists of a first step in which C4 hydrocarbons and water are reacted in the presence of a cation exchange resin to obtain a reaction mixture consisting of TBA, unreacted C4 hydrocarbons, and water. It consists of a reaction zone A, a second reaction zone C, and a first distillation zone B and a second distillation zone D that distill and separate unreacted C 4 hydrocarbons and a TBA aqueous solution. A mixture of C 4 hydrocarbon, water and TBA adjusted to a predetermined composition is supplied from line 2 to the first reaction zone A. In this case, the C4 hydrocarbons are in line 1
Water and TBA are supplied through line 4, where a part of the TBA aqueous solution distilled and separated from the first distillation zone is
6, the solution is led to a TBA aqueous solution storage tank E, where water is supplied from line 7 to form a TBA aqueous solution with a predetermined composition, and the solution is made to join line 2 via line 8.
In the present invention, it is important to determine the composition so that the TBA-water-C 4 hydrocarbon mixture near the raw material supply port of the first reaction zone A becomes a homogeneous phase. The reaction mixture consisting of TBA, unreacted C 4 hydrocarbon and water obtained by the reaction in the first reaction zone is fed to the first distillation zone B through line 3. In the first distillation zone B, unreacted C 4 hydrocarbons and TBA aqueous solution are separated. A portion of the separated TBA aqueous solution is sent to a purification process (not shown) through lines 4 and 5. The other part is supplied to the first reaction zone A through lines 4, 6, 8, and 2 with the water content adjusted as described above. On the other hand, a part of the unreacted C 4 hydrocarbons is circulated through lines 9 and 10, and the other part is supplied to the second reaction zone C through lines 9, 11, and 12. It should be noted that unreacted isobutylene or isobutylene-containing hydrocarbons separated by the distillation zone from the reaction mixture obtained from the first reaction zone of the present invention may contain some TBA and water; There is no need to separate them by distillation. The water and TBA supplied to the second reaction zone C are
A part of the TBA aqueous solution distilled and separated from the second distillation zone is led to the TBA aqueous solution storage tank F via lines 14 and 16, where water is supplied from line 17 to form a TBA aqueous solution with a predetermined composition, and then via line 18 to the TBA aqueous solution storage tank F. Join 12. The water and TBA supplied to the second reaction zone C are partially or completely fed to the first reaction zone C.
Of course, it is also possible to use what is obtained from the distillation zone. In the present invention, as in the case of the first reaction zone, TBA-
It is important to determine the composition so that the water- C4 hydrocarbon mixture forms a homogeneous phase. In the present invention, the TBA-water-
It is important to maintain the C 4 hydrocarbon concentration in the C 4 hydrocarbon mixture solution higher than the C 4 hydrocarbon concentration in the TBA-water-C 4 hydrocarbon mixture solution supplied to the first reaction zone A. . On the other hand, JP-A-56-
No. 10124 merely discloses that the composition of the raw materials supplied to each reaction zone may be within a certain range. The reaction mixture consisting of TBA, unreacted C 4 hydrocarbon and water obtained by the reaction in the second reaction zone is fed to the second distillation zone D through line 13. Second
In distillation zone D, unreacted C 4 hydrocarbons and TBA aqueous solution are separated. A part of the separated TBA aqueous solution passes through lines 14 and 15 to a purification process (not shown)
etc. will be sent to. As mentioned above, some of the other parts adjust the water content to line 14, 16, 18, 12.
It is supplied to the second reaction zone C through. Although not shown, a part of the TBA aqueous solution can be combined with the TBA aqueous solution from the first distillation zone and supplied to the first reaction zone A. Unreacted C 4 separated by distillation from the second distillation zone D
A part of the hydrocarbon is circulated through lines 19 and 20, and the other part is discharged to the outside of the system through lines 19 and 21. In addition, if you want to finely adjust the composition of the reaction mixture at the inlet of the reaction zone, use line 2 shown as a broken line in the figure.
The reaction mixture at the outlet of each of the first reaction zone A and the second reaction zone C may be circulated to the inlet as shown in 2 and 23. Incidentally, since the reaction according to the present invention is an exothermic reaction, if the temperature of the reaction zone rises due to the reaction heat, the reaction can be circulated after cooling. In Figure 1, there are two reaction zones, including unreacted isobutylene in line 21.
When further synthesizing TBA from C 4 hydrocarbons,
In line 12 feeding the second reaction zone C
The TBA aqueous solution is mixed with the C 4 hydrocarbon in line 21 so that the concentration of C 4 hydrocarbon in the TBA-water-hydrocarbon mixture is higher than that of the C 4 hydrocarbon in the TBA-water-hydrocarbon mixture. You can also add . In addition, in the present invention, the first reaction zone, the second
In each reaction zone, the catalyst layer may be divided into multiple stages and water may be added in between. The isobutylene-containing hydrocarbon used in the present invention is not particularly limited, but industrially it is a C 4 fraction obtained from steam cracking of naphtha or catalytic cracking of heavy oil. In this C4 fraction,
In addition to isobutylene, it contains 1-butene, trans-2-butene, cis-2-butene, n-butane, isobutane, and some amounts of C 3 and C 5 fractions and butadiene. The cation exchange resin used in the present invention is a strongly acidic cation exchange resin, preferably a porous one. Specifically, they are commercially available under trade names such as Revachit and Amberlight. In order to make the present invention more understandable, the present invention will be explained with reference to FIG. FIG. 3 is a triangular diagram showing the composition of a ternary system of TBA-water- C4 hydrocarbon, with bending line X-b
-γ-Y is the boundary line between the uniform liquid phase region and the non-uniform liquid phase region, and the point Z side of this boundary line is the uniform liquid phase region. The same applies to the one shown in FIG. 2 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-10124. It is advantageous for the reaction to keep the composition of the liquid supplied to each reactor on this boundary line, but when carrying out this reaction in a multi-stage reaction, it is necessary to supply water sequentially or the reaction liquid after leaving the reactor. A method of adding water to separate the two phases and sending the oil layer to the next reactor (Example 5 of JP-A-56-10124)
In such a method, as the first stage reactor changes to the subsequent reactor, the raw material composition near the inlet of each reactor will move from X to Y direction along this boundary line. . However, in the method of the present invention, on the contrary, the inlet composition of each reactor moves along the Y to X direction. Here, an example will be explained in which a C 4 hydrocarbon containing 45% by weight of isobutylene is used as a raw material and reacted. Assuming that the inlet composition of the reaction mixture supplied to the first reaction zone is selected as b in Table 4 described below, the composition of the reaction mixture in the first reaction zone will connect point b and point α in Fig. 3 as the reaction progresses. Changes on the line from point b to point α (however, point α is 45
This is the target point where the composition changes as the reaction progresses when C 4 containing % isobutylene is reacted from point b. In this case, the selectivity of isobutylene to TBA is approximately 100%, and other C 4 carbonization The amount of hydrogen is such that it hardly reacts or even if it reacts, it is so small that it can be ignored. ). Now, suppose that the reaction mixture obtained from the first reaction zone is a mixture with the composition represented by point β, and the composition of the raw material supplied to the second reaction zone is adjusted by adding water to the mixture. In this case, as the amount of water added to this mixture increases, the composition of the raw material changes on the line connecting point β to point Y, and the composition approaches point Y as the amount of water added increases. When water is added, the concentration of C 4 hydrocarbons at point γ is smaller than the concentration of C 4 hydrocarbons at point b, so that the composition at point γ on the boundary line at the entrance of the two reaction zones is obtained. Furthermore, as is clear from this figure, in the composition between point β and point γ, the concentration of C 4 hydrocarbons is always lower than the concentration of C 4 hydrocarbons at point b. In contrast, in the case of the present invention, if the reaction mixture at point β is completely separated into C 4 hydrocarbons and TBA aqueous solution by distillation, a 100% by weight distillate of C 4 hydrocarbons represented by point minute is obtained, and from the bottom of the tower is the point
Point δ, which is the intersection of the extension of the straight line connecting point β and line YZ
A TBA aqueous solution represented by is obtained. This C 4 hydrocarbon fraction is mixed with a TBA aqueous solution, and the C 4 hydrocarbon concentration is higher than point b, and the boundary line X-b-γ-Y
When trying to prepare a TBA-water- C4 hydrocarbon mixture with the composition shown above, the composition of the TBA aqueous solution to be mixed is determined by the intersection of point ε and point δ between the extension of the straight line connecting point X and point b and the line YZ. It can be seen that it lies on the ε-δ line between . In this way, the composition expressed by ε to δ is
By mixing the TBA aqueous solution, a mixed solution of C 4 hydrocarbon, water and TBA to be fed to the second reaction zone described in the present invention can be prepared. Next, the present invention will be explained with specific examples. still,
The composition of each of the Examples and Comparative Examples was analyzed by the Karl Fischer method for water, and by gas chromatography for other components. Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 The isobutylene-containing hydrocarbons shown in Table 1 were supplied from line 1 according to the flow shown in FIG.
We synthesized TBA. Reactors A and C and distillation column B with the structures and operating conditions shown in Table 2 correspond to the first and second reaction zones A and C, and the first and second distillation zones B and D, respectively. ,D were used. The inlet composition of each reactor (lines 2 and 12) was operated under the conditions shown in Table 3. The specific compositions of symbols a to d in Table 3 are as shown in Table 4. The reaction results were as shown in Table 5.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】 比較例 4〜7 第2図のフローに従い、第1表で示されている
イソブチレン含有炭化水素を原料とし、TBA合
成を行つた。 第1反応帯域A、第2反応帯域C、蒸留帯域D
は第2表の反応器A,C、蒸留帯域塔Dを使用し
第2表の操作条件で運転した。第1反応器Aに供
給したTBA−水−C4炭化水素の組成は第6表の
とおりで、その表中の記号a〜dの具体的な組成
は第4表に示されたものである。 第7表に、結果を示した。
[Table] Comparative Examples 4 to 7 According to the flow shown in FIG. 2, TBA synthesis was performed using the isobutylene-containing hydrocarbons shown in Table 1 as raw materials. First reaction zone A, second reaction zone C, distillation zone D
The reactors A and C and distillation zone column D shown in Table 2 were used and operated under the operating conditions shown in Table 2. The composition of TBA-water- C4 hydrocarbon supplied to the first reactor A is shown in Table 6, and the specific compositions of symbols a to d in the table are shown in Table 4. . Table 7 shows the results.

【表】【table】

【表】 第2図のフローについて説明する。第2図に示
めすプロセスは、基本的には、C4炭化水素と水
とを陽イオン交換樹脂の存在下で反応せしめ、
TBA、未反応C4炭化水素及び水からなる反応混
合物を得る第1反応帯域A及び第2反応帯域C、
並びに未反応C4炭化水素とTBA水溶液とに蒸留
分離する蒸留帯域Dから構成されている。 第1反応帯域Aには、ライン2より所定の組成
に調整されたC4炭化水素、水及びTBAの混合物
を供給する。この場合、C4炭化水素はライン1
より供給し、水及びTBAは、蒸留帯域Dから蒸
留分離されたTBA水溶液の一部をライン7,9
を経て、TBA水溶液貯槽Fに導き、ここでライ
ン10より水を供給して、所定組成のTBA水溶
液としたうえライン11を経てライン2に合流さ
せる。 第1反応帯域Aで反応して得られたTBA、未
反応C4炭化水素及び水からなる反応混合物は、
ライン3で抜き出され、ライン4より水を供給、
混合された後、ライン5を経て第2反応帯域Cに
供給される。 第2反応帯域Cで反応して得られたTBA、未
反応C4炭化水素及び水からなる混合混合物は、
ライン6を経て蒸留帯域Dに供給される。蒸留帯
域Dで未反応C4炭化水素とTBA水溶液とに分離
される。分離されたTBA水溶液の一部はライン
7,8を経て系外へ排出される。 他の一部は、前述のとおり、水の含有量を調節
してライン7,9,11,2を経て第1反応帯域
Aに供給される。 蒸留帯域Dから蒸留分離された未反応C4炭化
水素の一部はライン12,13により循環させる
とともに、他の一部はライン12,14を経て系
外へ排出される。
[Table] The flow shown in Figure 2 will be explained. The process shown in Figure 2 basically involves reacting a C4 hydrocarbon with water in the presence of a cation exchange resin.
a first reaction zone A and a second reaction zone C obtaining a reaction mixture consisting of TBA, unreacted C4 hydrocarbons and water;
and a distillation zone D that separates unreacted C 4 hydrocarbons and TBA aqueous solution by distillation. A mixture of C 4 hydrocarbon, water and TBA adjusted to a predetermined composition is supplied from line 2 to the first reaction zone A. In this case, the C4 hydrocarbons are in line 1
Water and TBA are supplied through lines 7 and 9, and a part of the TBA aqueous solution distilled and separated from distillation zone D is supplied through lines 7 and 9.
The solution is then led to a TBA aqueous solution storage tank F, where water is supplied from line 10 to form a TBA aqueous solution with a predetermined composition, and the solution is made to join line 2 via line 11. The reaction mixture consisting of TBA, unreacted C4 hydrocarbon and water obtained by reaction in the first reaction zone A is
Water is extracted from line 3, and water is supplied from line 4.
After mixing, it is fed to the second reaction zone C via line 5. The mixed mixture consisting of TBA, unreacted C4 hydrocarbon and water obtained by the reaction in the second reaction zone C is
It is fed via line 6 to distillation zone D. In distillation zone D, unreacted C 4 hydrocarbons and TBA aqueous solution are separated. A portion of the separated TBA aqueous solution is discharged to the outside of the system via lines 7 and 8. The other part is supplied to the first reaction zone A through lines 7, 9, 11, and 2 with the water content adjusted as described above. A part of the unreacted C 4 hydrocarbons distilled and separated from distillation zone D is circulated through lines 12 and 13, and the other part is discharged to the outside of the system through lines 12 and 14.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の1例を示すプロセスフロー図
である。第2図は比較例のプロセスフロー図であ
る。第3図はTBA−水−C4炭化水素の3成分系
における組成を表わす三角図である。 A……第1反応帯域、B……蒸留帯域、C……
第2反応帯域。
FIG. 1 is a process flow diagram showing one example of the present invention. FIG. 2 is a process flow diagram of a comparative example. FIG. 3 is a triangular diagram showing the composition of a ternary system of TBA-water- C4 hydrocarbon. A...First reaction zone, B...Distillation zone, C...
Second reaction zone.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 イソブチレン又はイソブチレン含有炭化水素
と水とを陽イオン交換樹脂の存在下に反応させて
第3級ブチルアルコールを製造する方法におい
て、第1反応帯域においてイソブチレン又はイソ
ブチレン含有炭化水素と水とを陽イオン交換樹脂
の存在下に反応させて第3級ブチルアルコール、
未反応イソブチレン又は未反応イソブチレン含有
炭化水素及び水からなる反応混合物を得る工程、
該反応混合物を蒸留帯域において未反応イソブチ
レン又は未反応イソブチレン含有炭化水素と第3
級ブチルアルコール水溶液とに分離する工程、該
分離された未反応イソブチレン又は未反応イソブ
チレン含有炭化水素と水とを第2反応帯域におい
て陽イオン交換樹脂の存在下に反応させて第3級
ブチルアルコール、未反応イソブチレン又は未反
応イソブチレン含有炭化水素及び水からなる反応
混合物を得る工程、及び該分離された第3級ブチ
ルアルコール水溶液の一部を第1反応帯域及び/
又は第2反応帯域に供給する工程を含み、この
際、第1反応帯域及び第2反応帯域の各々の原料
供給口付近の第3級ブチルアルコール−水−イソ
ブチレン又はイソブチレン含有炭化水素混合物が
均一相となるような組成とし、かつ、第2反応帯
域に供給する第3級ブチルアルコール−水−イソ
ブチレン又はイソブチレン含有炭化水素混合溶液
中のイソブチレン又はイソブチレン含有炭化水素
の濃度を、第1反応帯域に供給する第3級ブチル
アルコール−水−イソブチレン又はイソブチレン
含有炭化水素混合溶液中のイソブチレン又はイソ
ブチレン含有炭化水素の濃度よりも高く維持する
ことを特徴とする第3級ブチルアルコールの製造
方法。
1. In a method for producing tertiary butyl alcohol by reacting isobutylene or an isobutylene-containing hydrocarbon and water in the presence of a cation exchange resin, in the first reaction zone, isobutylene or an isobutylene-containing hydrocarbon and water are reacted with cations. tertiary butyl alcohol by reaction in the presence of an exchange resin;
obtaining a reaction mixture consisting of unreacted isobutylene or an unreacted isobutylene-containing hydrocarbon and water;
The reaction mixture is combined with unreacted isobutylene or unreacted isobutylene-containing hydrocarbon in a distillation zone.
a step of separating the separated unreacted isobutylene or unreacted isobutylene-containing hydrocarbon and water in the presence of a cation exchange resin in a second reaction zone to produce tertiary butyl alcohol, A step of obtaining a reaction mixture consisting of unreacted isobutylene or a hydrocarbon containing unreacted isobutylene and water, and transferring a portion of the separated aqueous tertiary butyl alcohol solution to a first reaction zone and/or
or a step of supplying the mixture to the second reaction zone, in which the tertiary butyl alcohol-water-isobutylene or isobutylene-containing hydrocarbon mixture near the raw material supply ports of each of the first reaction zone and the second reaction zone is in a homogeneous phase. The composition is such that the concentration of isobutylene or isobutylene-containing hydrocarbon in the tertiary butyl alcohol-water-isobutylene or isobutylene-containing hydrocarbon mixed solution supplied to the second reaction zone is supplied to the first reaction zone. A method for producing tertiary butyl alcohol, which comprises maintaining the concentration of isobutylene or isobutylene-containing hydrocarbon higher than the concentration of isobutylene or isobutylene-containing hydrocarbon in the tertiary butyl alcohol-water-isobutylene or isobutylene-containing hydrocarbon mixed solution.
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