JPH04338349A - Method of preparing ether - Google Patents

Method of preparing ether

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JPH04338349A
JPH04338349A JP3107393A JP10739391A JPH04338349A JP H04338349 A JPH04338349 A JP H04338349A JP 3107393 A JP3107393 A JP 3107393A JP 10739391 A JP10739391 A JP 10739391A JP H04338349 A JPH04338349 A JP H04338349A
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JP
Japan
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catalyst
metal oxide
alcohol
resin
raw material
Prior art date
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Application number
JP3107393A
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Japanese (ja)
Inventor
Mohsen N Harandi
モーセン・ナディミ・ハランディ
Hartley Owen
ハートリー・オーエン
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ExxonMobil Oil Corp
Original Assignee
Mobil Oil Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To produce a high purity asymmetric tertiary alkyl ethers each of which is useful as an additive for enhancing the octane number of gasoline contg. 5-10C hydrocarbons, such as methyl tertiary butyl ether, tertiary amyl methyl ether, or the like, in a high yield by using a multistage process and reducing the deterioration of a catalyst employed for the process.
CONSTITUTION: This production comprises: allowing a C4 + hydrocarbon raw material 1 containing isoalkenes, together with an aliphatic alcohol 3 to contact with portions 2 and 4 of an inorganic metal oxide catalyst under conditions sufficient to perform partial etherification of the isoalkenes; and thereafter, allowing a mixture 7 of the resulting ethers, unreacted alcohol and unreacted alkenes to contact with a resinous catalyst in a distillation column 6 that contains the resinous catalyst preferably in plural fixed bed contact-distillation regions, under conditions sufficient to substantially complete etherification of the isoalkenes, to recover a C5 + tertiary alkyl ether product 11 and to produce the objective high purity asymmetric tertiary alkyl ethers in high yields. At this time, in order to remove coke and impurities from the metal oxide catalyst and to restore the catalyst activity, periodical regeneration of the metal oxide catalyst is desired.
COPYRIGHT: (C)1992,JPO

Description

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

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、非対象3級エーテルを
高収率高純度で製造する多段法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multistage process and apparatus for producing asymmetric tertiary ethers in high yield and purity.

【0002】0002

【従来の技術】ガソリンのオクタン性能を、テトラエチ
ル鉛およびベンゼンのような有害な成分を添加すること
なく改善することは望ましいことである。オクタン価を
高める為に低分子量非対象エーテル、たとえばMTBE
(メチル3級ブチルエーテル)およびTAME(3級ア
ミルメチルエーテル)をC5〜C10炭化水素含有ガソ
リン製品に添加できることが見い出されている。MTB
Eのリサーチオクタン価(RON)は115〜135と
示され、そのモータオクタン価(MON)は98〜11
0とされ、またそのブレンドオクタン価[(RON+M
ON)/2]は106〜122.5である。ブレンドオ
クタン価は、MTBE濃度が下がるとおよび基礎燃料の
飽和物濃度が増すと、上昇する。
BACKGROUND OF THE INVENTION It would be desirable to improve the octane performance of gasoline without adding harmful components such as tetraethyl lead and benzene. Low molecular weight non-target ethers such as MTBE to increase octane number.
It has been found that TAME (methyl tertiary butyl ether) and TAME (tertiary amyl methyl ether) can be added to C5-C10 hydrocarbon containing gasoline products. MTB
The E's research octane number (RON) is indicated as 115-135, and its motor octane number (MON) is 98-11.
0, and its blend octane number [(RON+M
ON)/2] is 106 to 122.5. Blend octane number increases as the MTBE concentration decreases and as the base fuel saturates concentration increases.

【0003】従来のエーテル化方法は、触媒として、巨
大網状(マクロレティキュラー)カチオン交換樹脂、た
とえば水素型アンバーリスト(Amberlyst)1
5を用いている。樹脂触媒は、高い転化率を与えるが、
高温(約90℃以上)には適していない。過熱されると
、樹脂触媒はスルホン酸および硫酸を放出する。加えて
、樹脂触媒から酸物質を洗い出すと、たとえ通常の操作
温度であっても、逆反応、すなわちエーテル生成物の出
発物質への分解が、エーテル生成物の蒸留時に起こる。 これにより、全収率が著しく減少する。更に、樹脂触媒
は、硫黄、有機窒素、金属および水のような物質により
被毒しやすい。樹脂触媒は、再生時に活性損失を受けや
すい。
Conventional etherification processes use macroreticular cation exchange resins, such as hydrogen-type Amberlyst 1, as catalysts.
5 is used. Resin catalysts give high conversion rates, but
Not suitable for high temperatures (approximately 90°C or higher). When overheated, the resin catalyst releases sulfonic acid and sulfuric acid. In addition, upon washing out the acid material from the resin catalyst, even at normal operating temperatures, a reverse reaction, ie, decomposition of the ether product into starting materials, occurs during distillation of the ether product. This significantly reduces the overall yield. Additionally, resin catalysts are susceptible to poisoning by substances such as sulfur, organic nitrogen, metals, and water. Resin catalysts are susceptible to activity loss during regeneration.

【0004】従来のエーテル化方法は、通常、90℃以
下の温度、約14.6バール(200psig)の圧力
で、液相で行なわれる。平衡は、低温で有利であるが、
反応速度は、著しく遅くなる。また、許容できる選択率
を達成するには、過剰のメタノールが必要であると考え
られる。
Conventional etherification processes are typically carried out in the liquid phase at temperatures below 90° C. and pressures of about 14.6 bar (200 psig). Equilibrium is favored at low temperatures, but
The reaction rate becomes significantly slower. It is also believed that an excess of methanol is required to achieve acceptable selectivity.

【0005】高選択率でイソオレフィンおよびアルコー
ル出発物質からエーテルに転化する為に、酸性中間孔ゼ
オライト触媒を使用することが知られている。そのよう
なゼオライトの例は、ZSM−4、ZSM−5、ZSM
−11、ZSM−12、ZSM−23、ZSM−35、
ZSM−50およびゼオライトベータである。樹脂触媒
に比べて低い酸性度の故に、望ましい転化速度を達成す
るには、ゼオライトの場合、より高い反応温度が必要と
なる。ゼオライト触媒は、樹脂触媒よりもはるかに熱安
定であり、メタノール対イソブテン比に影響されず、酸
性流出物を出さず、容易にかつ迅速に再生できる。
It is known to use acidic intermediate pore zeolite catalysts to convert isoolefins and alcohol starting materials to ethers with high selectivity. Examples of such zeolites are ZSM-4, ZSM-5, ZSM
-11, ZSM-12, ZSM-23, ZSM-35,
ZSM-50 and Zeolite Beta. Due to their lower acidity compared to resin catalysts, higher reaction temperatures are required for zeolites to achieve the desired conversion rates. Zeolite catalysts are much more thermally stable than resin catalysts, are not affected by methanol to isobutene ratio, do not produce acidic effluents, and can be easily and quickly regenerated.

【0006】[0006]

【発明の開示】本発明によれば、イソアルケンを含むC
4+炭化水素原料から非対象3級アルキルエーテルを製
造する方法は、該原料を脂肪族アルコールと共に、イソ
アルケンの部分エーテル化を行う条件下に、無機金属酸
化物触媒と接触させ、得られたエーテル、未反応アルコ
ールおよび未反応アルケンの混合物を、イソアルケンの
エーテル化を実質的に完結するような条件下に、酸性樹
脂触媒と接触させ、C5+3級アルキルエーテル生成物
を回収することを含んでなる。
DISCLOSURE OF THE INVENTION According to the present invention, C
A method for producing a non-target tertiary alkyl ether from a 4+ hydrocarbon raw material is to contact the raw material with an aliphatic alcohol and an inorganic metal oxide catalyst under conditions for partial etherification of an isoalkene, and the resulting ether, contacting the mixture of unreacted alcohol and unreacted alkene with an acidic resin catalyst under conditions to substantially complete etherification of the isoalkene and recovering a C5+ tertiary alkyl ether product.

【0007】好ましくは、コークスおよび原料不純物を
除去し、かつ触媒活性を回復する為に、周期的に金属酸
化物触媒を再生する。該混合物を、複数の固定床接触−
蒸留領域中に樹脂触媒を含む蒸留カラム中で、樹脂触媒
と接触させるのが、更に好ましい。
Preferably, the metal oxide catalyst is periodically regenerated to remove coke and feed impurities and to restore catalyst activity. The mixture is subjected to multiple fixed bed contact-
More preferably, the contact with the resin catalyst is carried out in a distillation column containing the resin catalyst in the distillation zone.

【0008】原料およびアルコールは、製造と再生との
間で切り替えられるように運転可能に接続された複数の
固定床反応器の1つのおいて、金属酸化物触媒と接触で
きる。あるいは、原料およびアルコールは、金属酸化物
触媒の流動床と接触させることもでき、該床からは、触
媒の一部を取り出し、再生し、床に戻すことができる。 原料およびアルコールは、スラリー型反応器中で触媒と
接触させてもよい。いずれの形式の反応器が用いられよ
うとも、原料およびアルコールは、各後続の領域が先の
領域の温度よりも少なくとも5℃低い温度に保たれてい
る少なくとも2つの連続した反応領域中で金属酸化物触
媒と接触されてよい。
The feedstock and alcohol can be contacted with the metal oxide catalyst in one of a plurality of fixed bed reactors operably connected to switch between production and regeneration. Alternatively, the feedstock and alcohol can be contacted with a fluidized bed of metal oxide catalyst from which a portion of the catalyst can be removed, regenerated, and returned to the bed. The feedstock and alcohol may be contacted with the catalyst in a slurry type reactor. Whichever type of reactor is used, the feedstock and alcohol are subjected to metal oxidation in at least two consecutive reaction zones, each successive zone being maintained at a temperature at least 5° C. lower than the temperature of the previous zone. may be contacted with a catalyst.

【0009】樹脂触媒が蒸留カラム中で用いられる場合
、反応は、部分エーテル化を行う温度よりも10〜30
℃低い温度において行われる。有利には、回収されたエ
ーテル生成物は、分溜によりさらに精製される。金属酸
化物触媒の再生は、371〜538℃で、水素流による
ストリッピングにより行うことができる。
When a resin catalyst is used in a distillation column, the reaction is carried out at a temperature of 10-30°C above the temperature at which the partial etherification takes place.
It is carried out at a lower temperature. Advantageously, the recovered ether product is further purified by fractional distillation. Regeneration of the metal oxide catalyst can be carried out by stripping with a stream of hydrogen at 371-538°C.

【0010】  金属酸化物触媒は、中間孔ゼオライト
、特に、ZSM−5、ZSM−11、ZSM−50また
はゼオライトベータの構造を持つゼオライトを含んでな
るのが好ましい。樹脂触媒は、好ましくは、高分子スル
ホン酸樹脂、たとえば巨大網状ポリスチレンスルホン酸
樹脂を含んでなる。本発明の重要な特徴は、部分エーテ
ル化工程中に、反応体から、ブタジエン、イソプレン、
シクロペンンタジエン、ならびに/もしくはN、Al、
Fe、Naおよび/またはMgを含む不純物を除去する
ことである。
Preferably, the metal oxide catalyst comprises an intermediate pore zeolite, in particular a zeolite with the structure ZSM-5, ZSM-11, ZSM-50 or zeolite beta. The resin catalyst preferably comprises a polymeric sulfonic acid resin, such as a macroreticular polystyrene sulfonic acid resin. An important feature of the invention is that during the partial etherification step, butadiene, isoprene,
cyclopentadiene, and/or N, Al,
The purpose is to remove impurities containing Fe, Na and/or Mg.

【0011】好ましい態様では、原料が、主としてC4
+炭化水素から成り、イソブテンを含み、イソブテンが
、原料の少なくとも10重量%を占める。しかし、原料
のイソアルケン成分は、より高級なアルケン、たとえば
イソアミレンであってもよい。通常、脂肪族アルコール
は、メタノール、エタノールまたはイソプロパノールで
あり、部分エタノール化条件は、液相での操作を含む。
In a preferred embodiment, the raw material is primarily C4
+ hydrocarbons, including isobutene, which accounts for at least 10% by weight of the feedstock. However, the isoalkene component of the feedstock may also be a higher alkene, such as isoamylene. Typically the aliphatic alcohol is methanol, ethanol or isopropanol and the partial ethanolization conditions involve operation in the liquid phase.

【0012】本発明の一要旨では、イソアルケンを含む
混合C4+オレフィン性炭化水素原料をエーテル化する
多段方法を提供する。多段方法は、オレフィン性原料お
よび脂肪族アルコールを、第1の反応段階において部分
エーテル化条件下に、再生可能な金属酸化物酸性固体触
媒と接触させて、イソアルケンの大部分をC5+3級ア
ルキルエーテルに転化することを含む。反応流出物は、
第1段階から回収され、エーテル生成物、未反応アルキ
ルおよびイソアルケン含有未反応オレフィンを含む反応
流出物を得る。第1段階からの反応流出物を、第2段階
において、複数の固定床接触−蒸留領域中に固体酸性樹
脂エーテル化触媒を含む接触蒸留カラムに供給する。第
2段階では、イソアルケンのエーテル化が実質的に完全
に行なわれる。C5+エーテルを含む液体生成物が、接
触蒸留カラムから回収される。
[0012] In one aspect of the present invention, a multi-stage process for etherifying mixed C4+ olefinic hydrocarbon feedstocks containing isoalkenes is provided. The multi-stage process involves contacting the olefinic feedstock and the aliphatic alcohol with a renewable metal oxide acidic solid catalyst under partial etherification conditions in a first reaction step to convert the majority of the isoalkenes to C5+ tertiary alkyl ethers. Including converting. The reaction effluent is
A reaction effluent is recovered from the first stage and contains ether product, unreacted alkyl and isoalkene containing unreacted olefins. The reaction effluent from the first stage is fed in a second stage to a catalytic distillation column containing a solid acidic resin etherification catalyst in multiple fixed bed catalytic distillation zones. In the second stage, the etherification of the isoalkene is substantially complete. A liquid product containing C5+ ether is recovered from the catalytic distillation column.

【0013】第1段階の固体触媒は、原料不純物および
コークスを除去し、かつ酸活性を回復する為に再生でき
る。再賦活された触媒は、更にエーテルの生産を続ける
為に第1段階へ戻される。ZSM−5のような金属酸化
物触媒の再生は、汚染された酸性樹脂触媒の精製よりも
、コスト的に非常に有効である。
The first stage solid catalyst can be regenerated to remove feed impurities and coke and restore acid activity. The reactivated catalyst is returned to the first stage for further ether production. Regeneration of metal oxide catalysts such as ZSM-5 is much more cost effective than purification of contaminated acidic resin catalysts.

【0014】図1は、本発明の好ましい態様のフロー図
であり、主要な装置ならびに反応物および生成物の流れ
を示している。
FIG. 1 is a flow diagram of a preferred embodiment of the invention, showing the main equipment and the flow of reactants and products.

【0015】好ましい態様において、本発明はMTBE
の製法を提供する。この製法では、選択率および収率が
増し、樹脂触媒の破壊が著しく減少される。2つの反応
領域が、直列に配置される。第1の反応領域は、固体結
晶性中間孔メタロシリケート触媒粒子を含む。第2の反
応領域は、酸性樹脂触媒を含む。メタノールおよびイソ
ブテン含有C4+炭化水素を含む混合原料を、第1の反
応領域においてエーテル化条件下に、固体触媒粒子と接
触させて、MTBEおよび未反応原料を含む中間生成物
を得る。中間生成物は、第1の反応領域から取り出され
、第2の反応領域に送られて、エーテル化条件下に酸性
樹脂触媒と接触される。主要量のMTBEを含む生成物
は、第2の反応領域から取り出される。生成物を分溜し
て精製されたMTBEを得、これを回収する。
In a preferred embodiment, the present invention provides MTBE
Provides a manufacturing method. This process increases selectivity and yield and significantly reduces resin catalyst destruction. Two reaction zones are arranged in series. The first reaction zone includes solid crystalline mesoporous metallosilicate catalyst particles. The second reaction zone contains an acidic resin catalyst. A mixed feed comprising methanol and isobutene-containing C4+ hydrocarbons is contacted with solid catalyst particles under etherification conditions in a first reaction zone to obtain an intermediate product comprising MTBE and unreacted feed. The intermediate product is removed from the first reaction zone and sent to the second reaction zone where it is contacted with an acidic resin catalyst under etherification conditions. A product containing a major amount of MTBE is removed from the second reaction zone. The product is fractionated to obtain purified MTBE, which is recovered.

【0016】本発明の好ましい方法は、更に、原料との
オンライン接触から第1の反応領域を外し、固体触媒粒
子を第1の反応領域で再生し、第1の反応領域に原料を
再度添加することを含む。好ましい固体酸性触媒粒子は
、ZSM−5、ZSM−11、ZSM−50またはゼオ
ライトベータから選択されるアルミノシリケートゼオラ
イトである。混合オレフィン性原料は多くの不純物を含
むので、「メロックス」(Merox)装置における処
理および水洗の後でも、固体酸性ゼオライト触媒は、原
料とのオンライン接触の後には非常に汚染される。ゼオ
ライト粒子に吸着される不純物には、窒素化合物、金属
(たとえば、Al、Fe、NaおよびMg)、オレフィ
ン(たとえばイソプレンおよびシクロペンダジエン)の
オリゴマーおよびジオレフィンなどが含まれる。ジオレ
フィン化合物および他の関連する炭化水素は、触媒粒子
の表面または隙間にコークスとして堆積する。従って、
第1の反応領域において、エーテルの生産と平行して原
料不純物を除去し、混合酸化物触媒が、ガード床として
作用して下流の樹脂触媒の汚染を防止することは、本発
明の重要な利点である。
The preferred method of the invention further comprises removing the first reaction zone from on-line contact with the feedstock, regenerating the solid catalyst particles in the first reaction zone, and re-adding the feedstock to the first reaction zone. Including. Preferred solid acidic catalyst particles are aluminosilicate zeolites selected from ZSM-5, ZSM-11, ZSM-50 or zeolite beta. Since mixed olefinic feedstocks contain many impurities, even after treatment and water washing in a "Merox" unit, the solid acidic zeolite catalysts are highly contaminated after on-line contact with the feedstocks. Impurities adsorbed on the zeolite particles include nitrogen compounds, metals (eg, Al, Fe, Na, and Mg), oligomers of olefins (eg, isoprene and cyclopendadiene), diolefins, and the like. Diolefin compounds and other related hydrocarbons are deposited as coke on the surfaces or interstices of the catalyst particles. Therefore,
An important advantage of the present invention is that in the first reaction zone, feed impurities are removed in parallel with ether production, and the mixed oxide catalyst acts as a guard bed to prevent contamination of the downstream resin catalyst. It is.

【0017】第1の反応領域は、好ましくは、製造モー
ドと再生モードとの間で交互に切り替られるように運転
可能に接続された複数の固定床反応器を含む。従って、
連続操作は、触媒再生の為に固定床を製造から外さなけ
ればならない時も、維持される。本発明の方法の1つの
態様において、第1の反応領域は、少なくとも3つの接
触固定床反応器を含み、その2つは、常時運転されてい
る。従って、イソオレフィン含有原料およびアルコール
は、第1の反応領域において、連続的に酸性中間孔ゼオ
ライト触媒と接触する。
The first reaction zone preferably includes a plurality of fixed bed reactors operably connected to be alternately switched between production mode and regeneration mode. Therefore,
Continuous operation is maintained even when the fixed bed must be removed from production for catalyst regeneration. In one embodiment of the process of the invention, the first reaction zone includes at least three catalytic fixed bed reactors, two of which are in operation at all times. Thus, the isoolefin-containing feedstock and alcohol are continuously contacted with the acidic intermediate pore zeolite catalyst in the first reaction zone.

【0018】別の態様では、第1の反応領域は、固定床
ではなく、移動床、スラリー、流動床または沸騰床のよ
うな反応器を含んでいてよい。酸性ゼオライト触媒を含
む反応器の数および形式は、製品収率および全体のエネ
ルギー消費を最適にするように調節することができる。
In another embodiment, the first reaction zone may include a reactor such as a moving bed, slurry, fluidized bed or ebullated bed rather than a fixed bed. The number and type of reactors containing the acidic zeolite catalyst can be adjusted to optimize product yield and overall energy consumption.

【0019】触媒の再生は、汚れたゼオライト触媒粒子
を、少なくとも主要量の不純物を触媒粒子から除去する
のに十分な温度および圧力条件下に再生領域において、
酸素または酸素含有気体と接触させることにより行うこ
とができる。典型的な酸化再生条件は、371〜510
℃(700〜950°F)および1〜14.6バール(
0〜200psig)である。別の態様では、371〜
538℃(700〜1000°F)で、熱い水素流によ
るストリッピングにより、ゼオライト触媒粒子を再生す
ることができる。水素ストリッピングによれば、水の形
成に起因する酸化再生条件で起こる「スチーミング」に
よる触媒の不活性化の問題を避けられる。
Catalyst regeneration comprises removing the contaminated zeolite catalyst particles in a regeneration zone under conditions of temperature and pressure sufficient to remove at least a major amount of impurities from the catalyst particles.
This can be carried out by contacting with oxygen or an oxygen-containing gas. Typical oxidative regeneration conditions are 371-510
°C (700-950 °F) and 1-14.6 bar (
0-200 psig). In another aspect, 371-
The zeolite catalyst particles can be regenerated by stripping with a hot stream of hydrogen at 538°C (700-1000°F). Hydrogen stripping avoids the problem of catalyst deactivation due to "steaming" that occurs under oxidative regeneration conditions due to water formation.

【0020】ゼオライト触媒粒子は、容易に再生される
ので、混合オレフィン性原料はかなりの量の不純物を含
んでいてよい。所望により、原料の水洗工程を省略する
ことができる。従って、品質の低いイソブテン含有原料
も、樹脂触媒エーテル化反応で使用することができる。
Since the zeolite catalyst particles are easily regenerated, the mixed olefinic feedstock may contain significant amounts of impurities. If desired, the step of washing the raw materials with water can be omitted. Therefore, isobutene-containing feedstocks of low quality can also be used in resin-catalyzed etherification reactions.

【0021】第2の反応領域は、酸性樹脂触媒を含み、
好ましくは樹脂触媒は、巨大網状ポリスチレンスルホン
酸樹脂触媒である。好ましい態様では、第2の反応領域
は、蒸留カラムの上半分に位置する複数の固定床接触−
蒸留装置中にポリスチレンスルホン酸樹脂触媒を含む接
触蒸留カラムを有する。反応領域カラムは、好ましくは
、第1の反応領域の温度よりも約10〜30℃低い温度
で操作される。
[0021] The second reaction zone contains an acidic resin catalyst;
Preferably the resin catalyst is a macroreticular polystyrene sulfonic acid resin catalyst. In a preferred embodiment, the second reaction zone comprises a plurality of fixed bed contacts located in the upper half of the distillation column.
The distillation apparatus has a catalytic distillation column containing a polystyrene sulfonic acid resin catalyst. The reaction zone column is preferably operated at a temperature about 10-30° C. lower than the temperature of the first reaction zone.

【0022】他の態様では、第2の反応領域は接触蒸留
カラムではなく、単独または複数の反応器であってよい
。反応器の形状は、どのようなものでもよく、たとえば
固定床、攪拌スラリー(米国特許第3,940,450
号参照)、スイングまたは沸騰床であってよい。当業者
に受け入れられるあらゆる所望の反応器形状を採用でき
る。たとえば、酸性樹脂触媒は、再生可能なエーテル化
触媒に従って使用できる。好ましい態様では、樹脂触媒
は、アンバーリスト15である。
In other embodiments, the second reaction zone may be a reactor or reactors rather than a catalytic distillation column. The reactor may be of any shape, such as fixed bed, stirred slurry (U.S. Pat. No. 3,940,450), etc.
(see issue), swing or boiling beds. Any desired reactor geometry acceptable to those skilled in the art can be employed. For example, acidic resin catalysts can be used in accordance with renewable etherification catalysts. In a preferred embodiment, the resin catalyst is Amberlyst 15.

【0023】一面から見れば本発明は、従来の方法に、
オレフィンおよびアルコール反応体を液相で部分エーテ
ル化条件下に、酸化的に再生可能な固体酸性触媒粒子に
接触させる予備工程を加えて、3級アルキルエーテルな
らびに未反応オレフィンおよびアルコールを含む中間生
成物を得るものと見なすことができよう。この中間生成
物は、触媒活性を低下させる不純物を実質的に含まず、
常套の加工工程に送られる。
[0023] Viewed from one aspect, the present invention has the following advantages over the conventional method:
With the addition of a preliminary step of contacting the olefin and alcohol reactants in the liquid phase under partial etherification conditions with oxidatively regenerable solid acidic catalyst particles, intermediate products containing tertiary alkyl ethers and unreacted olefins and alcohols are produced. It can be seen as obtaining. This intermediate product is substantially free of impurities that reduce catalyst activity;
Sent to routine processing.

【0024】好ましいアルコールはメタノールであるが
、異なるエーテル生成物を得るには、エタノールまたは
イソプロパノールを用いることもできる。低分子量アル
コールの混合物を用いることも本発明に包含される。 イソブテンが好ましい炭化水素原料であるが、他のイソ
オレフィン、たとえば3−メチル−2−ブテンも本発明
の方法によりエーテル化できる。
The preferred alcohol is methanol, but ethanol or isopropanol can also be used to obtain different ether products. The use of mixtures of low molecular weight alcohols is also encompassed by the invention. Although isobutene is the preferred hydrocarbon feedstock, other isoolefins such as 3-methyl-2-butene can also be etherified by the process of the invention.

【0025】本発明の本発明を実施する為の新規な装置
は、オレフィンおよびアルコールを含んだ混合原料を受
容する入口手段、固体酸性中間孔ゼオライト触媒粒子を
含む反応器システム、およびエーテルおよび未反応原料
を含む中間生成物を取り出す出口手段を含んでなる第1
反応領域を有する。更に該装置は、取り出された中間生
成物を受容する入口手段、複数の固定床接触−蒸留領域
に固体酸性樹脂エーテル化触媒を含む接触蒸留カラム、
およびエーテル化最終生成物を取り出す出口手段を含ん
でなる第2反応領域を有する。また、装置には、中間生
成物を第1反応領域から第2反応領域に輸送する手段も
備えられる。
The novel apparatus for carrying out the present invention comprises an inlet means for receiving a mixed feed containing an olefin and an alcohol, a reactor system containing solid acidic intermediate pore zeolite catalyst particles, and an ether and an unreacted zeolite catalyst. a first comprising outlet means for removing intermediate product including raw materials;
It has a reaction area. The apparatus further includes an inlet means for receiving the withdrawn intermediate product, a catalytic distillation column containing a solid acidic resin etherification catalyst in a plurality of fixed bed catalytic-distillation zones;
and a second reaction zone comprising outlet means for removing the etherified final product. The apparatus also includes means for transporting the intermediate product from the first reaction zone to the second reaction zone.

【0026】図面を参照して説明すると、不純物を含み
得る予備洗浄されたライン1からのC4+炭化水素原料
を、ライン3からの低分子量アルコール原料と合わせる
。合わせられた流れは、ライン12を介して反応領域2
に入る。再生可能な固体金属酸化物酸性触媒、たとえば
ZSM−5が、反応領域2に含まれている。混合アルコ
ール/C4+炭化水素原料は、反応領域2中、所定の温
度および圧力反応条件で固体触媒と接触され、少なくと
も部分的にMTBEに転化される。原料に含まれる不純
物は、固体酸性触媒により、部分的に転化された原料か
ら効果的に除去される。
Referring to the drawings, a precleaned C4+ hydrocarbon feed from line 1, which may contain impurities, is combined with a low molecular weight alcohol feed from line 3. The combined flow passes through line 12 to reaction zone 2.
to go into. A renewable solid metal oxide acidic catalyst, such as ZSM-5, is included in reaction zone 2. The mixed alcohol/C4+ hydrocarbon feed is contacted with a solid catalyst in reaction zone 2 at predetermined temperature and pressure reaction conditions and is at least partially converted to MTBE. Impurities contained in the feedstock are effectively removed from the partially converted feedstock by the solid acid catalyst.

【0027】MTBE、未反応C4+炭化水素およびア
ルコールを含む第1の中間生成物は、ライン5から反応
領域4に入る前に冷却される。反応領域4は、再生可能
な固体金属酸化物酸性触媒、たとえばZSM−5を含む
。第1の中間生成物は、エーテル化条件下に固体触媒に
接触され、MTBEを得る。第1中間生成物に含まれる
あらゆる不純物は、固体触媒に吸着される。
The first intermediate product containing MTBE, unreacted C4+ hydrocarbons and alcohol is cooled before entering reaction zone 4 from line 5. Reaction zone 4 contains a renewable solid metal oxide acidic catalyst, such as ZSM-5. The first intermediate product is contacted with a solid catalyst under etherification conditions to obtain MTBE. Any impurities contained in the first intermediate product are adsorbed onto the solid catalyst.

【0028】反応領域2および4両方における固体酸性
触媒の再生は、当該技術分野で周知の方法により行なわ
れる。一連のスイング反応器を使用することができ、汚
染され不活性化された触媒を含む反応器を方法から外し
、直ちに、活性な触媒を含む反応器に切り替えることで
きる。反応領域2および4は、直列に配列された接触固
定床反応器であっても、または単独の移動床、スラリー
または沸騰床反応領域に結合されてもよい。触媒物質、
好ましくはZSM−5は、酸素または酸素含有気体と高
温で接触することにより再生することができる。
Regeneration of the solid acidic catalyst in both reaction zones 2 and 4 is accomplished by methods well known in the art. A series of swing reactors can be used, with reactors containing contaminated and deactivated catalyst removed from the process and immediately switched to reactors containing active catalyst. Reaction zones 2 and 4 may be catalytic fixed bed reactors arranged in series or may be combined into a single moving bed, slurry or ebullated bed reaction zone. catalytic material,
Preferably, ZSM-5 can be regenerated by contacting with oxygen or an oxygen-containing gas at elevated temperatures.

【0029】MTBEならびに未反応C4+炭化水素お
よびアルコールを含む第2中間生成物は、反応領域4か
ら取り出され、ライン7を介して接触蒸留カラム6に送
られる。好ましい態様では、第2中間生成物の温度は、
蒸留カラムに入る前に下げられる。蒸留カラム6では、
未反応C4+炭化水素およびアルコールの実質的部分が
、ポリスチレンスルホン酸樹脂触媒、たとえばアンバー
リスト15によりMTBEに転化される。樹脂触媒上で
のエーテル化は、好ましくは約37〜75℃の温度およ
び約1.66〜24.8バール(10〜350psig
)の圧力で行なわれる。好ましい態様では、酸性樹脂触
媒は、エーテルを安定化するのに使用される脱ブタンカ
ラムの精溜部分に配される。MTBEを含む生成物は、
蒸留カラム6からライン11を介して取り出すことがで
きる。
A second intermediate product comprising MTBE and unreacted C4+ hydrocarbons and alcohol is removed from reaction zone 4 and sent via line 7 to catalytic distillation column 6. In a preferred embodiment, the temperature of the second intermediate product is
It is lowered before entering the distillation column. In distillation column 6,
A substantial portion of unreacted C4+ hydrocarbons and alcohols are converted to MTBE by a polystyrene sulfonic acid resin catalyst, such as Amberlyst 15. Etherification over a resin catalyst is preferably carried out at a temperature of about 37-75°C and about 10-350 psig
) pressure is applied. In a preferred embodiment, the acidic resin catalyst is placed in the rectification section of the debutanizer column used to stabilize the ether. Products containing MTBE are
It can be taken off from the distillation column 6 via line 11.

【0030】ポリスルホン酸樹脂触媒をエーテル化に用
いる時に共通する触媒の被毒について説明する。MTB
E樹脂触媒装置は、連続的に6箇月運転されるとする。 イソブテンを含んだ炭化水素原料を、MTBE反応器に
送る前に、メロックス装置により処理し、水洗する。6
箇月の間に転化率は93%から52%に低下する。分析
によると、樹脂触媒上に汚染物が見られる。主たる汚染
物は、窒素化合物であり、これは触媒不活性化の原因の
約60%を占める。不活性化樹脂触媒上の窒素濃度は、
約25×103ppmである。Al、Fe、Naおよび
Mgのような金属も不活性化の原因の約10%を占める
。このような金属源は、主として水洗塔である。不活性
化触媒上の金属濃度は、約15×102ppmである。
Poisoning of the polysulfonic acid resin catalyst, which is common when used for etherification, will be explained. MTB
It is assumed that the E-resin catalyst device is operated continuously for 6 months. The hydrocarbon feed containing isobutene is treated in a Merox unit and washed with water before being sent to the MTBE reactor. 6
The conversion rate drops from 93% to 52% over the course of a few months. Analysis shows contaminants on the resin catalyst. The main contaminants are nitrogen compounds, which account for about 60% of catalyst deactivation. The nitrogen concentration on the deactivated resin catalyst is
It is approximately 25×10 3 ppm. Metals such as Al, Fe, Na and Mg also account for about 10% of the passivation. Such metal sources are primarily water wash towers. The metal concentration on the deactivated catalyst is approximately 15 x 102 ppm.

【0031】第3の型の不純物はコークスである。コー
クスは、炭化水素原料中のシクロペンダジエンおよびイ
ソプレンのような成分の存在に起因して、樹脂触媒上に
形成される。特にジオレフィン系C5炭化水素含量を制
御するには、原料を連続的にモニタする必要がある。本
発明の方法の利点の1つは、コークスの形成が主として
ゼオライト触媒上で起こることである。従って、ゼオラ
イト触媒の酸化的再生または水素ストリッピングにより
、エーテル化触媒からコークスおよび非金属汚染物を効
果的に除去することができる。
A third type of impurity is coke. Coke is formed on the resin catalyst due to the presence of components such as cyclopendadiene and isoprene in the hydrocarbon feedstock. In particular, controlling the diolefinic C5 hydrocarbon content requires continuous monitoring of the feedstock. One of the advantages of the process of the invention is that the coke formation occurs primarily over the zeolite catalyst. Therefore, oxidative regeneration or hydrogen stripping of the zeolite catalyst can effectively remove coke and non-metallic contaminants from the etherification catalyst.

【0032】水洗された炭化水素原料中の主たる汚染物
はアセトンおよびニトリルであることが分かった。たと
えば、原料サンプルは、190ppmのアセトン、3p
pmのアセトニトリルおよび16ppmのプロピオニト
リルを含み得る。本発明の利点は、炭化水素原料を水洗
する必要がないことである。
The main contaminants in the water washed hydrocarbon feedstock were found to be acetone and nitriles. For example, the raw material sample contains 190 ppm acetone, 3p
pm of acetonitrile and 16 ppm of propionitrile. An advantage of the present invention is that there is no need to wash the hydrocarbon feedstock.

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

【図1】  本発明のエーテル化方法のフロー図である
FIG. 1 is a flow diagram of the etherification method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  イソアルケンを含むC4+炭化水素原
料から非対象3級アルキルエーテルを製造する方法であ
って、該原料を脂肪族アルコールと共に、イソアルケン
の部分エーテル化を行う条件下に、無機金属酸化物触媒
と接触させ、得られたエーテル、未反応アルコールおよ
び未反応アルケンの混合物を、イソアルケンのエーテル
化を実質的に完結するような条件下に、酸性樹脂触媒と
接触させ、C5+3級アルキルエーテル生成物を回収す
ることを含んでなる製法。
1. A method for producing a non-target tertiary alkyl ether from a C4+ hydrocarbon raw material containing an isoalkene, the raw material being combined with an aliphatic alcohol to form an inorganic metal oxide under conditions for partial etherification of the isoalkene. The resulting mixture of ether, unreacted alcohol, and unreacted alkene is contacted with an acidic resin catalyst under conditions to substantially complete etherification of the isoalkene to form a C5+ tertiary alkyl ether product. A manufacturing method comprising recovering.
【請求項2】  コークスおよび原料不純物を除去し、
かつ触媒活性を回復する為に、周期的に金属酸化物触媒
を再生する請求項1記載の製法。
[Claim 2] Remove coke and raw material impurities,
2. The method according to claim 1, wherein the metal oxide catalyst is periodically regenerated to restore catalytic activity.
【請求項3】  該混合物を、複数の固定床接触−蒸留
領域中に樹脂触媒を含む蒸留カラム中で、樹脂触媒と接
触させる請求項1または2に記載の製法。
3. A process according to claim 1, wherein the mixture is contacted with a resin catalyst in a distillation column containing the resin catalyst in a plurality of fixed bed contact-distillation zones.
【請求項4】  原料およびアルコールを、製造と再生
との間で切り替られるように運転可能に接続された複数
の固定床反応器の1つにおいて、金属酸化物触媒と接触
させる請求項1〜3のいずれかに記載の製法。
4. The feedstock and alcohol are contacted with the metal oxide catalyst in one of a plurality of fixed bed reactors operably connected to switch between production and regeneration. The manufacturing method described in any of the above.
【請求項5】  原料およびアルコールを、金属酸化物
触媒の流動床と接触させ、該床から触媒を取り出し、再
生し、床に戻すことができる請求項1〜3のいずれかに
記載の製法。
5. A process according to claim 1, wherein the raw material and the alcohol are brought into contact with a fluidized bed of metal oxide catalyst, from which the catalyst is removed, regenerated and returned to the bed.
【請求項6】  原料およびアルコールを、スラリー型
反応器中で触媒と接触させる請求項1〜3のいずれかに
記載の製法。
6. The method according to claim 1, wherein the raw material and alcohol are brought into contact with a catalyst in a slurry reactor.
【請求項7】  原料およびアルコールを、各後続の領
域が先の領域の温度よりも少なくとも5℃低い温度に保
たれている少なくとも2つの連続した反応領域中で金属
酸化物触媒と接触させる請求項1〜6のいずれかに記載
の製法。
7. The feedstock and alcohol are contacted with the metal oxide catalyst in at least two consecutive reaction zones, each successive zone being maintained at a temperature at least 5° C. lower than the temperature of the previous zone. 7. The manufacturing method according to any one of 1 to 6.
【請求項8】  反応を、該部分エーテル化を行う温度
よりも10〜30℃低い温度において、蒸留カラム中で
行う請求項3〜7のいずれかに記載の製法。
8. The process according to claim 3, wherein the reaction is carried out in a distillation column at a temperature 10 to 30° C. lower than the temperature at which the partial etherification is carried out.
【請求項9】  回収されたエーテル生成物を、分溜に
よりさらに精製する請求項1〜8のいずれかに記載の製
法。
9. A process according to claim 1, wherein the recovered ether product is further purified by fractional distillation.
【請求項10】  金属酸化物触媒を、371〜538
℃で、水素流によるストリッピングにより再生する請求
項2〜9のいずれかに記載の製法。
10. The metal oxide catalyst, 371 to 538
10. Process according to any of claims 2 to 9, characterized in that it is regenerated by stripping with a stream of hydrogen at <0>C.
【請求項11】  金属酸化物触媒が、中間孔ゼオライ
トを含んで成る請求項1〜10のいずれかに記載の製法
11. The method according to claim 1, wherein the metal oxide catalyst comprises an intermediate pore zeolite.
【請求項12】  ゼオライトが、ZSM−5、ZSM
−11、ZSM−50またはゼオライトベータの構造を
持つ請求項11記載の製法。
[Claim 12] The zeolite is ZSM-5, ZSM
-11, ZSM-50 or zeolite beta structure.
【請求項13】  樹脂が、高分子スルホン酸樹脂であ
る請求項1〜12のいずれかに記載の製法。
13. The method according to claim 1, wherein the resin is a polymeric sulfonic acid resin.
【請求項14】  樹脂が、巨大網状ポリスチレンスル
ホン酸樹脂である請求項13に記載の製法。
14. The method according to claim 13, wherein the resin is a giant reticular polystyrene sulfonic acid resin.
【請求項15】  該部分エーテル化工程中に、反応体
から、ブタジエン、イソプレン、シクロペンンタジエン
、ならびに/もしくはN、Al、Fe、Naおよび/ま
たはMgを含む不純物を除去する請求項1〜14のいず
れかに記載の製法。
15. During the partial etherification step, impurities comprising butadiene, isoprene, cyclopentadiene and/or N, Al, Fe, Na and/or Mg are removed from the reactants. 14. The manufacturing method according to any one of 14.
【請求項16】  該原料が、主としてC4+炭化水素
から成り、イソブテンを含む請求項1〜15のいずれか
に記載の製法。
16. The process according to claim 1, wherein the raw material consists primarily of C4+ hydrocarbons and contains isobutene.
【請求項17】  イソブテンが、該原料の少なくとも
10重量%を占める請求項16記載の製法。
17. The method of claim 16, wherein isobutene accounts for at least 10% by weight of the feedstock.
【請求項18】  原料が、イソアミレンを含む請求項
1〜17のいずれかに記載の製法。
18. The method according to claim 1, wherein the raw material contains isoamylene.
【請求項19】  脂肪族アルコールが、メタノール、
エタノールまたはイソプロパノールである請求項1〜1
8のいずれかに記載の製法。
19. The aliphatic alcohol is methanol,
Claims 1 to 1 which are ethanol or isopropanol.
8. The manufacturing method according to any one of 8.
【請求項20】  該部分エタノール化条件が、液相で
の操作を含む請求項1〜19のいずれかに記載の製法。
20. The method according to claim 1, wherein the partial ethanolization conditions include operation in a liquid phase.
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