KR100403387B1 - Process for preparing tertiary alkyl ethers from olefinic hydrocarbon feedstock - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차 알킬 에테르의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the preparation of tertiary alkyl ethers.

상기 방법은 촉매의 존재하에, C4내지 C7을 함유하는 포화 또는 단일 불포화 또는 다중 불포화 탄화수소를 함유하는 피드스톡을 다중 불포화 탄화수소에 대해 과량의 수소와 접촉시켜서 다중 불포화 탄화수소의 최소한 일부를 선택적으로 수소화시켜서, 불포화 탄화수소가 주로 단일 불포화 화합물로 이루어진 것인 변형된 탄화수소 피드스톡을 생성시키는 단계; 반응하지 않은 수소의 최소한 일부와 함께 변형된 탄화수소 피드스톡을 적어도 하나의 증류 컬럼을 포함하는 촉매 증류 반응기 시스템에 공급하는 단계; 피드스톡의 C4-7이소올레핀을 촉매의 존재하에 반응시켜서 3차 알킬 에테르를 생성시키는 단계; 반응 혼합물을 증류 컬럼에서 증류시키는 단계; 알킬 에테르, 및 증류의 바닥 생성물을 갖는 모든 비-반응 탄화수소를 회수하는 단계; 주로 포화 C4탄화수소 및 알칸올의 공비 혼합물을 함유하는, 증류의 천정 생성물을 배출시키는 단계, 및 컬럼에서 수소를 함유하는 기체상 증류의 양을 조절함에 의해 증류 컬럼의 압력을 실제로 일정하게 유지시키는 단계로 이루어진다.The process selectively contacts at least a portion of the polyunsaturated hydrocarbons by contacting feedstock containing saturated or monounsaturated or polyunsaturated hydrocarbons containing C 4 to C 7 with excess hydrogen to the polyunsaturated hydrocarbons in the presence of a catalyst. Hydrogenating to produce a modified hydrocarbon feedstock wherein the unsaturated hydrocarbon consists predominantly of monounsaturated compounds; Supplying the modified hydrocarbon feedstock with at least a portion of the unreacted hydrogen to a catalytic distillation reactor system comprising at least one distillation column; Reacting the C 4-7 isoolefin in the feedstock in the presence of a catalyst to produce a tertiary alkyl ether; Distilling the reaction mixture in a distillation column; Recovering all non-reacted hydrocarbons with alkyl ether, and bottom product of distillation; Evacuating the ceiling product of the distillation, which contains primarily an azeotropic mixture of saturated C 4 hydrocarbons and alkanols, and controlling the amount of gaseous distillation containing hydrogen in the column to substantially maintain the pressure in the distillation column. Consists of steps.

본 발명의 선택성 수소화 조작은 공급물 중에 함유된 디엔의 양은 0.5% 이하로 감소시키고, 또한 올레핀의 이성질화를 야기시켜서 반응성 올레핀의 양을 증가시킨다.The selective hydrogenation operation of the present invention reduces the amount of diene contained in the feed to 0.5% or less, and also causes isomerization of the olefins, thereby increasing the amount of reactive olefins.

Description

올레핀계 탄화수소 공급원료로부터 3차 알킬 에테르를 제조하는 방법Process for preparing tertiary alkyl ethers from olefinic hydrocarbon feedstock

본 발명은 특히 모터 연료 성분으로서 사용되는 3차 알킬 에테르 생성물을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 이들 생성물은 예를 들어 메틸 t-부틸 에테르, 에틸 t-부틸 에테르, t-아밀 메틸 에테르 또는 t-아밀 에틸 에테르 또는 이들의 혼합물, 및 가능하게는 고분자량의 3차 알킬 에테르를 함유한다. 본 발명의 방법에 따르면, 올레핀계 탄화수소 공급원료의 이소올레핀, 특히 C4-C7이소올레핀이 적절한 알칸올과 반응하여 상응하는 에테르가 제조된다. 이러한 에테르를 증류 반응 시스템의 바닥 생성물과 함께 분리하고, 필요에 따라, 추가로 처리하여 모터 연료 성분을 제조한다. 미반응 알칸올은 증류의 천정 생성물과 함께 분리된다.The present invention relates in particular to a process for producing tertiary alkyl ether products for use as motor fuel components. These products contain, for example, methyl t-butyl ether, ethyl t-butyl ether, t-amyl methyl ether or t-amyl ethyl ether or mixtures thereof, and possibly high molecular weight tertiary alkyl ethers. According to the process of the invention, the isoolefins of the olefinic hydrocarbon feedstock, in particular the C 4 -C 7 isoolefins, are reacted with a suitable alkanol to produce the corresponding ethers. This ether is separated with the bottom product of the distillation reaction system and further processed as necessary to produce the motor fuel component. Unreacted alkanol is separated together with the ceiling product of distillation.

3차 알킬 에테르는 가솔린에 첨가되어, 이것의 폭연방지 특성을 개선시키고, 배기 가스 중의 유해 성분의 농도를 감소시킨다. 상기 화합물의 산소 함유 에테르기는 자동차 엔진의 연소 공정을 유리하게 개선시키는 것으로 밝혀졌다. 적합한 알킬 3차 알킬 에테르의 예로는 메틸 t-부틸 에테르(MTBE), 에틸 t-부틸 에테르 (ETBE), t-아밀 메틸 에테르 (TAME), t-아밀 에틸 에테르 (TAEE) 및 t-헥실 메틸 에테르 (THME)이다. 이들 에테르는 일가지방족 알코올 (알칸올)에 의한 이소올레핀의 에테르화에 의해 제조된다. 반응은 고정층 반응기, 유동층 반응기, 관형 반응기에서 또는 촉매 증류 칼럼에서 수행될 수 있다.Tertiary alkyl ethers are added to the gasoline to improve their anti-detonation properties and to reduce the concentration of harmful components in the exhaust gas. Oxygen-containing ether groups of the compounds have been found to advantageously improve the combustion process of automotive engines. Examples of suitable alkyl tertiary alkyl ethers are methyl t-butyl ether (MTBE), ethyl t-butyl ether (ETBE), t-amyl methyl ether (TAME), t-amyl ethyl ether (TAEE) and t-hexyl methyl ether (THME). These ethers are prepared by etherification of isoolefins with monoaliphatic alcohols (alkanols). The reaction can be carried out in a fixed bed reactor, fluidized bed reactor, tubular reactor or in a catalytic distillation column.

에테르화 반응은 발열 평형 반응이고, 최대 전환은 반응 시스템의 열역학적 평형에 의해 결정된다. 일례로서 TAME를 사용하기 위해서는, 반응 증류 칼럼에서의 반응 및 분리를 수행하여 약 90%의 전환율을 달성할 수 있으며, 반면에 고정층 반응기에서는 단지 65% 내지 70%의 전환율이 달성될 수 있다.The etherification reaction is an exothermic equilibrium reaction and the maximum conversion is determined by the thermodynamic equilibrium of the reaction system. To use TAME as an example, the reaction and separation in a reaction distillation column can be performed to achieve about 90% conversion, while in a fixed bed reactor only 65% to 70% conversion can be achieved.

이온 교환 수지가 가장 통상적인 에테르화 촉매이다. 일반적으로, 사용되는 수지는 0.1 내지 1 mm의 입자 크기를 갖는, 술폰화된 폴리스티렌/디비닐벤젠을 기본으로 하는 양이온 교환 수지(디비닐벤젠과 교차 결합된 술폰화된 폴리스티렌)를 포함한다.Ion exchange resins are the most common etherification catalysts. Generally, the resins used include cation exchange resins (sulfonated polystyrene crosslinked with divinylbenzene) based on sulfonated polystyrene / divinylbenzene having a particle size of 0.1 to 1 mm.

2 가지의 TAME 공정이 얼마간 상업적으로 이용되었다. 제 1 방법은 고정층 반응기, 증류에 의한 생성물 분리용 칼럼, 및 메탄올 분리 장치를 포함한다. 또 다른 방법에서는, 생성물 증류가 촉매 증류 장치에 의해 대체되며, 이는 상기 언급된 바와 같이 TAME 전환율을 상당히 개선시킨다.Two TAME processes have been used commercially for some time. The first method comprises a fixed bed reactor, a column for product separation by distillation, and a methanol separation device. In another method, product distillation is replaced by catalytic distillation apparatus, which significantly improves TAME conversion as mentioned above.

제 3의 완전히 신규한 에테르화 방법은 본 출원인의 국제 특허 출원 WO 93/19031호에 기술되어 있다. 이러한 신규한 방법은 증류 칼럼에 통상적으로 정위된 촉매를, 생성물 분리 증류 장치로부터 공급되는 별도의 외부 반응기 내로 전달함으로써 변형된 촉매 증류 장치를 포함한다. 부반응기 생성물은 동일한 생성물 분리 증류 장치로 재순환된다. 본 출원인의 국제 특허 출원 WO 93/19032호에 기술된 방법의 한 구현에 따르면, 촉매 증류 반응기 시스템의 생성물 증류는 증류물과 함께 분리되는 알칸올의 대부분, 바람직하게는 사실상 전부가 증류물의 불활성 C4탄화수소에 결합되어 이것과의 공비 혼합물을 생성시키는 방식으로 실시된다. 생성물은 칼럼의 바닥으로부터 회수되며, 우세하게는 TAME와 고분자량 에테르의 혼합물을 포함한다.A third completely novel etherification process is described in the applicant's international patent application WO 93/19031. This novel process involves a catalytic distillation apparatus modified by transferring the catalyst normally positioned in the distillation column into a separate external reactor fed from the product separation distillation apparatus. The side reactor product is recycled to the same product separation distillation apparatus. According to one embodiment of the process described in the applicant's international patent application WO 93/19032, the product distillation of the catalytic distillation reactor system is characterized in that most, preferably substantially all of the alkanols which are separated together with the distillate are inert C 4 in combination with a hydrocarbon to produce an azeotrope with it. The product is recovered from the bottom of the column and predominantly comprises a mixture of TAME and high molecular weight ethers.

상기된 본 출원인의 국제 특허 출원에 기술된 방법은 또한 메틸 t-부틸 에테르 (MTBE) 및 에틸 t-부틸 에테르 (ETBE)와 같은 저급 알킬 에테르 및 이들 에테르를 함유하는 혼합된 에테르 생성물을 제조하는데도 사용될 수 있다. 3차 알킬 에테르를 제조하기 위한 상기된 방법에 적합한 공급원료는 상당량, 일반적으로는 5중량% 이상, 전형적으로는 약 7 내지 30중량%의 반응성 C4-7이소올레핀을 포함하는 C4-7탄화수소를 함유하는 유동화 촉매 크랙킹 (FCC) 가솔린이다. 이들 반응성 이소올레핀은 이소부텐, 2-메틸-1-부텐, 2-메틸-2-부텐, 2-메틸-1-펜텐, 2-메틸-2-펜텐, 2,3-디메틸-1-부텐, 2,3-디메틸-2-부텐, 2-에틸-1-부텐, 2-메틸-2-헥센, 2,3-디메틸-1-펜텐, 2,3-디메틸-2-펜텐, 2,4-디메틸-1-펜텐, 2-에틸-1-펜텐 및 2-에틸-2-펜텐을 포함한다.The method described in the applicant's international patent application described above can also be used to prepare lower alkyl ethers such as methyl t-butyl ether (MTBE) and ethyl t-butyl ether (ETBE) and mixed ether products containing these ethers. Can be. Suitable feedstocks for the method for producing a tertiary alkyl ether is a considerable amount, typically not less than 5% by weight, typically from C 4-7 comprising a reactive C 4-7 iso-olefin of about 7 to 30% by weight Hydrogenated catalyst cracking (FCC) gasoline containing hydrocarbons. These reactive isoolefins are isobutene, 2-methyl-1-butene, 2-methyl-2-butene, 2-methyl-1-pentene, 2-methyl-2-pentene, 2,3-dimethyl-1-butene, 2,3-dimethyl-2-butene, 2-ethyl-1-butene, 2-methyl-2-hexene, 2,3-dimethyl-1-pentene, 2,3-dimethyl-2-pentene, 2,4- Dimethyl-1-pentene, 2-ethyl-1-pentene and 2-ethyl-2-pentene.

그러나, FCC 가솔린은 또한 부타디엔, 이소프렌, 펜타디엔 및 시클로펜타디엔과 같은 디엔을 약 1 내지 3 중량% 함유한다. 이들 디엔은 에테르화 공정에서 촉매로서 사용되는 타입의 이온 교환 수지의 존재하에 중합된다. 디엔의 중합의 결과로, 이온 교환 촉매의 공극을 블로킹하고 촉매의 활성을 감소시키는 고무가 생성된다. 자동차 엔진에서, 이들 고무는 또한 엔진 밸브를 막히게 하기 때문에 유익하지 않다. 디엔 화합물과 관련된 또 다른 문제점은 모터 가솔린에 허용되지 않는 이것의 색이다.However, FCC gasoline also contains about 1 to 3 weight percent diene, such as butadiene, isoprene, pentadiene and cyclopentadiene. These dienes are polymerized in the presence of ion exchange resins of the type used as catalysts in the etherification process. As a result of the polymerization of the diene, rubber is produced that blocks the pores of the ion exchange catalyst and reduces the activity of the catalyst. In automotive engines, these rubbers are also not beneficial because they clog the engine valves. Another problem associated with diene compounds is their color, which is not acceptable for motor gasoline.

에테르화 방법에 적합한 그 밖의 탄화수소 공급원료는 열분해 C5가솔린, 더모포 촉매 크랙킹 (TCC: Thermofor Catalytic Cracking) 가솔린, 잔류 촉매 크랙킹 (RCC) 가솔린 및 코우커 가솔린에 의해 생성된다. 이들 공급 원료는 또한 유해한 디엔 화합물을 함유하고, 따라서 FCC 가솔린과 동일한 문제점에 의해 제한을 받는다.Other hydrocarbon feedstocks suitable for the etherification process are produced by pyrolysis C 5 gasoline, Thermofor Catalytic Cracking (TCC) gasoline, residual catalytic cracking (RCC) gasoline and coker gasoline. These feedstocks also contain harmful diene compounds and are therefore limited by the same problems as FCC gasoline.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명의 목적은 디엔을 약 0.5% 보다 많이 함유하는 올레핀계 탄화수소 공급원료로부터 3차 알킬 에테르를 생성시키기 위한 신규의 방법을 제공함으로써 종래 기술과 관련된 문제점을 해결하는 데에 있다.It is an object of the present invention to solve the problems associated with the prior art by providing a novel process for producing tertiary alkyl ethers from olefinic hydrocarbon feedstocks containing more than about 0.5% diene.

본 발명은 주로, 국제 특허 출원 WO 93/19031호 및 WO 93/19032호에 기술된 신규의 에테르화 방법에 근거한 것이다. 특히, 탄화수소 공급원료 및 적어도 하나의 알칸올은 하나 이상의 증류 칼럼을 포함하는 촉매 증류 반응기 시스템 내로 공급된다. 촉매 증류 반응기 시스템에서, 공급물의 성분, 즉 알칸올과 반응성 이소올레핀은 서로 반응하여, 3차 알킬 에테르를 함유하는 생성물을 생성시킨다. 반응 혼합물은 시스템의 증류 칼럼에서 연속적으로 증류된다. 생성된 알킬 에테르 및 사실상 모든 미반응 불포화 탄화수소를 주로 함유하는 바닥 생성물이 증류기로부터 회수되며, 천정 생성물은 비반응성 (불활성) 공급물 탄화수소, 특히 비반응성 포화 C4탄화수소에 의해 생성된 공비 혼합물, 및 에테르화 반응에 의해 소모되지 않은 알칸올을 주로 함유한다.The present invention is mainly based on the novel etherification process described in international patent applications WO 93/19031 and WO 93/19032. In particular, the hydrocarbon feedstock and the at least one alkanol are fed into a catalytic distillation reactor system comprising one or more distillation columns. In a catalytic distillation reactor system, the components of the feed, ie alkanols and reactive isoolefins, react with each other to produce a product containing tertiary alkyl ethers. The reaction mixture is distilled continuously in the distillation column of the system. The bottom product containing mainly the resulting alkyl ethers and virtually all unreacted unsaturated hydrocarbons is recovered from the distiller, the ceiling products being azeotropic mixtures produced by unreactive (inactive) feed hydrocarbons, in particular unreactive saturated C 4 hydrocarbons, and It contains mainly alkanols which are not consumed by the etherification reaction.

본 발명에 따르면, 탄화수소 공급원료는 촉매 증류 반응기 시스템 내로 공급되기 전에 선택적 수소화 반응에 의해 변형된다. 선택적 수소화의 결과로, 올레핀계 탄화수소 공급원료에 함유된 상당량의 유해한 디엔이 제거되고, 약 0.5 중량% 미만의 디엔을 함유하는 변형된 탄화수소 공급원료가 얻어진다. 본 발명에 따른 선택적 수소화 반응은 과량의 수소를 사용하여 적합한 선택적 수소화 촉매의 존재하에 수행된다. 중요하게는, 수소화 후에, 과량의 수소, 즉 미반응 수소는 생성물 스트림으로부터 분리되지 않으며, 오히려 변형된 탄화수소 공급원료와 함께, 반응성 증류 반응기 시스템으로 유도되고, 증류의 조절 및 제어를 위해 사용된다.According to the present invention, the hydrocarbon feedstock is modified by a selective hydrogenation reaction before being fed into the catalytic distillation reactor system. As a result of the selective hydrogenation, a significant amount of harmful diene contained in the olefinic hydrocarbon feedstock is removed and a modified hydrocarbon feedstock containing less than about 0.5% by weight diene is obtained. The selective hydrogenation reaction according to the invention is carried out in the presence of a suitable selective hydrogenation catalyst using excess hydrogen. Importantly, after hydrogenation, excess hydrogen, ie unreacted hydrogen, is not separated from the product stream, but rather, with the modified hydrocarbon feedstock, is led to a reactive distillation reactor system and used for the control and control of distillation.

특히, 본 발명에 따른 방법은 주로 하기의 단계를 특징으로 한다:In particular, the method according to the invention is mainly characterized by the following steps:

- 촉매의 존재하에, 탄소 원자수가 4 내지 7개인 포화 탄화수소, 및 단일 불포화 및 다중 불포화 탄화수소를 함유하는 공급원료를 다중 불포화 탄화수소에 대한 과량의 수소와 접촉시켜서 다중 불포화 탄화수소의 일부 또는 전부를 선택적으로 수소화시켜서, 불포화 탄화수소가 주로 단일 불포화 화합물로 이루어진 변형된 탄화수소 공급원료를 생성시키는 단계,Optionally in the presence of a catalyst, a saturated hydrocarbon having 4 to 7 carbon atoms, and a feedstock containing monounsaturated and polyunsaturated hydrocarbons, is contacted with excess hydrogen to the polyunsaturated hydrocarbons to selectively select some or all of the polyunsaturated hydrocarbons. Hydrogenation to produce a modified hydrocarbon feedstock in which the unsaturated hydrocarbons consist primarily of monounsaturated compounds,

- 미반응 수소의 일부 또는 전부와 변형된 탄화수소 공급원료를 1개 이상의 증류 칼럼을 포함하는 촉매적 증류 반응기 시스템에 공급하는 단계,Supplying some or all of the unreacted hydrogen and the modified hydrocarbon feedstock to a catalytic distillation reactor system comprising at least one distillation column,

- 공급원료의 C4-7이소올레핀을 촉매의 존재하에 알칸올과 반응시켜서 3차 알킬 에테르를 생성시키는 단계,Reacting the C 4-7 isoolefin in the feedstock with an alkanol in the presence of a catalyst to produce a tertiary alkyl ether,

- 반응 혼합물을 증류 칼럼에서 증류시키는 단계,Distilling the reaction mixture in a distillation column,

- 알킬 에테르, 및 증류의 바닥 생성물을 갖는 사실상 모든 미반응 탄화수소를 회수하는 단계,Recovering virtually all unreacted hydrocarbons with alkyl ether and bottom product of distillation,

- C4탄화수소와 알칸올의 공비 혼합물을 주로 함유하는, 증류의 천정 생성물을 배출시키는 단계, 및Draining the ceiling product of distillation, which mainly contains an azeotropic mixture of C 4 hydrocarbons and alkanols, and

- 증류 칼럼에서 수소를 함유하는 기체상 증류물의 양을 조절함으로써 증류 칼럼의 압력을 사실상 일정하게 유지시키는 단계.Maintaining a substantially constant pressure in the distillation column by adjusting the amount of gaseous distillate containing hydrogen in the distillation column.

본 출원의 범위 내에서, 표현 "촉매적 증류 반응기 시스템"은 에테르 생성물 반응 및 생성물의 분리가 최소한 부분적으로 동시에 수행되는 장치를 나타낸다. 이러한 장치는 통상적인 반응성 증류 칼럼 또는 적어도 하나의 부반응기와 조합된 증류 칼럼을 포함한다. 국제 특허 출원 WO 93/19031 및 WO 93/19032호에 상세히 기술된 구현이 참조되었다.Within the scope of the present application, the expression “catalytic distillation reactor system” refers to an apparatus in which the ether product reaction and separation of the product are performed at least partially simultaneously. Such apparatus includes a conventional reactive distillation column or a distillation column in combination with at least one side reactor. Reference is made to implementations described in detail in international patent applications WO 93/19031 and WO 93/19032.

용어 "알칸올"은 탄화수소 공급원료의 포화 또는 불포화 탄화수소, 특히 C3내지 C7탄화수소와 공비 혼합물을 형성시킬 수 있는 저급 알킬 알코올을 포함한다. 알칸올의 특정 예로서, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올 및 t-부탄올이 언급될 수 있다. 메탄올 및 에탄올이 특히 바람직하다.The term "alkanol" includes lower alkyl alcohols capable of forming an azeotrope with saturated or unsaturated hydrocarbons, in particular C 3 to C 7 hydrocarbons, of the hydrocarbon feedstock. As specific examples of alkanols, mention may be made of methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol and t-butanol. Methanol and ethanol are particularly preferred.

바람직한 "단일 불포화" 탄화수소 (즉, 단지 하나의 이중 결합만을 함유하는 탄화수소)는 에테르화 반응에 참여하는 이소부텐, 2-메틸-1-부텐, 2-메틸-2-부텐, 2-메틸-1-펜텐, 2-메틸-2-펜텐, 2,3-디메틸-1-부텐, 2,3-디메틸-2-부텐, 2-에틸-1-부텐, 2-메틸-2-헥센, 2,3-디메틸-1-펜텐, 2,3-디메틸-2-펜텐, 2,4-디메틸-1-펜텐, 2-에틸-1-펜텐, 2-에틸-2-펜텐 및 1-메틸-시클로펜텐을 포함한다.Preferred "mono unsaturated" hydrocarbons (ie hydrocarbons containing only one double bond) are isobutene, 2-methyl-1-butene, 2-methyl-2-butene, 2-methyl-1 -Pentene, 2-methyl-2-pentene, 2,3-dimethyl-1-butene, 2,3-dimethyl-2-butene, 2-ethyl-1-butene, 2-methyl-2-hexene, 2,3 -Dimethyl-1-pentene, 2,3-dimethyl-2-pentene, 2,4-dimethyl-1-pentene, 2-ethyl-1-pentene, 2-ethyl-2-pentene and 1-methyl-cyclopentene Include.

본 명세서에 기재된 "다중 불포화" 탄화수소의 대표적인 예로는 주로, 부타디엔, 펜타디엔 (예, 이소프렌) 및 시클로펜타디엔, 및 6개 이상의 탄소 원자를 갖는 디엔이 있다. 이소프렌 및 메틸 측쇄를 함유하는 유사한 고급 디엔의 선택적 수소화 반응은, 에테르화될 수 있는 이소올레핀을 생성시킬 수 있기 때문에 특히 중요하다. 또한, 부틴, 특히, 2-부틴, 펜틴 및 헥신과 같은 아세틸렌계 화합물도 올레핀계 탄화수소 공급원료에 존재한다. 이러한 화합물은 수소화 반응시에 단일 불포화 탄화수소를 생성시킬 것이다.Representative examples of “polyunsaturated” hydrocarbons described herein are mainly butadiene, pentadiene (eg isoprene) and cyclopentadiene, and dienes having six or more carbon atoms. Selective hydrogenation of similar higher dienes containing isoprene and methyl side chains is particularly important because they can produce isoolefins that can be etherified. In addition, acetylene-based compounds such as butyne, in particular 2-butyne, fentin and hexine, are also present in the olefinic hydrocarbon feedstock. Such compounds will produce monounsaturated hydrocarbons in the hydrogenation reaction.

용어 "올레핀계 탄화수소 공급원료"는 에테르화되어 3차 알킬 에테르를 생성시킬 수 있는 이소올레핀의 혼합물을 함유하는 모든 탄화수소 공급 원료를 포함한다. 특히, FCC 가솔린, FCC 경 가솔린, 열분해 C5가솔린, TCC 가솔린, RCC 및 코우커 가솔린과 같은 공급원료가 바람직하다. 공급물은 또한 FCC 경 가솔린과 열분해 C5컷의 혼합물과 같은 둘 이상의 올레핀계 탄화수소 공급원료의 혼합물을 포함한다. 물론, 다양한 C4내지 C7이소올레핀의 비율은 에테르 생성물의 조성에 더욱 크게 영향을 미칠 것이다.The term "olefinic hydrocarbon feedstock" includes all hydrocarbon feedstocks that contain a mixture of isoolefins that can be etherified to produce tertiary alkyl ethers. In particular, feedstocks such as FCC gasoline, FCC light gasoline, pyrolysis C 5 gasoline, TCC gasoline, RCC and coker gasoline are preferred. The feed also includes a mixture of two or more olefinic hydrocarbon feedstocks, such as a mixture of FCC light gasoline and pyrolysis C 5 cuts. Of course, the proportion of various C 4 to C 7 isoolefins will have a greater impact on the composition of the ether product.

상기 공급원료 중에서, FCC, RCC 및 TCC가 바람직한데, 그 이유는 이러한 탄화수소 컷이 그 자체로, 가능하게는 고분자량 컷 (C8+)의 제거 후에 사용될 수 있기때문이다. 열분해 가솔린은 수소화 장치 내로 공급되기 전에 저분자량 컷 및 C6+컷이 제거되어야 한다. 특히 모든 방향족 화합물을 제거하는 것이 중요하다. C6+컷의 약 10% 까지 열분해 C5가솔린이라 칭해지는 생성된 탄화수소 혼합물에 포함되어, 열분해 가솔린의 사실상 모든 반응성 C5가 올레핀계 공급원료에 존재하는 것을 보장한다. 이러한 공급원료는 반응성 지방족 C6+탄화수소도 함유할 것이다. 열분해 가솔린에는 이소프렌이 특히 풍부하고(10 중량% 이하), 본 발명에 따르는 선택적 탄화수소는, 특히 상기 언급된 크랙킹 가솔린 컷 중 어느 것과도 조합하여, 에테르화용 공급원료로서 상기 컷의 가치를 매우 개선시킬 것이다.Of these feedstocks, FCC, RCC and TCC are preferred because such hydrocarbon cuts can be used on their own, possibly after removal of high molecular weight cuts (C 8+ ). Pyrolysis gasoline has to be removed of low molecular weight cuts and C 6+ cuts before being fed into the hydrogenation unit. In particular, it is important to remove all aromatic compounds. Up to about 10% of the C 6+ cuts are included in the resulting hydrocarbon mixture called pyrolysis C 5 gasoline to ensure that virtually all reactive C 5 of the pyrolysis gasoline is present in the olefinic feedstock. This feedstock will also contain reactive aliphatic C 6+ hydrocarbons. Pyrolysis gasoline is particularly rich in isoprene (up to 10% by weight), and the selective hydrocarbons according to the invention, in combination with any of the above mentioned cracking gasoline cuts, will greatly improve the value of the cuts as a feedstock for etherification. will be.

순수 C5컷의 디엔을 선택적으로 수소화시키는 것은 당해 분야에 공지되어 있다(참조예: 미국 특허 명세서 제 4,724,274호 및 5,352,846호). 이들 컷은 화학적으로 더 균일하고, 그안에 함유된 탄화수소의 분자량은 동일한 크기를 갖는다. 대조적으로, 본 발명에 따르면, 수소화시키려는 올레핀계 탄화수소 공급원료는 광범위한 C4내지 C7탄화수소의 복합 혼합물을 함유한다. 이들 혼합물은 직쇄 및 분지쇄 뿐만 아니라 고리형일 수 있는 10개의 서로 다른 지방족 디엔을 포함한다. 가장 나중에 언급될 수 있는 종의 예로는, 올레핀계 나프텐이 있다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 통상적인 수소화 촉매가 C4내지 C7탄화수소의 혼합물에 존재하는 모든 서로 다른 디엔의 선택적 수소화를 달성시켜서, 디엔 함량을 0.1 중량% 미만으로 감소시킬 수 있다는 것은 놀라운 것이다. 디엔의 반응성이 크면 클수록, 수소화는 보다 용이해진다. 하기에서, "선택적 수소화 반응"이라 불리는 본 발명에 따라 수행되는 수소화 반응은, 공급물 중에 원래 함유된 소량의 단일 불포화 성분이 포화될 수 있을 지라도, 이러한 수소화가 탄화수소 공급원료에 함유된 다중 불포화 화합물에 영향을 미쳐 이들을 단일 불포화 화합물로 전환시키는 것을 나타낸다.Selective hydrogenation of pure C 5 cut dienes is known in the art (see, eg, US Pat. Nos. 4,724,274 and 5,352,846). These cuts are chemically more uniform and the molecular weights of the hydrocarbons contained therein have the same size. In contrast, according to the present invention, the olefinic hydrocarbon feedstock to be hydrogenated contains a complex mixture of a wide range of C 4 to C 7 hydrocarbons. These mixtures comprise 10 different aliphatic dienes which may be cyclic as well as straight and branched chains. An example of the species that may be mentioned last is olefinic naphthenes. Thus, it is surprising that the conventional hydrogenation catalyst used in the present invention can achieve selective hydrogenation of all the different dienes present in the mixture of C 4 to C 7 hydrocarbons, thereby reducing the diene content to less than 0.1% by weight. The greater the reactivity of the diene, the easier the hydrogenation becomes. In the following, the hydrogenation reaction carried out in accordance with the invention called "selective hydrogenation" is a polyunsaturated compound in which such hydrogenation is contained in the hydrocarbon feedstock, even though a small amount of the monounsaturated component originally contained in the feed may be saturated. Influences to convert them into monounsaturated compounds.

본 발명의 수소화 방법은 공급물의 선택적 수소화를 달성시킬 뿐만 아니라, 올레핀 화합물을 이성질체화시킨다. 에테르화 반응에서 반응성 성분은 3차 올레핀이다. 3차 올레핀 중에서도, 이중 결합이 분자의 말단에 더 가까이 있는 알파-올레핀이 베타-올레핀 보다 더 반응성을 지닌다. 반응성 올레핀의 혼합물을 함유하는 올레핀계 공급원료의 에테르화가 관련되는 한은, 생성되는 알파-올레핀의 양을 최대화시키는 것이 매우 중요하다. 놀랍게도, 본 발명의 선택적 수소화 방법이 또한 3-메틸-1-부텐 및 이소프렌과 같은 약간의 비-반응성 성분을 2-메틸-1-부텐 및 2-메틸-2-부텐과 같은 반응성 성분으로 이성질화시킨다는 것이 입증되었다. 이성질화는 에테르화의 수익성을 상당히 증가시킨다.The hydrogenation process of the present invention not only achieves selective hydrogenation of the feed, but also isomerizes the olefin compounds. In the etherification reaction the reactive component is a tertiary olefin. Among tertiary olefins, alpha-olefins with double bonds closer to the ends of the molecule are more reactive than beta-olefins. As far as the etherification of the olefinic feedstock containing the mixture of reactive olefins is concerned, it is very important to maximize the amount of alpha-olefins produced. Surprisingly, the selective hydrogenation process of the present invention also isomerizes some non-reactive components such as 3-methyl-1-butene and isoprene with reactive components such as 2-methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene Has been proven. Isomerization significantly increases the profitability of etherification.

수소화는 변형된 탄화수소 공급원료를 생성시키며, 이것의 불포화 탄화수소의 약 80% 이상, 바람직하게는 약 90% 이상, 특히 99.9% 이상은 단일 불포화 화합물로 이루어진다. 다중 불포화 탄화수소 중에서, 약 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상이 선택적 수소화 조작 동안 수소화된다.Hydrogenation produces a modified hydrocarbon feedstock, wherein at least about 80%, preferably at least about 90%, in particular at least 99.9% of its unsaturated hydrocarbons consist of monounsaturated compounds. Of the polyunsaturated hydrocarbons, at least about 80%, preferably at least 90% are hydrogenated during the selective hydrogenation operation.

제 1 도는 본 발명에 따르는 방법의 개략도이다. 이와 같이, 본 발명의 에테르화 방법에서, 올레핀계 탄화수소 공급원료, 예를 들어 FCC 가솔린은, 선택적으로 FCC 가솔린 스플리터 (1) 중의 고분자량 분획을 제거하여 FCC 경 가솔린을 생성시킨 후, 선택적 수소화 장치 (2)에 전달되어, 만약 존재한다면, 단지 소량의 디엔 화합물을 함유하는 변형된 탄화수소 공급 원료를 생성시킨다. C4-7탄화수소를 함유하는 변형된 공급원료는 적합한 알칸올과 혼합되고, 촉매 증류 반응기 시스템을 포함하는 에테르화 장치 (3) 내로 공급된다. 상기 에테르화 장치에서, 공급원료의 C4-7이소올레핀은 양이온 교환 수지의 존재하에 알칸올과 반응하여, 3차 알킬 에테르를 생성시킨다. 알킬 에테르는 바닥 생성물과 함께 증류 반응기 시스템으로부터 회수되고, 요망에 따라, 추가 처리하여 에테르화된 가솔린 생성물을 생성시킨다. 미반응 탄화수소의 대부분 (C4제외)은 또한 증류의 바닥 생성물과 함께 회수된다.1 is a schematic diagram of a method according to the invention. As such, in the etherification process of the present invention, the olefinic hydrocarbon feedstock, for example FCC gasoline, optionally removes the high molecular weight fraction in the FCC gasoline splitter 1 to produce FCC light gasoline, followed by a selective hydrogenation device. Passed to (2), if present, produces a modified hydrocarbon feedstock containing only a small amount of diene compound. A modified feedstock containing C 4-7 hydrocarbons is mixed with a suitable alkanol and fed into an etherification apparatus 3 comprising a catalytic distillation reactor system. In the etherification unit, the C 4-7 isoolefins of the feedstock react with the alkanol in the presence of a cation exchange resin to produce a tertiary alkyl ether. The alkyl ether is recovered from the distillation reactor system with the bottom product and, if desired, further processed to produce etherified gasoline product. Most of the unreacted hydrocarbons (except C 4 ) are also recovered with the bottom product of the distillation.

바람직한 구현에 따르면, 선택적 수소화 장치는 2개의 순차적으로 배열된 반응기로 구성된다. 본 발명의 기본 개념에 관한 한, 하나의 수소화 반응기에 의해 만족스러운 결과가 얻어진다. 그러나, 작동 사이클을 충분히 길게 하기 위해서는 2개 이상의 반응기가 바람직하다. 이와 같이, 제 1 선택적 수소화 반응기에서 촉매의 활성이 감소되는 경우, 제 2 반응기가 사용될 수 있으며, 생성은 계속될 수 있다. 필요한 기구와 함께 반응 용기의 비용은 생성 손실의 비용보다 작다. 더욱이, 2개의 반응기의 사용은 촉매 요구량을 감소시키는데, 그 이유는 단지 작동되는 반응기만이 촉매로 채워질 필요가 있기 때문이다. 하나의 큰 반응기가 사용된다면, 촉매의 대부분은 작동 초기에는 남아돌기 때문에 불필요한 비용을 발생시킬 것이다.According to a preferred embodiment, the selective hydrogenation device consists of two sequentially arranged reactors. As far as the basic concept of the present invention is concerned, satisfactory results are obtained with one hydrogenation reactor. However, two or more reactors are preferred in order to lengthen the operating cycle sufficiently. As such, when the activity of the catalyst in the first selective hydrogenation reactor is reduced, a second reactor can be used and the production can continue. The cost of the reaction vessel along with the necessary equipment is less than the cost of production loss. Moreover, the use of two reactors reduces the catalyst requirement, since only the reactor in which it is operated needs to be filled with catalyst. If one large reactor is used, most of the catalyst will remain at the beginning of operation and will incur unnecessary costs.

제 2 도는 제 1 수소화 반응기 (4) 및 제 2 수소화 반응기 (5)를 포함하는선택적 수소화 장치의 바람직한 구성을 도시한 것이다. 탄화수소 공급 원료와 수소 가스는 제 1 반응기에 들어가기 전에 합쳐지고, 압력하에 수소화 장치로 유도된다. 공급 도관에는, 정적 혼합기가 장착되어 액화 탄화수소 공급물 내로의 기체 수소의 혼합을 촉진시킬 수 있다. 탄화수소 상으로의 수소의 용해 및 디엔의 수소화는 수소가 미세한 기포의 형태로 탄화수소 공급물에 골고루 분산되게 함으로써 달성된다.FIG. 2 shows a preferred configuration of a selective hydrogenation apparatus comprising a first hydrogenation reactor 4 and a second hydrogenation reactor 5. The hydrocarbon feedstock and the hydrogen gas are combined before entering the first reactor and are led to a hydrogenation apparatus under pressure. The feed conduit may be equipped with a static mixer to facilitate the mixing of gaseous hydrogen into the liquefied hydrocarbon feed. Dissolution of hydrogen onto the hydrocarbon and hydrogenation of the diene are achieved by allowing the hydrogen to be evenly dispersed in the hydrocarbon feed in the form of fine bubbles.

수소화를 위해 사용되는 수소는 임의의 적합한 순도 (전형적으로는 10 내지 100 중량%)의 수소 기체로 이루어질 수 있다. 수소 기체는 0 내지 90 중량%, 바람직하게는 10 내지 70중량%의 다른 휘발성 성분(예, 탄화수소)을 함유하며, 이들은 선택적 수소화 및 에테르화 반응 동안 불활성인 채로 유지된다. 이러한 종류의 탄화수소는 칼럼의 압력을 조절하기 위해 과량의 수소와 함께 사용될 수 있다. 실시예 1은 약 50 내지 60 중량% 이하의 메탄 및 다른 저분자량의 파라핀계 탄화수소를 함유하는 수소 기체의 용도를 보여준다.The hydrogen used for the hydrogenation may consist of hydrogen gas of any suitable purity (typically 10 to 100% by weight). The hydrogen gas contains 0 to 90% by weight, preferably 10 to 70% by weight, of other volatile components (eg hydrocarbons), which remain inert during the selective hydrogenation and etherification reactions. Hydrocarbons of this kind can be used with excess hydrogen to control the pressure of the column. Example 1 shows the use of hydrogen gas containing up to about 50-60% by weight of methane and other low molecular weight paraffinic hydrocarbons.

선택적 수소화는 10 내지 120bar, 바람직하게는 15 내지 115bar, 특히 약 20 내지 40bar의 압력에서 조작되어 수소가 액체 상태로 유지되게 한다. 수소화 동안 탄화수소 공급원료에 실질적 양, 적합하게는 약 80% 이상, 특히 90% 이상의 수소가 용해되는 것이 바람직하다.Selective hydrogenation is operated at a pressure of 10 to 120 bar, preferably 15 to 115 bar, in particular about 20 to 40 bar to keep the hydrogen in the liquid state. It is preferred that a substantial amount, suitably at least about 80%, in particular at least 90%, of hydrogen be dissolved in the hydrocarbon feedstock during hydrogenation.

수소는 공급물에 존재하는 디엔의 양의 약 1.001 내지 10 배, 바람직하게는 1.05 내지 2 배의 몰비로 공급된다. 디엔의 몰량을 계산할 경우, 어떠한 아세틸렌계 탄화수소도 포함되어야 한다. 칼럼에서 압력 조절 동안 탄화수소 손실을 제한하기 위해(하기 참조), 어느 정도 과량의 수소가 바람직하다. 따라서, 탄화수소 공급원료의 디엔에 비해 1 내지 1000 몰% 과량에 상응하는 상기된 바람직한 범위의 수소가 적합하다. 5 내지 200 몰%, 예를 들어 10 내지 40 몰% 과량이 특히 바람직하다.Hydrogen is supplied in a molar ratio of about 1.001 to 10 times, preferably 1.05 to 2 times, the amount of diene present in the feed. When calculating the molar amount of the diene, any acetylene hydrocarbon should be included. In order to limit hydrocarbon loss during pressure control in the column (see below), some excess hydrogen is preferred. Accordingly, the preferred range of hydrogen described above, which corresponds to an excess of 1 to 1000 mol% relative to the diene of the hydrocarbon feedstock, is suitable. Especially preferred is an excess of 5 to 200 mol%, for example 10 to 40 mol%.

수소화 후에, 과량의 수소는 에테르화 반응기 장치 내로 공급된다. 하나의 바람직한 구현에 따르면, 모든 미반응 수소, 즉 본질적으로는 수소화를 위해 사용되는 모든 과량의 수소는 선택적으로 수소화된 탄화수소 공급 원료와 함께 에테르화 장치로 유도된다. 모든 과량의 수소를 에테르화 장치로 유도함으로써, 어떠한 별도의 수소 제거 설비도 필요치 않게 된다. 그러나, 요망에 따라, 에테르화에 앞서 약간, 예를 들어 10 내지 90%의 미반응 수소를 제거하는 것도 또한 가능하다.After hydrogenation, excess hydrogen is fed into the etherification reactor apparatus. According to one preferred embodiment, all unreacted hydrogen, ie essentially all excess hydrogen used for hydrogenation, is led to an etherification unit together with the selectively hydrogenated hydrocarbon feedstock. By introducing all excess hydrogen into the etherification unit, no separate hydrogen removal facility is required. However, if desired, it is also possible to remove some, for example 10 to 90% of unreacted hydrogen prior to etherification.

본 발명에 따른 선택적 수소화 반응용 촉매는 바람직하게는 지지된 귀금속 (VIII 족) 수소화 촉매를 포함한다. 니켈을 기본으로 하는 촉매도 사용될 수 있다. 촉매 금속으로는 Pd, Pt, Re, Rh, Ag 및 Au, 및 이들의 혼합물이 있다. 촉매 지지체는 전형적으로 알루미나 또는 실리카와 같은 무기 금속 산화물로 구성된다. 특히 적합한 촉매의 전형적인 예는 시판되는 이종 팔라듐 기본 수소화 촉매이다. 팔라듐의 양은 일반적으로, 촉매의 전체 중량을 기준으로 하여 계산할 때, 0.2 내지 5 중량%이다. 지지체는 알루미나로 이루어진다.The catalyst for the selective hydrogenation reaction according to the invention preferably comprises a supported precious metal (group VIII) hydrogenation catalyst. Nickel-based catalysts may also be used. Catalyst metals include Pd, Pt, Re, Rh, Ag and Au, and mixtures thereof. The catalyst support is typically composed of an inorganic metal oxide such as alumina or silica. Typical examples of particularly suitable catalysts are commercially available hetero palladium based hydrogenation catalysts. The amount of palladium is generally 0.2 to 5% by weight, based on the total weight of the catalyst. The support consists of alumina.

촉매의 작용이 조절될 필요가 있다면, 소량의 황이 수소화 반응 동안 첨가될 수 있다. 이 경우에, 황 화합물은 탄화수소 충전물을 기준으로 하여 계산할 때, 1 내지 100 ppm의 양으로 사용된다.If the action of the catalyst needs to be controlled, small amounts of sulfur can be added during the hydrogenation reaction. In this case, the sulfur compound is used in an amount of 1 to 100 ppm when calculated based on the hydrocarbon charge.

수소화 반응 온도는 약 20 내지 300℃ 범위내이다. 온도는 압력, 촉매 및 수소 대 탄화수소 비에 좌우된다. 바람직한 구현에 따르면, 온도는 조작 동안 약 40℃에서 약 130℃로 증가하여, 촉매의 활성 감소량을 보충한다. 이와 같이, 약 20 내지 40bar의 압력에서, 지지된 팔라듐 촉매를 사용하고, 10% 더 많은 과량의 수소로 작업하는 경우에는, 초기 온도는 70 내지 80℃에 설정될 수 있으며, 최종 온도는 120 내지 130℃에 설정될 수 있다.The hydrogenation reaction temperature is in the range of about 20 to 300 ° C. The temperature depends on the pressure, catalyst and hydrogen to hydrocarbon ratio. According to a preferred embodiment, the temperature increases from about 40 ° C. to about 130 ° C. during the operation, to compensate for the decrease in activity of the catalyst. As such, when using a supported palladium catalyst and working with 10% more excess hydrogen at a pressure of about 20 to 40 bar, the initial temperature can be set at 70 to 80 ° C. and the final temperature is 120 to May be set at 130 ° C.

본 발명의 바람직한 구현에 따르면, 적어도 5 몰% (예를 들어, 10 내지 15 몰%) 과량의 수소가 수소화 반응 공정에 공급되고, 수소화 반응 공정의 압력은 15bar 이상으로 유지된다. 이 경우에, 증류 압력은 10bar 이하로 유지된다.According to a preferred embodiment of the invention, at least 5 mole% (eg 10 to 15 mole%) excess hydrogen is fed to the hydrogenation process, and the pressure of the hydrogenation process is maintained at 15 bar or more. In this case, the distillation pressure is kept below 10 bar.

제 3 도는 실시예에 기술된 TAME 공정의 단순화된 개요도를 도시한다.3 shows a simplified schematic diagram of the TAME process described in the Examples.

선택적으로 수소화된 탄화수소 공급원료와 에테르화에 필요한 메탄올은 압력(펌프 29, 30)하에 공급되고, 서로 혼합되며, 그 혼합물을 가열하거나 냉각시켜 적절한 공급물 온도를 얻은 후, 혼합물은 예비 반응기(6, 7 및 8)를 통해 공급된다. 본 발명에 따르면, 알칸올을 탄화수소 공급원료 내로 또는 부반응기로 유입되는 부스트림내로 공급하거나 이들 2가지 대안의 조합된 형태로 알칸올을 공급하는 것이 가능하다는 사실을 주목해야 한다. 예비 반응기는 이온 교환 수지로 충전된 3개의 반응기로 이루어진다. 이러한 반응기는 고정층 반응기, 유동층 반응기 또는 관형 반응기일 수 있다. 반응기는 도면에 도시된 바와 같이 일렬로, 또는 평행하게 배치될 수 있다. 2개 보다 많은 예비 반응기가 있는 경우, 이들은 또한 일렬로/평행하게 배열될 수도 있다. 반응으로 인해, 반응기 절연 효율에 따라 약 5℃에서 15℃까지의 범위내에서 예비 반응기의 온도가 상승한다. 열교환기 (16 내지 18)는 유체 스트림을 원하는 온도로 가열하거나 냉각시키기 위해 예비 반응기 (6 내지 8) 앞에 배치된다.The selectively hydrogenated hydrocarbon feedstock and the methanol required for etherification are fed under pressure (pumps 29 and 30), mixed with each other, and the mixture is heated or cooled to obtain the appropriate feed temperature, and then the mixture is pre-reactor (6). , 7 and 8). It should be noted that according to the invention, it is possible to feed alkanol into a hydrocarbon feedstock or into a substream entering the side reactor or to feed alkanol in a combination of these two alternatives. The preliminary reactor consists of three reactors filled with ion exchange resins. Such reactors may be fixed bed reactors, fluidized bed reactors or tubular reactors. The reactors can be arranged in line or in parallel as shown in the figure. If there are more than two preliminary reactors, they may also be arranged in line / parallel. Due to the reaction, the temperature of the preliminary reactor rises in the range of about 5 ° C. to 15 ° C., depending on the reactor insulation efficiency. Heat exchangers 16 to 18 are placed in front of the preliminary reactors 6 to 8 to heat or cool the fluid stream to the desired temperature.

예비 반응기로부터, 혼합물은 추가의 열교환기(19)를 거쳐 주 분별기로 명명되기도 하는 증류 칼럼(9)으로 유도된다. 증류 칼럼은 패킹된 칼럼, 또는 밸브, 시이브 또는 기포-포획 트레이가 구비된 칼럼일 수 있다. 칼럼의 바닥에서는, 리보일러(20)가 설치된다. 칼럼의 천정 가스는 응축기(10)를 거쳐 환류 드럼(11)으로 배출되고, 환류 드럼으로부터 천정 가스가 펌프(12)에 의해 제거된다. 천정 가스의 일부는 추가로 처리되고, 예를 들어 MTBE 공정에 제공되고, 이들의 일부는 칼럼으로 회귀된다. TAME 및 고분자량 에테르는 펌프(28)를 사용하여 바닥 생성물과 함께 회수되고, 요망에 따라, 저장소로 유도되기 전에 냉각된다(27). 바닥 생성물은 에테르 이외에도 미반응 C5+탄화수소도 함유한다.From the preliminary reactor, the mixture is led via a further heat exchanger 19 to a distillation column 9, which is also referred to as the main fractionator. The distillation column may be a packed column or a column equipped with a valve, sieve or bubble-capture tray. At the bottom of the column, a reboiler 20 is installed. The ceiling gas of the column is discharged to the reflux drum 11 via the condenser 10, and the ceiling gas is removed by the pump 12 from the reflux drum. Some of the ceiling gases are further processed, for example provided to the MTBE process, and some of them are returned to the column. TAME and high molecular weight ethers are recovered with the bottom product using pump 28 and, if desired, cooled (27) before being led to the reservoir. The bottom product contains unreacted C 5+ hydrocarbons in addition to ether.

칼럼의 환류비는 바람직하게는 약 1/2 내지 200이다. 더욱 더 큰 비가 실험 공장 설비에서 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 환류비는 공정으로부터 제거된 증류물의 양이 사실상 에테르화를 위해 사용되는 알칸올과의 공비 혼합물을 생성시키는 C4탄화수소 및 다른 불활성 공급물 탄화수소의 양에 상응하도록 조절된다. 칼럼의 상부에는 압력 조절 수단(21)이 구비되어 있으며, 이러한 압력 조절 수단은 환류 드럼(11)으로부터 제거되는 기체상 증류물의 양을 조절하는 흐름 조절 수단(22)에 작동 가능하게 연결된다.The reflux ratio of the column is preferably about 1/2 to 200. Even larger ratios can be used in experimental plant equipment. According to the invention, the reflux ratio is adjusted such that the amount of distillate removed from the process corresponds substantially to the amount of C 4 hydrocarbons and other inert feed hydrocarbons which results in an azeotropic mixture with the alkanol used for etherification. At the top of the column is provided a pressure regulating means 21, which is operatively connected to a flow regulating means 22 for regulating the amount of gaseous distillate removed from the reflux drum 11.

증류 칼럼 (9) 다음에는, 일련의 2개의 반응기 (13, 14)로 구성되는 부반응기 시스템이 배열되었다. 이러한 반응기는 요망에 따라, 하나의 큰 반응기로 교체될 수 있다. 펌프의 사용에 의한 또는 열사이펀에 의한 강제 순환으로서 부스트림이 흐를 수 있다. 순환 방식에 따라, 반응기는 상기된 바와 같이, 고정층, 유동층 또는 관형 반응기일 수 있다. 부반응기에는 칼럼으로부터 취해진 액체 스트림이 공급된다. 액체 스트림의 압력은 펌프(23)에 의해 증가될 수 있다. 부스트림은 1 미만의 메탄올 K-값을 갖는 트레이 아래에 위치한 트레이로부터 취하는 것이 바람직하다. 추가의 메탄올은 필요하다면, 부반응기 앞의 부반응기 공급부(15)에 공급될 수 있다. 반응기 공급물은 열교환기(24)에 의해 부반응기 전의 반응 온도로 냉각될 수 있다. 온도는 부반응기에서 수 ℃ 상승한다. 제 1 및 제 2 반응기로부터의 액체 스트림의 온도는 각각, 열교환기 (25, 26)에 의해 조절될 수 있다. 부반응기 시스템 (13, 14)으로부터, 액체는 칼럼(9)으로 역으로 흐른다. 그런 다음, 상기 액체는 1 보다 큰 메탄올 K-값을 갖는 플레이트로 회귀된다.Following the distillation column 9 was arranged a side reactor system consisting of a series of two reactors 13, 14. This reactor can be replaced with one large reactor, if desired. The substream may flow by the use of a pump or as a forced circulation by thermosiphon. Depending on the circulation scheme, the reactor may be a fixed bed, fluidized bed or tubular reactor, as described above. The side reactor is fed with a liquid stream taken from the column. The pressure of the liquid stream can be increased by the pump 23. The substream is preferably taken from a tray located below the tray having a methanol K-value of less than one. Additional methanol may be fed to the subreactor feed 15 in front of the subreactor if desired. The reactor feed may be cooled to the reaction temperature before the subreactor by heat exchanger 24. The temperature rises several degrees in the subreactor. The temperature of the liquid streams from the first and second reactors can be controlled by heat exchangers 25 and 26, respectively. From the subreactor system 13, 14, the liquid flows back to the column 9. The liquid is then returned to the plate with a methanol K-value greater than one.

부반응기 유출물은 전형적으로 예비 반응기 (6 내지 8)로부터 유도되는 공급 위치 보다 아래 위치로 칼럼으로 유입된다. 이러한 배열의 목적은 천정 생성물 중의 메탄올이 공비 혼합물의 형태로 C4탄화수소에 결합되는 방식으로 칼럼(9)을 작동시키는 데에 있다.The side reactor effluent typically enters the column to a position below the feed position derived from the preliminary reactors 6-8. The purpose of this arrangement is to operate the column 9 in such a way that the methanol in the ceiling product is bound to the C 4 hydrocarbon in the form of an azeotrope.

MTBE, ETBE 및 TAEE와 같은 그 밖의 알칸올 에테르가 유사한 방식으로 제조될 수 있다.Other alkanol ethers such as MTBE, ETBE and TAEE can be prepared in a similar manner.

증류는 선택적 수소화 반응 보다 사실상 낮은 압력에서 수행되며, 증류 압력은 일반적으로 약 1.1 내지 10bar이다. 따라서, 공급물 스트림의 휘발성 성분은 증류 칼럼(9)에 일단 유입되면, 최소한 부분적으로 증발할 것이다. 통상적으로, 용해된 수소의 약 50 내지 100%가 칼럼으로의 유입시에 증발될 것이다.The distillation is carried out at substantially lower pressure than the selective hydrogenation reaction, and the distillation pressure is generally about 1.1 to 10 bar. Thus, once the volatile components of the feed stream enter the distillation column 9, it will at least partially evaporate. Typically, about 50 to 100% of dissolved hydrogen will evaporate upon ingress into the column.

TAME를 제조하는 경우에, 증류 칼럼 상단에서의 온도는 약 40 내지 70℃, 전형적으로는 약 50 내지 60℃이고, 칼럼 바닥에서의 온도는 약 100 내지 150℃, 전형적으로는 약 120 내지 130℃이다.When preparing the TAME, the temperature at the top of the distillation column is about 40 to 70 ° C., typically about 50 to 60 ° C., and the temperature at the column bottom is about 100 to 150 ° C., typically about 120 to 130 ° C. to be.

상기 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반응성 증류 장치의 증류 칼럼은 알칸올이 증류 칼럼의 상부에서 탄화수소보다 더 무거운 방식으로 조작된다. 따라서, 공비 혼합물의 형태로 탄화수소에 결합되지 않은 알칸올은 칼럼 내에서 하향으로 유동하려 할 것이다. 동시에, 칼럼의 바닥에서 C5및 고분자량 탄화수소와 알칸올의 증기-액체 평형은 알칸올이 탄화수소 보다 더 가벼운 수준으로 유지된다. 이로 인해, 알칸올이 칼럼의 바닥으로부터 상향으로 유동된다. 이와 같이, 알칸올은 칼럼의 상부와 바닥 사이의 증류시스템 내에서 순환할 것이다. 증류 칼럼에 반응층을 유도함으로써, 또는 부스트림을 칼럼으로부터 부반응기 내의 반응층을 통해 운반함으로써, 시스템으로부터 알칸올을 제거할 알칸올 소모 반응이 일어날 수 있다.As mentioned above, according to the invention, the distillation column of the reactive distillation apparatus is operated in such a way that the alkanol is heavier than hydrocarbons at the top of the distillation column. Thus, alkanols not bound to hydrocarbons in the form of azeotrope will attempt to flow downward in the column. At the same time, the vapor-liquid equilibrium of C 5 and high molecular weight hydrocarbons with alkanols at the bottom of the column is such that alkanols are kept at lighter levels than hydrocarbons. As a result, alkanols flow upward from the bottom of the column. As such, the alkanol will circulate in the distillation system between the top and bottom of the column. By inducing a reaction bed in the distillation column, or by transporting the substream from the column through the reaction bed in the subreactor, an alkanol consuming reaction may occur that will remove the alkanol from the system.

알칸올, 특히 메탄올 및 에탄올은 공급원료의 탄화수소와 공비 혼합물을 형성한다. 탄화수소의 분자량이 커지면 커질수록, 탄화수소-알칸올 공비 혼합물의 알칸올 농도가 더 커진다. 본 발명에 따르면, 증류 공정으로부터 제거되는 미반응 알칸올의 양을 최소화시키기 위해, 사실상 단지 C4-탄화수소-알칸올 공비 혼합물만이 천정 생성물로서 취해진다. 이들 공비 혼합물은 가장 저분자량의 탄화수소-알칸올 공비 혼합물이고, 가장 낮은 알칸올 농도를 갖는다.Alkanols, in particular methanol and ethanol, form an azeotrope with the hydrocarbons of the feedstock. The higher the molecular weight of the hydrocarbon, the higher the alkanol concentration of the hydrocarbon-alkanol azeotrope mixture. According to the invention, in order to minimize the amount of unreacted alkanol that is removed from the distillation process, in fact only C 4 -hydrocarbon-alkanol azeotrope mixtures are taken as the ceiling product. These azeotropic mixtures are the lowest molecular weight hydrocarbon-alkanol azeotropic mixtures and have the lowest alkanol concentrations.

본 발명에 따르면, 미반응 알칸올의 양은 알칸올의 양과 상관하도록 공급물 중의 C4탄화수소의 양을 조절함으로써 조절될 수 있다. 공급물 중의 C4탄화수소의 양이 적으면 적을수록, 더 적은 양의 증류물이 제거될 수 있고, 더 적은 양의 알칸올이 공정으로부터 제거된다. 공급물 중의 C4탄화수소의 양을 증가시킴으로써, 천정 생성물 중의 유리된 미반응 알칸올의 상대적 양의 어떠한 변동 없이 증류물 유속이 증가될 수 있다. 따라서, 요망에 따라, C4탄화수소 (또는 심지어는 C3탄화수소)가 공정에 의도적으로 첨가되어 의도된 효과가 달성될 수 있다.According to the present invention, the amount of unreacted alkanol can be adjusted by adjusting the amount of C 4 hydrocarbons in the feed to correlate with the amount of alkanol. The smaller the amount of C 4 hydrocarbons in the feed, the less distillate can be removed and the less alkanol removed from the process. By increasing the amount of C 4 hydrocarbons in the feed, the distillate flow rate can be increased without any variation in the relative amount of free unreacted alkanol in the ceiling product. Thus, if desired, C 4 hydrocarbons (or even C 3 hydrocarbons) are intentionally added to the process so that the intended effect can be achieved.

주 분별기 (9)에서, 저분자량 탄화수소 및 과량의 수소는 소량 제거된 C4탄화수소 및 메탄올과 함께 증기 증류물로서 취해진다. 이러한 스트림은 주 분별기의 압력을 조절하는데 사용된다. 증기 흐름이 없는 경우, 증류물 흐름이 일반적으로 환류 흐름에 비해 매우 작기 때문에 (환류비는 일반적으로 100을 초과함), 주 분별기의 압력 조절이 어려워지게 될 것이다. 어떠한 빠른 조절 목적으로도 증류물 흐름을 사용하는 것이 가능하지 않다. 그러나, 본 발명에 따르면, 압력 밸브에 의해 기체 증류물의 양을 조절하고, 압력을 최소한 거의 일정하게 유지시킴으로써, 증류가 안정한 조건하에서 조작될 수 있다. 어떠한 탄화수소 공비 혼합물 및 다른 탄화수소 원자와 함께 배출된 수소 및 메탄이 재순환되어 수소가 회수될 수 있다. 바람직하게는, 화합물은 연도 기체 시스템으로 운반된다.In the main fractionator (9), low molecular weight hydrocarbons and excess hydrogen are taken as vapor distillates together with small amounts of removed C 4 hydrocarbons and methanol. This stream is used to regulate the pressure of the main fractionator. In the absence of a vapor stream, the distillate stream is generally very small relative to the reflux stream (reflux ratio generally exceeds 100), which will make it difficult to control the pressure of the main fractionator. It is not possible to use distillate streams for any quick control purposes. However, according to the present invention, distillation can be operated under stable conditions by adjusting the amount of gaseous distillate by means of a pressure valve and keeping the pressure at least nearly constant. The hydrogen and methane released together with any hydrocarbon azeotrope and other hydrocarbon atoms can be recycled to recover hydrogen. Preferably, the compound is delivered to the flue gas system.

본 발명에 따른 방법을 실시할 때, 칼럼의 바닥 생성물의 알칸올 농도는 원하는 만큼 작은 값으로 용이하게 감소될 수 있다. 메탄올의 경우에, 바닥 생성물 중의 메탄올의 농도를 100 ppm 미만으로 감소시키는 것이 가능하다. 증류물 중의 알칸올의 양은 단지 공비 혼합물에 의해 결합된 양에 상응할 것이다. 공비 혼합물의 조성, 및 그에 따라 제거된 알칸올의 양은 천정 생성물의 탄화수소 조성 및 증류 작동 압력에 의존한다. TAME의 생성에 근거한 일례를 언급하면 : C4탄화수소가 천정 생성물의 대부분(90% 초과)을 차지한다면, 증류 압력 및 C5탄화수소의 양에 따라 약 0.1 내지 5.0 중량%의 메탄올이 존재하게 될 것이다. C5탄화수소가 천정 생성물에 더 많이 포함되면 포함될수록, 이와 함께 더 많은 메탄올이 제거될 것이다(천정 생성물 중에 90중량% 미만의 C4탄화수소가 존재할 수 있다).When carrying out the process according to the invention, the alkanol concentration of the bottom product of the column can easily be reduced to a value as small as desired. In the case of methanol, it is possible to reduce the concentration of methanol in the bottom product to less than 100 ppm. The amount of alkanol in the distillate will only correspond to the amount bound by the azeotropic mixture. The composition of the azeotrope and the amount of alkanol removed are thus dependent on the hydrocarbon composition and distillation operating pressure of the ceiling product. Referring to an example based on the production of TAME: If C 4 hydrocarbons account for the majority (> 90%) of the ceiling product, there will be about 0.1 to 5.0% by weight of methanol, depending on the distillation pressure and the amount of C 5 hydrocarbons. . The more C 5 hydrocarbons are included in the ceiling product, the more methanol will be removed with it (less than 90% by weight C 4 hydrocarbon may be present in the ceiling product).

상기 기술된 에테르화 반응은 바람직하게는, 통상적인 양이온 교환 수지의 존재하에 수행된다. 그러나, 다른 종류의 제올라이트도 에테르화 촉매로서 사용될 수 있다. 이와 같이, 수지는 술폰산기를 함유할 수 있고, 이는 방향족 비닐계 화합물의 중합반응 및 공중합반응 후에 술폰화시킴으로써 수득될 수 있다. 공중합체들의 중합체를 제조하는데 적합한 방향족 비닐계 화합물의 예로는 스티렌, 비닐 톨루엔, 비닐 나프탈렌, 비닐 에틸벤젠, 메틸 스티렌, 비닐 클로로벤젠 및 비닐 크실렌이 있다. 산 양이온 교환 수지는 전형적으로 방향족 핵 당 1.3 내지 1.9개의 술폰산기를 함유한다. 바람직한 수지는 방향족 모노비닐계 화합물과 방향족 폴리비닐계 화합물, 특히, 디비닐계 화합물의 공중합체를 기재로 하며, 여기에서 폴리비닐 벤젠의 함량은 공중합체의 약 1 내지 20 중량%이다. 이온 교환 수지는 바람직하게는 약 0.15 내지 1 mm의 과립 크기를 갖는다.The etherification reaction described above is preferably carried out in the presence of a conventional cation exchange resin. However, other kinds of zeolites can also be used as etherification catalysts. As such, the resin may contain sulfonic acid groups, which may be obtained by sulfonation after polymerization and copolymerization of aromatic vinyl compounds. Examples of aromatic vinyl-based compounds suitable for preparing polymers of copolymers are styrene, vinyl toluene, vinyl naphthalene, vinyl ethylbenzene, methyl styrene, vinyl chlorobenzene and vinyl xylene. Acid cation exchange resins typically contain 1.3 to 1.9 sulfonic acid groups per aromatic nucleus. Preferred resins are based on copolymers of aromatic monovinyl compounds and aromatic polyvinyl compounds, in particular divinyl compounds, wherein the content of polyvinyl benzene is about 1 to 20% by weight of the copolymer. The ion exchange resins preferably have a granule size of about 0.15 to 1 mm.

상기 수지 이외에, 술포닐 플루오로비닐 에틸과 플루오로카본의 공중합체인 퍼플루오로술폰산 수지가 사용될 수 있다.In addition to the above resins, perfluorosulfonic acid resins which are copolymers of sulfonyl fluorovinyl ethyl and fluorocarbons can be used.

바람직한 구현에 따르면, 칼럼으로부터 부반응기로의 송출 위치는 알칸올의 증기-액체 평형비 (K-값)가 송출 트레이 위의 (이론)트레이에서 1 보다 작게 되는 방식으로 선택된다. TAME가 제조되는 경우, 방법은 메탄올의 K-값이 송출 트레이 위의 트레이에서 1 보다 작게 되는 방식으로 실시될 수 있다. TAEE 방법에서는, 일반적으로 송출 트레이와 송출 트레이 위의 제 1 트레이 사이에 에탄올에 대한 K-값이 1 보다 작은 1 또는 2개의 (이론)트레이가 존재한다. 알칸올을 함유하는 반응 생성물은 부반응기로부터 칼럼으로 회귀되고, 이것은 1 보다 큰 알칸올 K-값을 갖는 트레이에 공급된다. 결과적으로, 알칸올은 탄화수소에서 보다 증기상에서 더 부화된다. 부스트림은 칼럼 내의 전체 액체 유량의 40 내지 90%, 전형적으로는 약 60 내지 70% 를 차지한다. 부반응기의 사용은 예를 들어 증류 칼럼에서 우세한 조건이 부스트림의 송출 위치를 변동시킴으로써, 그리고, 보다 많은 양의 알칸올을 반응층으로 공급함으로써 영향을 받을 수 있기 때문에 바람직하다.According to a preferred embodiment, the delivery location from the column to the subreactor is chosen in such a way that the vapor-liquid equilibrium ratio (K-value) of the alkanol is less than 1 in the (theoretical) tray above the delivery tray. If TAME is produced, the method can be carried out in such a way that the K-value of methanol is less than 1 in the tray above the delivery tray. In the TAEE method, there is generally one or two (theoretical) trays with a K-value less than 1 for ethanol between the delivery tray and the first tray above the delivery tray. The reaction product containing alkanol is returned to the column from the side reactor, which is fed to a tray having an alkanol K-value greater than one. As a result, alkanols are more hatched in the vapor phase than in hydrocarbons. The substream accounts for 40 to 90%, typically about 60 to 70%, of the total liquid flow rate in the column. The use of side reactors is preferred because, for example, the conditions prevailing in the distillation column can be influenced by varying the delivery location of the substream and by feeding a larger amount of alkanol to the reaction bed.

본 발명은 또한 통상적인 촉매 증류 반응기에도 적용될 수 있다. 이러한 반응기는 부반응기 공정과 동일한 방식으로 작동된다. 유일한 차이점은 알칸올 소모반응이 칼럼 내에서 일어난다는 점이다.The present invention can also be applied to conventional catalytic distillation reactors. This reactor is operated in the same way as the subreactor process. The only difference is that the alkanol depletion reaction takes place in the column.

본 발명은 MTBE, ETBE, TAME 및 TAEE 공정과 함께 수행되는 것이 바람직하다.The invention is preferably carried out in conjunction with the MTBE, ETBE, TAME and TAEE processes.

TAME 공정과 관련하여, 수득된 천정 생성물은 MTBE 장치에 제공될 수 있다. MTBE 장치가 약간의 불순물(MTBE 공정에 관한 한 C5탄화수소)을 함유하기 때문에, 천정 생성물은 MTBE 장치의 공급물내로 도입될 수 있거나 (이것은 C5탄화수소가 MTBE 생성물에 잔류함을 의미함) 또는 MTBE 장치의 메탄올 세척 장치에 도입될 수 있다. 후자의 경우에, C5탄화수소는 MTBE 장치의 라피네이트 스트림(이것은 주로 C4탄화수소를 함유함)으로 종결된다.In connection with the TAME process, the obtained ceiling product can be provided to the MTBE apparatus. Since the MTBE device contains some impurities (C 5 hydrocarbons as far as the MTBE process is concerned), the ceiling product can be introduced into the feed of the MTBE device (which means that the C 5 hydrocarbons remain in the MTBE product) or It can be introduced into the methanol washing apparatus of the MTBE apparatus. In the latter case, the C 5 hydrocarbons are terminated with the raffinate stream of the MTBE apparatus, which contains mainly C 4 hydrocarbons.

대안적으로, 증류의 천정 생성물이 단지 미소량의 메탄올을 함유하고 천정 생성물이 공급물에 비해 매우 작기 때문에, 상기 증류에 의한 천정 생성물은 증류의 바닥 생성물과 합쳐져서 가솔린 성분을 형성하기도 한다. 필요하다면, 혼합물은 추가로 처리된다. 그러나, 본 발명의 바람직한 구현에 따르면, 공급물의 C4탄화수소 함량은 천정 생성물과 바닥 생성물의 혼합물이 그 자체로 모터 연료 성분으로서 사용될 수 있을 만큼 의도적으로 작게 유지된다.Alternatively, because the ceiling product of distillation contains only a small amount of methanol and the ceiling product is very small relative to the feed, the ceiling product by distillation may combine with the bottom product of the distillation to form a gasoline component. If necessary, the mixture is further processed. However, according to a preferred embodiment of the present invention, the C 4 hydrocarbon content of the feed is intentionally kept small so that the mixture of the ceiling product and the bottom product can be used as a motor fuel component by itself.

본 발명에 의해 상당한 이점이 달성된다.Significant advantages are achieved by the present invention.

상기 기술된 바와 같이, 올레핀계 탄화수소 공급원료의 선택적 수소화 반응이 본 발명에 의해 달성된다. 수소화 반응은 디엔의 양을 0.1% 미만(심지어는0.05% 미만)까지 감소시키고, 또한 올레핀의 이성질체화를 야기시켜서 반응성 올레핀의 양을 증가시킬 것이다. 수소화된 생성물 스트림이 예비 반응기 후에 증류 칼럼에 유입되면, 탄화수소 액상에 분산되고 용해된 과량의 수소 및 메탄, 및 만약 존재한다면, 다른 휘발성 화합물이 증발될 것이다. 생성되는 기체상은 증류를 조절하는데 사용될 수 있다.As described above, selective hydrogenation of the olefinic hydrocarbon feedstock is achieved by the present invention. The hydrogenation reaction will reduce the amount of diene to less than 0.1% (even less than 0.05%) and will also cause isomerization of the olefins, thereby increasing the amount of reactive olefins. When the hydrogenated product stream enters the distillation column after the preliminary reactor, the excess hydrogen and methane dispersed and dissolved in the hydrocarbon liquid phase and, if present, other volatile compounds will evaporate. The resulting gas phase can be used to control distillation.

동시에, 과량의 수소를 증류 칼럼에 운반하면, 수소 분리 시스템이 필요 없다. 과량의 수소와 저분자량 탄화수소를 분리시키기 위해 분리 장치가 사용되면, 일부량의 저분자량 탄화수소가 여전히 공급물에 존재하게 될 것이다. 전체적인 응축 조절 계획이 사용되어도, 비응축성 탄화수소는 천정 용기에 축적되는 경향이 있다. 따라서, 이들 기체는 때때로 시스템으로부터 퍼징(purge)되어야 할 것이며, 이러한 퍼징은 압력 조절에 영향을 주며, 주 분별기에서 안정한 조작 압력을 유지시키기 어렵게 한다. 더욱이, 저분자량 탄화수소가 선택적 수소화후에 곧바로 분리되는 경우, 압력은 낮춰져야 한다. 이것은 수소화된 생성물이 에테르화 반응기로 펌핑되어야 하기 때문에, 분리 후에 여분의 펌프가 요구됨을 의미한다. 부가적 펌프는 투자 및 작동 비용을 증가시킨다.At the same time, if excess hydrogen is delivered to the distillation column, no hydrogen separation system is required. If a separation device is used to separate excess hydrogen and low molecular weight hydrocarbons, some amount of low molecular weight hydrocarbons will still be present in the feed. Even when an overall condensation control scheme is used, non-condensable hydrocarbons tend to accumulate in the ceiling vessel. Therefore, these gases will sometimes have to be purged from the system, which affects pressure regulation and makes it difficult to maintain a stable operating pressure in the main fractionator. Moreover, if the low molecular weight hydrocarbon is separated immediately after selective hydrogenation, the pressure must be lowered. This means that since the hydrogenated product must be pumped into the etherification reactor, an extra pump is required after separation. Additional pumps increase the investment and operating costs.

본 발명에 의해 방지되는 또 다른 단점은 분리 조작 동안 반응성 성분의 원하지 않는 손실이다.Another disadvantage avoided by the present invention is the unwanted loss of reactive components during the separation operation.

하기의 실시예가 본 발명을 명백하게 할 것이다.The following examples will make the invention clear.

실시예 1Example 1

3 톤(t)의 열분해 가솔린 컷과 혼합시킨 55 t의 FCC 경 가솔린으로 구성된공급물을 제 2 도에 도시된 바와 같은 구성을 갖는, 공급 용기, 흐름 조절 수단 및 고정층 반응기 장치를 포함하는 수소화 장치에서 선택적으로 수소화시켰다. 수소 공급물은 20 kg/h이었고, 기체는 약 20 kg/h의 다른 저분자량의 비활성 탄화수소, 주로 메탄을 함유하였다. 수소화의 압력은 25bar이고, 온도는 90℃이었다. 사용된 WHSV는 6이었다. 촉매로서, 상표명 H 0-22로 바스프에서 공급하는, 0.25 중량% 팔라듐을 갖는 Pd/Al2O3수소화 촉매를 사용하였다.Hydrogenation apparatus comprising a feed vessel, flow control means and a fixed bed reactor apparatus having a feed composed of 55 t FCC light gasoline mixed with 3 tonnes (t) of pyrolysis gasoline cut, as shown in FIG. Selectively hydrogenated. The hydrogen feed was 20 kg / h and the gas contained about 20 kg / h of other low molecular weight inert hydrocarbons, mainly methane. The pressure of hydrogenation was 25 bar and the temperature was 90 ° C. The WHSV used was 6. As catalyst, a Pd / Al 2 O 3 hydrogenation catalyst having 0.25 wt% palladium, supplied by BASF under the trade name H 0-22, was used.

20 kg H2의 매시 공급물 중에서, 16 kg이 반응하였으며, 이는 수소화 반응 동안 H2과량이 20%임을 의미한다.In a mash feed of 20 kg H 2 , 16 kg reacted, meaning that the H 2 excess is 20% during the hydrogenation reaction.

표 1은 선택적 수소화 반응의 결과를 나타낸다.Table 1 shows the results of the selective hydrogenation reaction.

표 1: 올레핀계 탄화수소 공급물의 선택적 수소화 Table 1 : Selective Hydrogenation of Olefinic Hydrocarbon Feeds

상기 표 1로부터 디올레핀의 양이 0.05%로 급속히 감소하고, 더욱이, 촉매가 약간의 비반응성 성분을 반응성 성분으로 이성질화시킬 수 있음을 알 수 있다.It can be seen from Table 1 above that the amount of diolefin is rapidly reduced to 0.05% and furthermore, the catalyst can isomerize some non-reactive components into reactive components.

실시예 2Example 2

3 톤(t)의 열분해 가솔린 컷과 혼합시킨 55 t의 FCC 경 가솔린으로 구성된 공급물을 실시예 1에서 기술된 바와 같이 선택적으로 수소화시킨후, 제 3도에 도시한 에테르화 장치에서 에테르화시킨다.A feed consisting of 55 t FCC light gasoline mixed with 3 tons (t) of pyrolysis gasoline cut was selectively hydrogenated as described in Example 1 and then etherified in the etherification unit shown in FIG. .

표 2는 선택적 수소화 조작 전후의 성분 유속을 보여준다. 또한, 에테르화생성물의 조성이 기재되어 있다.Table 2 shows the component flow rates before and after the selective hydrogenation operation. In addition, the composition of the etherification products is described.

표 2. 선택적 수소화 및 에테르화 전후의 탄화수소 공급물의 유속Table 2. Flow Rates of Hydrocarbon Feeds Before and After Selective Hydrogenation and Etherization

증류 칼럼의 조작 동안 연속적으로 분리되는 증류물의 조성은 다음과 같다: 20 몰% (1 중량%)의 H2, 13 몰% (5 중량%)의 메탄, 4 몰% (3 중량%)의 메탄올 및 63 몰% (91 중량%)의 C4-탄화수소. 많은 다른 저분자량 성분이 수소와 함께 유동한다.The composition of the distillate separated continuously during the operation of the distillation column is as follows: 20 mol% (1 wt%) of H 2 , 13 mol% (5 wt%) of methane, 4 mol% (3 wt%) of methanol And 63 mol% (91 wt%) C 4 -hydrocarbons. Many other low molecular weight components flow with hydrogen.

500 kPa (절대)의 압력에서, 기체상 증류물의 유속은 약 41 m3/h이다. 이러한 기체 유속으로, 증류 칼럼의 압력이 쉽게 조절된다. 상기 언급한 성분은 모두, 이상 기체와 유사한 상태를 갖는다. 이는, 이들의 상대적 부피가 몰 분획에 상응하는, 즉, 수소가 증류물의 전체 부피의 20%를 구성함을 의미한다. 저분자량 탄화수소와 함께, 선택적 수소화를 위해 사용되고 증류 조성의 조절을 위해 증류 수단에 운반되는 기체는 기체상 증류물의 1/3을 구성한다. 기체상 중의 휘발성 성분의 이러한 부가적 양이 증류 조작의 조절 가능성을 매우 개선시킨다.At a pressure of 500 kPa (absolute), the flow rate of gaseous distillate is about 41 m 3 / h. With this gas flow rate, the pressure in the distillation column is easily controlled. All of the above-mentioned components have a state similar to the ideal gas. This means that their relative volume corresponds to the molar fraction, ie hydrogen constitutes 20% of the total volume of the distillate. Together with low molecular weight hydrocarbons, the gas used for selective hydrogenation and carried to the distillation means for control of the distillation composition constitutes one third of the gaseous distillate. This additional amount of volatile components in the gas phase greatly improves the controllability of the distillation operation.

본 발명은 첨부 도면에 의해 더욱 상세히 설명될 것이다.The invention will be explained in more detail by the accompanying drawings.

제 1 도는 FCC 가솔린 스플리터, 선택적 수소화 장치 및 에테르화 장치를 포함하는 본 발명에 따른 TAME 공정을 개략적으로 도시하는 도면이다.1 is a schematic illustration of a TAME process according to the present invention comprising an FCC gasoline splitter, an optional hydrogenation unit and an etherification unit.

제 2 도는 본 발명에서 사용되는 선택적 수소화 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.2 is a view schematically showing a selective hydrogenation apparatus used in the present invention.

제 3 도는 3개의 예비 반응기, 생성물 분리 칼럼 및 2개의 부반응기를 포함하는 에테르화 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.3 schematically shows an etherification apparatus comprising three pre-reactors, a product separation column and two side reactors.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : FCC 가솔린 스플리터 2 : 선택적 수소화 장치1: FCC gasoline splitter 2: Selective hydrogenation device

3 : 에테르화 장치 4 : 제 1 수소화 반응기3: etherification apparatus 4: first hydrogenation reactor

5 : 제 2 수소화 반응기 6, 7, 8 : 예비 반응기5: second hydrogenation reactor 6, 7, 8: preliminary reactor

9 : 증류 칼럼 10 : 응축기9: distillation column 10: condenser

11 : 환류 드럼 12, 28 : 펌프11: reflux drum 12, 28 pump

13, 14 : 반응기13, 14: reactor

16, 17, 18, 19, 24, 25, 26 : 열교환기16, 17, 18, 19, 24, 25, 26: heat exchanger

20 : 리보일러20: reboiler

Claims (14)

- 촉매의 존재하에, 탄소 원자수가 4 내지 7개인 포화 탄화수소, 및 단일 불포화 및 다중 불포화 탄화수소를 함유하는 공급원료를 다중 불포화 탄화수소에 대해 과량의 수소와 접촉시켜서 다중 불포화 탄화수소의 일부 또는 전부를 선택적으로 수소화시켜서, 불포화 탄화수소가 주로 단일 불포화 화합물로 이루어진 변형된 탄화수소 공급원료를 생성시키는 단계,In the presence of a catalyst, optionally a part or all of the polyunsaturated hydrocarbons is contacted by contacting a feedstock containing 4 to 7 carbon atoms, and a feedstock containing monounsaturated and polyunsaturated hydrocarbons with excess hydrogen to the polyunsaturated hydrocarbons. Hydrogenation to produce a modified hydrocarbon feedstock in which the unsaturated hydrocarbons consist primarily of monounsaturated compounds, - 비반응 수소의 일부 또는 전부와 변형된 탄화수소 공급원료를 1개 이상의 증류 칼럼을 포함하는 촉매 증류 반응기 시스템에 공급하는 단계,Supplying some or all of the unreacted hydrogen and the modified hydrocarbon feedstock to a catalytic distillation reactor system comprising at least one distillation column, - 공급원료의 C4-7이소올레핀을 촉매의 존재하에 알칸올과 반응시켜서 3차 알킬 에테르를 생성시키는 단계,Reacting the C 4-7 isoolefin in the feedstock with an alkanol in the presence of a catalyst to produce a tertiary alkyl ether, - 반응 혼합물을 증류 칼럼에서 증류시키는 단계,Distilling the reaction mixture in a distillation column, - 알킬 에테르, 및 증류의 바닥 생성물을 갖는 사실상 모든 미반응 탄화수소를 회수하는 단계,Recovering virtually all unreacted hydrocarbons with alkyl ether and bottom product of distillation, - C4탄화수소와 알칸올의 공비 혼합물을 주로 함유하는, 증류의 천정 생성물을 배출시키는 단계, 및Draining the ceiling product of distillation, which mainly contains an azeotropic mixture of C 4 hydrocarbons and alkanols, and - 칼럼에서 수소를 함유하는 기체상 증류물의 양을 조절함으로써 증류 칼럼의 압력을 사실상 일정하게 유지시키는 단계를 포함하여, 3차 알킬 에테르를 제조하는 방법.-Keeping the pressure of the distillation column substantially constant by controlling the amount of gaseous distillate containing hydrogen in the column, thereby producing a tertiary alkyl ether. 제 1항에 있어서, 공급원료의 다중 불포화 탄화수소를 기준으로하여 계산할 때, 1.001 내지 10배 몰과량의 수소가 탄화수소 공급원료의 수소화 반응에 사용됨을 특징으로 하는 방법.The process according to claim 1, wherein 1.001 to 10 times molar excess of hydrogen is used for the hydrogenation of the hydrocarbon feedstock when calculated based on the polyunsaturated hydrocarbon of the feedstock. 제 1항에 있어서, 수소화 반응이 수소화 반응 동안 탄화수소 공급원료 중에 80% 이상의 수소를 용해시키는 10 내지 120bar의 압력에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.The process of claim 1, wherein the hydrogenation reaction is carried out at a pressure of 10 to 120 bar dissolving at least 80% hydrogen in the hydrocarbon feedstock during the hydrogenation reaction. 제 3항에 있어서, 수소화 반응이 15 내지 115 바아(bar)의 압력에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.4. A process according to claim 3, wherein the hydrogenation reaction is carried out at a pressure of 15 to 115 bar. 제 3항에 있어서, 증류가 수소화 반응 보다 사실상 낮은 온도에서 수행되어 증류 동안 수소가 기체상으로 유지됨을 특징으로 하는 방법.4. A process according to claim 3, wherein the distillation is carried out at a substantially lower temperature than the hydrogenation reaction so that the hydrogen remains in gas phase during the distillation. 제 1항에 있어서, 수소화 반응이 지지된 귀금속 촉매 및 지지된 니켈 촉매로 구성된 군으로부터 선택된 촉매의 존재하에 수행됨을 특징으로 하는 방법.The process of claim 1 wherein the hydrogenation reaction is carried out in the presence of a catalyst selected from the group consisting of supported noble metal catalysts and supported nickel catalysts. 제 6항에 있어서, 팔라듐의 농도가 촉매의 전체 중량을 기준으로하여 계산할 때 0.2 내지 5 중량%인 알루미나상의 팔라듐을 포함하는 촉매의 존재하에 수소화반응이 수행됨을 특징으로 하는 방법.7. A process according to claim 6, wherein the hydrogenation is carried out in the presence of a catalyst comprising palladium on alumina of from 0.2 to 5% by weight, when the concentration of palladium is calculated based on the total weight of the catalyst. 제 1항에 있어서, 수소화 반응의 온도가 조작 동안 40℃에서 130℃로 증가되어 촉매 오염을 상쇄시킴을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the temperature of the hydrogenation reaction is increased from 40 ° C. to 130 ° C. during operation to offset catalyst contamination. 제 1항에 있어서, 수소화 반응이 2개 이상의 연속적인 반응기에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.The process of claim 1, wherein the hydrogenation reaction is carried out in two or more successive reactors. 제 1항에 있어서, 수소화 반응이 순수한 수소 기체를 사용하여 수행됨을 특징으로 하는 방법.The process according to claim 1, wherein the hydrogenation reaction is carried out using pure hydrogen gas. 제 1항에 있어서, 수소화 반응이 10 내지 70 중량%의 휘발성 저분자량 파라핀을 함유하는 수소 기체를 사용하여 수행됨을 특징으로 하는 방법.The process according to claim 1, wherein the hydrogenation reaction is carried out using hydrogen gas containing from 10 to 70% by weight of volatile low molecular weight paraffins. 제 1항에 있어서, 5몰% 이상의 과량 수소를 수소화 공정에 공급하고, 수소화 공정의 압력을 15bar 이상으로 유지시키고, 증류압을 10bar 이하로 유지시킴을 특징으로 하는 방법.The process according to claim 1, wherein at least 5 mole% of excess hydrogen is supplied to the hydrogenation process, the pressure of the hydrogenation process is maintained at 15 bar or more, and the distillation pressure is maintained at 10 bar or less. 제 1항에 있어서, 알칸올이 메탄올 또는 에탄올을 포함함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the alkanol comprises methanol or ethanol. 제 1항에 있어서, 증류로부터 배출된 증류물의 양이 공급물 중에 존재하는 C4탄화수소의 양에 상응함을 특징으로 하는 방법.The process according to claim 1, wherein the amount of distillate withdrawn from distillation corresponds to the amount of C 4 hydrocarbons present in the feed.
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