KR830002476B1 - Method for preparing methyl t-butyl ether - Google Patents

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닛뽕 세끼유 가부시끼 가이샤
오까다 가즈유끼
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Abstract

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Description

메틸 t-부틸 에테르의 제조방법Method for preparing methyl t-butyl ether

제1도 본 발명에 따른 메틸 t-부틸에테르의 제조공정도.1 is a manufacturing process of methyl t- butyl ether according to the present invention.

본 발명은 메틸 t-부틸에테르의 연속 제조방법에 관한 것이다. 즉 특정한 반응 조건하의 2단계 공정에서 이소부틸렌을 함유하는 탄화수소 혼합물과 메탄올로부터 메틸 t-부틸 에테르(이하 MTBE라 함)를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the continuous production of methyl t-butyl ether. That is to say a method for producing methyl t-butyl ether (hereinafter referred to as MTBE) from a hydrocarbon mixture containing isobutylene and methanol in a two step process under certain reaction conditions.

최근 내연기관으로부터 배출되는 폐기 가스에 함유되어 있는 납이 공해문제로 크게 부각되었다. 따라서 현재 보통 가솔린은 납을 전혀 함유하지 않는 것이며 고급(추천규격)가솔린도 조만간 납을 함유하지 않도록 될 것이다.In recent years, lead contained in waste gas discharged from internal combustion engines has been highlighted as a pollution problem. As a result, gasoline currently contains no lead at all and high-end gasoline will soon not contain lead.

그러나 종래 가솔린의 옥탄가를 유지하면서 기본 가솔린의 혼합비율을 크게 바꾸지 않은채, 납을 함유하지 않는 가솔린을 얻으려면 첨가제를 가하여 옥탄가를 증가시켜야 한다. 옥탄가를 증가시키는 첨가제는 이미 많이 알려져 있다. 그들 가운데 측쇄형 알킬기를 갖는 에테르가 제3차 석유회의 Sec. M. 397(1951)에서 밝혀진 바 있다. 예를들어 메틸 t-부틸에테르(MTBE), 에틸 t-부틸에테르 및 이소프로필 t-부틸 에테르 등이 매우 높은 옥탄가를 갖고 있음은 공지되어 있다.However, in order to obtain lead-free gasoline without significantly changing the mixing ratio of the basic gasoline while maintaining the octane number of the conventional gasoline, it is necessary to increase the octane number by adding an additive. Many additives for increasing the octane number are known. Among them, ether having a branched alkyl group is Sec. M. 397 (1951). For example, it is known that methyl t-butyl ether (MTBE), ethyl t-butyl ether and isopropyl t-butyl ether have very high octane numbers.

메틸 t-부틸에테르는 산촉매 존재하에 메탄올과 이소부틸렌을 반응시켜 제조하는 방법에 알려져 있다. 특히 강산성 양이온 교환수지를 촉매로 사용하는 방법이 제안되어 왔다. (예를들면 일본 특허공보 제 1973-34,803호, 일본 특허공개 공보 제 1974-61,109호 및 동 1975-58,006호, 미합중국 특허 제 2,480,940호).Methyl t-butylether is known in the process for preparing methanol by isobutylene in the presence of an acid catalyst. In particular, a method of using a strongly acidic cation exchange resin as a catalyst has been proposed. (For example, Japanese Patent Publication No. 1973-34,803, Japanese Patent Publication No. 1974-61,109 and 1975-58,006, US Patent No. 2,480,940).

그러나 이들 재래방법은 반응중, 사용된 강산성 양이온 교환수지로부터 추출되는 산성물질이 반응 생성물로 혼입되기 때문에 반응 생성물을 분리하는 증류 과정에서 가열 단계가 필요하다.However, these conventional methods require a heating step in the distillation process that separates the reaction products because acidic substances extracted from the strongly acidic cation exchange resin used during the reaction are incorporated into the reaction products.

그런데 이러한 가열 과정은 생성물의 3급 탄소원자가 존재로 인하여 일단 생성된 메틸 t-부틸에테르를 다시 메탄올과 이소부틸렌으로 분해하는 역반응을 일으키기 때문에 MTBE 수율이 떨어져 바람직하지 못하다. 더욱이 산성물질을 함유하는 생성물은 그 자체로 가솔린 연료에 혼합할 수 없다.However, this heating process is undesirable because of the presence of tertiary carbon atoms in the product, which causes the reverse reaction of decomposing the methyl t-butyl ether once formed into methanol and isobutylene. Moreover, products containing acidic substances cannot be mixed with gasoline fuels by themselves.

본 발명자들은 입상 산 중화제를 사용하여 불필요한 산성물질을 제거한 다음 플래싱(Flashing)및 증류공정을 거치게 하는 방법으로서 저급 1급 알콜과 3급 올레핀으로 부터 3급 알킬 에테르를 공업적으로 높은 수율로 제조하는 방법을 발명하고 이미 출원하였다(일본 특허원 제 140,479/1976호) 또 본 발명자들은 올레핀을 사용된 올레핀에 관해 과량의 저급 알콜과 반응시킨 다음, 입상 산 중화제로 산성물질을 제거하고, 플래싱 공정으로 미반응 탄화수소를 제거한 후, 반응 혼합물을 증류하여 증류탑 상부에서 메틸 t-부틸에테르 및 메탄올의 공비 혼합물(azeotropic mixture)을 생성시켜서 이를 올레핀과 저급알콜의 반응이 이루어지는 제1반응기로 재순환시키고, 증류탑 저부에서 고순도의 메틸 t-부틸에테르를 수득하는 방법도 발명하여 이미 출원 하였다(일본 특허원 제 123, 154(1977호)).The present inventors use a particulate acid neutralizer to remove unnecessary acid and then flash and distillate to prepare tertiary alkyl ethers from lower primary alcohols and tertiary olefins in industrially high yields. The invention has been invented and already filed (Japanese Patent Application No. 140,479 / 1976). The inventors also reacted olefins with excess lower alcohols on the olefins used, followed by removal of the acidic substance with a granular acid neutralizer, followed by flashing. After removing the unreacted hydrocarbon, the reaction mixture is distilled to produce an azeotropic mixture of methyl t-butyl ether and methanol at the top of the distillation column, which is recycled to the first reactor in which the olefin and the lower alcohol are reacted, and the bottom of the distillation column is The method of obtaining methyl t-butyl ether of high purity is also invented and filed (Japanese special Hewha No. 123, 154 (1977).

본 발명의 목적은 메틸 t-부틸에테르를 고수율로 연속적으로 제조하는 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a method for continuously preparing methyl t-butyl ether in high yield.

본 발명의 목적은 이소부틸렌 및 메탄올의 반응 혼합물중 일부를 반응이 수행되는 제1반응기로 재순환시키고, 나머지의 반응 혼합물은 제2반응기로 보내어 t-메틸부틸에테르의 생성을 증대시치는 메틸 t-부틸에테르를 연속 제조하는 방법에 관한 것이다.It is an object of the present invention to recycle some of the reaction mixture of isobutylene and methanol to the first reactor in which the reaction is carried out, and to send the remaining reaction mixture to the second reactor to increase the production of t-methylbutylether. It relates to a process for continuously producing butyl ether.

본 발명의 또 다른 목적은 이소부틸렌 및 메탄올을 물리적 특성이 다른 강산성 양이온 교환수지로 각각 충전된 2개의 반응기에서 2단계 공정으로 반응시켜 메틸 t-부틸 에테르를 연속제조하는 방법에 관한 것이다.Still another object of the present invention is a method for continuously producing methyl t-butyl ether by reacting isobutylene and methanol in two reactors each filled with strongly acidic cation exchange resins having different physical properties.

본 발명은 특히, 이소부틸렌 탄화수소와 메탄올을, 이소부틸렌과 메탄올의 몰비율 1 :0.6-1.4로 60내지 100℃, 1 내지 50기압에서 액체 공간 속도 0.1내지 50(1/시간)로, 평균 입자 직경이 0.2내지 10mm인 강산성 양이온 교환 수지 입자가 충전된 제1반응기에 연속적으로 통과시키므로써 이소부틸렌-함유 탄화수소와 메탄올을 반응시키고, 반응 생성물 혼합물을 제1스트리임의 유속이 제2 스트리임의 3 내지 15배(중량기준)인 두 스트리임으로 나누어, 제1스트리임은 상기 언급한 양이온 교환 수지가 충전된 제1반응기로 재순환시키고, 제2스트리임은 20내지 55℃, 1 내지 50기압에서 액체 공간속도 0.1내지 50(1/시간)으로 평균입자 직경이 0.2내지 10mm인 강산성 양이온 교환수지 입자가 충전된 제2반응기를 통과시키고, 제2반응기로부터의 스트리임을 0 내지 55℃에서 평균 입자 직경이 0.1내지 10mm인 수-불용성 산 중화제 고형입자가 충전된 고정상을 통과시키고, 생성된 반응 혼합물을 증류탑으로 보내 비반응 탄화수소를 제거하고, 증류탑 저부로부터 MTBE를 함유하는 혼합물을 수집함을 특징으로 하여, MTBE를 연속 제조하는 방법에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to isobutylene hydrocarbon and methanol at a liquid space velocity of 0.1 to 50 (1 / hour) at a molar ratio of isobutylene and methanol at a ratio of 1: 0.6-1.4 at 60 to 100 ° C. and 1 to 50 atmospheres. The isobutylene-containing hydrocarbon is reacted with methanol by continuously passing through a first reactor packed with strongly acidic cation exchange resin particles having an average particle diameter of 0.2 to 10 mm, and the reaction product mixture is subjected to a flow rate of the first stream of the second stream. Divided into two streams of arbitrary 3 to 15 times by weight, the first stream is recycled to the first reactor filled with the above-mentioned cation exchange resin, and the second stream is 20 to 55 ° C., 1 to 50 atm. Through a second reactor packed with strongly acidic cation exchange resin particles having an average particle diameter of 0.2 to 10 mm at a liquid space velocity of 0.1 to 50 (1 / hour), and average streams from the second reactor at 0 to 55 ° C. A water-insoluble acid neutralizer solid particle having a diameter of 0.1 to 10 mm is passed through a fixed bed packed, the resulting reaction mixture is sent to a distillation column to remove unreacted hydrocarbons, and a mixture containing MTBE is collected from the bottom of the column. In this regard, the present invention relates to a method for continuously producing MTBE.

본 발명의 방법에 사용되는 원료는 이소부틸렌 탄화수소 및 메탄올이다. 이소부틸렌 탄화수소로 고순도의이소부틸렌이 사용될 수도 있으나, 이소부틸렌을 함유하는 탄화수소 혼합물을 사용할 수도 있다. 즉 상기 혼합물은 이소부틸렌 이외에 n-부탄, 이소부탄, 부텐-1, 부텐-2, 부타디엔 등을 포함할 수 있다. 예를들면 석유의 열분해, 증기분해, 촉매분해 등으로 수득할 수 있는 C4탄화수소 획분(보통 10내지 50중량 %의 이소부틸렌을 포함)을 효과적으로 사용할 수 있다. 메탄올은 시판품을 사용할 수 있지만 수분 함량이 1중량 % 미만의 것이 바람직하다.Raw materials used in the process of the invention are isobutylene hydrocarbons and methanol. Although high purity isobutylene may be used as the isobutylene hydrocarbon, a hydrocarbon mixture containing isobutylene may be used. That is, the mixture may include n-butane, isobutane, butene-1, butene-2, butadiene, and the like in addition to isobutylene. For example, C 4 hydrocarbon fractions (usually including 10 to 50% by weight of isobutylene), which can be obtained by pyrolysis, steam cracking, catalytic cracking of petroleum, can be used effectively. Although methanol can use a commercial item, it is preferable that moisture content is less than 1 weight%.

본 발명에서는 용매를 반드시 사용할 필요가 없다. 그러나 용매를 사용할 경우 반응에 불활성인 용매를 반응물의 1/10량 이하로 사용할 수 있다.In the present invention, it is not necessary to use a solvent. However, when using a solvent, a solvent inert to the reaction may be used in an amount less than 1/10 of the reactant.

C4탄화수소 혼합물을 원료로 사용하는 경우, 이소부틸렌 이외의 C4탄화수소류를 용매로 생각할 수 있다.When using the C 4 hydrocarbon mixture as a starting material, it is conceivable to C 4 hydrocarbons other than isobutylene in the solvent.

이소부틸렌 탄화수소 및 메탄올은 각각 또는 혼합물로 반응온도에서 가깝게 예열시킨후, 강산형 양이온교환수지가 충전되어 있는 반응기에 도입된다.Isobutylene hydrocarbons and methanol are preheated close to the reaction temperature, either individually or in mixtures, and then introduced into a reactor filled with a strong acid cation exchange resin.

본 발명은 두 반응기를 사용하는 것이 특징인데, 여기에서 그 온도가 제2반응기보다 높은 제1반응기는 화학적 평형을 다소 손상시키더라도 반응 생성물의 공시수율을 높여주며, 제1반응기보다 온도가 낮은 제 반응기는 화학적 평형이 반응 속도에는 지장을 초래하나 반응 생성물에 대해서는 유리하다는 사실에 근거하여 총 전환율을 높여주는 역활을 한다.The present invention is characterized by the use of two reactors, where the first reactor, whose temperature is higher than the second reactor, increases the disclosure rate of the reaction product even though the chemical equilibrium is somewhat impaired, and the first reactor is lower than the first reactor. The reactor serves to increase the total conversion rate, based on the fact that chemical equilibrium interferes with the reaction rate but favors the reaction product.

본 발명에 따라 강산형 양이온 교환수지를 충전한 제1반응기에서 메탄올과 이소부틸렌을 반응시켜 얻게되는 반응 혼합물의 유액을 둘로 나누고 제1스트리임은 제1반응기로 재순환시키고 제2스트리임은 제2 반응기로 보내는 방법을 택하고 있다. 제1반응기에 재순환시키는 제1스트리임의 유속은 제2반응기에 통과시키는 제2스트리임의 유속에 대해 3내지 15배, 바람직하기는 5내지 10배이다.According to the present invention, the emulsion of the reaction mixture obtained by reacting methanol and isobutylene in a first reactor filled with a strong acid cation exchange resin is divided into two, the first stream is recycled to the first reactor, and the second stream is the first reactor. We choose to send to reactor 2. The flow rate of the first stream recycled to the first reactor is 3 to 15 times, preferably 5 to 10 times the flow rate of the second stream passed to the second reactor.

본 발명에서, 재순환 방법을 택하는 이유는 다음과 같은 근거에 기인되고 있다. 즉 본 발명에 따른 메탄올 및 이소부틸렌의 반응은 발열반응이며 전체반응 과정중에 발생되는 열의 95%가 제1반응기에서 생성된다. 따라서 재순환 시스템이 없는 방법을 택할 경우, 제1반응기의 유입구와 배출구 사이의 온도차이는 아주 크며 특히 배출구 주변의 온도는 대단히 높게된다. 이러한 높은 온도는 부작용을 증대시키고 사용되고 있는 촉매의 성능을 저하시키기 때문에, 반드시 피해야 된다. 그러므로 이러한 경우에는 특별한 냉각장치를 반응기에 설치해야 하는데 반응기 내의 이온교환 수지의 열전도성이 좋지않기 때문에 냉각장치는 다관식, 냉각기형태로 해야 된다. 이러한 방법은 촉매의 교환을 위해 복잡한 공정이 필요하며 더욱이 교환수지내에서 높은 온도가 편재되는 일이 종종 발생되는 단점이 있다. 그러나 재순환 방법을 택함으로써 반응상 전체를 통해 온도를 거의 균일하게 유지시킬 수 있다.In the present invention, the reason for choosing the recycling method is attributable to the following grounds. That is, the reaction of methanol and isobutylene according to the present invention is exothermic and 95% of the heat generated during the entire reaction process is generated in the first reactor. Therefore, when the method without the recirculation system is taken, the temperature difference between the inlet and outlet of the first reactor is very large, especially the temperature around the outlet is very high. Such high temperatures must be avoided because they increase side effects and degrade the performance of the catalyst being used. Therefore, in this case, a special cooling device must be installed in the reactor, and the cooling device should be in the form of a multi-pipe, cooler because the thermal conductivity of the ion exchange resin in the reactor is poor. This method requires a complicated process for the exchange of catalysts, and furthermore, a high temperature is often localized in the exchange resin. However, by choosing the recycle method, the temperature can be maintained almost uniform throughout the reaction phase.

제1반응기의 반응 생성물 스트리임을 제2반응기에 도입한다. 제2반응기에서는 전체 반응을 통해 생성되는 열의 양 5%만이 생성되므로 유입구와 배출구의 온도차이가 크지 않으므로 재순화 시스템과는 달리 피스톤 유출 시스템을 택할 수 있다.The reaction product stream of the first reactor is introduced into the second reactor. In the second reactor, since only 5% of the heat generated through the entire reaction is generated, the temperature difference between the inlet and the outlet is not large so that the piston outlet system may be selected unlike the recirculation system.

본 발명에 따르면, 제1반응기의 반응온도는 60℃내지 100℃인 반면 제2반응기의 반응 온도는 20℃내지 55℃이다. 제1반응기의 반응온도가 60℃ 이하이면 반응속도가 너무 느려 충분한 공시 수율을 기대할 수 없다.According to the present invention, the reaction temperature of the first reactor is 60 ℃ to 100 ℃ while the reaction temperature of the second reactor is 20 ℃ to 55 ℃. When the reaction temperature of the first reactor is 60 ° C. or less, the reaction rate is too slow, and sufficient disclosure yield cannot be expected.

100℃를 초과하면 이소부틸렌의 저분자 중합과 같은 부작용이 증가하므로 바람직하지 못하다.It is not preferable to exceed 100 DEG C, since side effects such as low molecular polymerization of isobutylene increase.

제1반응기의 바람직한 반응온도는 65℃내지 80℃이다.The preferred reaction temperature of the first reactor is 65 ° C to 80 ° C.

제2반응기에서의 반응온도가 20℃ 이하이면 반응은 잘 진행되지 않는다. 온도가 55℃ 이상이면 이와반대로 평형치가 생성물에 유리하지 못하므로 96℃이상과 같은 고도의 평형전환이 이루어지지 않는다. 그러므로 제2반응기의 바람직한 반응온도는 30℃내지 50℃이다.If the reaction temperature in the second reactor is 20 ° C. or less, the reaction does not proceed well. If the temperature is 55 ° C or higher, the equilibrium value is not favorable to the product, and thus, high level conversion such as 96 ° C or higher is not achieved. Therefore, the preferred reaction temperature of the second reactor is 30 ° C to 50 ° C.

본 발명에 적용하는 압력범위는 1 내지 50기압인데 제1,2반응기 모두 5내지 30기압이 바람직하다. 1기압 미만의 압력에서는 반응이 잘 진행되지 않고 50기압을 넘게 되면 반응기 및 그 부대시설이 내압성이어야 되므로 공업적으로 불리하다.The pressure range applied to the present invention is 1 to 50 atm, but preferably 5 to 30 atm for the first and second reactors. If the pressure is less than 1 atm, the reaction does not proceed well, and if the pressure exceeds 50 atm, the reactor and its auxiliary facilities must be pressure-resistant, which is disadvantageous industrially.

원료물질게 내의 이소부틸렌과 메탄올은 1:0.6-1.4 바람직하기로는 1:0.75-1.2의 몰비율로 제1반응기에 공급된다. 여기서 원료물질계는 제1반기응에 공급되는 원료물질을 말하며 제1반응기로 제순환되는 스트리임은 제외된다. 원료물질계의 메탄올/이소부틸렌 몰비가 0.6이하일 경우는 메탄올의 분량을 초과하는 양의 이소부틸렌과 이소부틸렌 이량체가 증가하게 된다. 특히 이소부틸렌의 원료물질로서 나프타 분해에의해 수득되는 부탄-부렌 획분을 사용하였을때 몰비가 낮은 것이 좋지 않은데, 그 이유는 반응후 미반응의 부탄-부텐 획분내의 C4'-1, C4'-2등을 사용하기 위해선 이소부틸렌의 반응비를 가능한한 높여야하기 때문이다.Isobutylene and methanol in the raw material crab are fed to the first reactor in a molar ratio of 1: 0.6-1.4, preferably 1: 0.75-1.2. Here, the raw material system refers to the raw material supplied to the first reaction and excludes the stream recycled to the first reactor. When the methanol / isobutylene molar ratio of the raw material system is 0.6 or less, the isobutylene and isobutylene dimers in excess of the amount of methanol increases. In particular, when the butane-butene fraction obtained by naphtha decomposition is used as the raw material of isobutylene, the molar ratio is not good because the C 4 '-1, C 4 in the unreacted butane-butene fraction after the reaction is not good. In order to use '-2', the reaction ratio of isobutylene should be increased as much as possible.

이소부틸렌 대 메탄올의 몰비가 1.4이상인 경우 미반응의 메탄올 양이 너무 많아져서 MTBE를 함유하는 혼합물중의 메탄올의 분량이 증가하거나 또는 MTBE와 메탄올의 공비 혼합물을 원료 물질계에 재순환시키는 기술을 적용하는 경우 공비 혼합물의 분량이 증가하는데, 이 두 경우 모두 MTBE 생성물의 양이 감소한다. 즉, 공비 조성물중 MTBE와 메탄올의 비율은 85:15(중량)이며 따라서 미반응의 메탄올 분량이 증가할수록 공비 혼합물중의 MTBE의 분량도 증가하게 되므로, 증류탑 저부에서 회수되는 MTBE 생성물의 양은 적어지게 된다. 원료물질계로 재순환되는 공비 혼합물중의 MTBE의 분량은 제1반응기에서 생성되는 MTBE의 50% 이하이어야만 한며 이를 초과하면 경계적으로 바람직하지 못하다.If the molar ratio of isobutylene to methanol is more than 1.4, the amount of unreacted methanol is too high to increase the amount of methanol in the mixture containing MTBE or to recycle the azeotropic mixture of MTBE and methanol to the raw material system. The amount of azeotropic mixture is increased, in both cases the amount of MTBE product is reduced. That is, the ratio of MTBE and methanol in the azeotropic composition is 85:15 (weight), and as the amount of unreacted methanol increases, the amount of MTBE in the azeotropic mixture also increases, so that the amount of MTBE product recovered at the bottom of the distillation column is reduced. do. The amount of MTBE in the azeotrope recycled to the raw material system should be less than 50% of the MTBE produced in the first reactor and exceeding this is marginally undesirable.

본 발명에 생성되는 강산성 양이온 교환수지는 강산성의 양이온성 교환수지로서 스티렌 설폰산형 수지, 페놀 설폰산형 수지등이대표적인 것들이다. 스티텐 설폰산형 이온 교환수지는 스티렌과 디비닐벤젠과 같은 폴리-불포화 화합물을 공중합시킨후 생성된 수지를 설폰화하여 제조한다. 이러한 형의 수지는 다음 일반식으로 나타낼 수 있다.The strongly acidic cation exchange resin produced in the present invention is a strong acid cationic exchange resin, and typical ones include styrene sulfonic acid resin and phenol sulfonic acid resin. Styrene sulfonic acid type ion exchange resins are prepared by copolymerizing polyunsaturated compounds such as styrene and divinylbenzene and sulfonating the resulting resin. This type of resin can be represented by the following general formula.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

상기식에서 m과n은 정수이다.Where m and n are integers.

페놀 설폰산형 수지는 페놀설폰산과 포름알데히드의 축합물일 수 있으며 다음 일반식으로 나타낼 수 있다.The phenol sulfonic acid type resin may be a condensate of phenol sulfonic acid and formaldehyde and may be represented by the following general formula.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

상기식에서 m은 정수이다.In which m is an integer.

상기 언급한 강산성 양이온 교환수지는 본 발명에서 촉매로서 사용되며 평균입자 직경 .2내지 10mm의 구형이나 원통형 입자이다.The strongly acidic cation exchange resins mentioned above are used as catalysts in the present invention and are spherical or cylindrical particles having an average particle diameter of .2 to 10 mm.

촉매입자는 제1반응기 및 내압구조의 제2원통형 반응기에 공급되며 고정상을 이룬다. 고정상의 크기는 제한되어 있지 않으나 보통 높이 0.2내지 20m이다.The catalyst particles are supplied to the first reactor and the second cylindrical reactor having a pressure resistant structure and form a fixed bed. The size of the stationary phase is not limited but is usually between 0.2 and 20m in height.

상기한 메탄올 및 이소부틸렌은 고정상 상단부 또는 하단부로부터 연속 공급될 수 있는데 상단부 공급이 바람직하다. 공급물의 액체 공간속도(㎥/㎥×1/hr=1/hr)는 0.1내지 50, 바람직하게는 0.5내지 15(1/시간이다.The methanol and isobutylene described above can be fed continuously from the top or bottom of the stationary phase, with top feed being preferred. The liquid space velocity (m 3 / m 3 × 1 / hr = 1 / hr) of the feed is 0.1 to 50, preferably 0.5 to 15 (1 / hour).

제1반응기의 액체 공간속도는 20℃, 2.5kg/㎤의 조건에서 시간동 촉매 ㎥당 제1반응기에 공급되는 스트리임의 체적 ㎥ (제1반응기로 재순환되는 액체는 제외)로 나타낼 수 있다.The liquid space velocity of the first reactor may be expressed as the volume m 3 of the stream supplied to the first reactor per m 3 of time, except for the liquid recycled to the first reactor, at 20 ° C. and 2.5 kg / cm 3.

제2반응기의 액체 공간속도는 상기한 제1반응기와 동일한 조건에서 시간당 촉매 ㎥당 제2반응기에 공급되는 스트리임의 체적 ㎥로 나타낼 수 있다.The liquid space velocity of the second reactor may be represented by the volume m 3 of the stream supplied to the second reactor per m 3 of catalyst per hour under the same conditions as the first reactor.

원료물질로서 공급되는 반응물의 액체 공간속도가 0.1(1/hr)보다 작을 경우, 반응은 잘 진행되지만 생성물이 양이 너무 적어 공업적으로 바람직하지 못하며 반응 생성물의 분해가 증가된다. 반응물의 양이 50(1/hr)을 초과할 경우에는 반응이 충분히 일어나지 않는다. 이때는 통상의 경우보다 더 정제해야 되며 이것이 단점이다.If the liquid space velocity of the reactant supplied as the raw material is less than 0.1 (1 / hr), the reaction proceeds well, but the amount of the product is too small to be industrially undesirable and the decomposition of the reaction product is increased. If the amount of reactants exceeds 50 (1 / hr), the reaction does not occur sufficiently. This requires further purification than usual and this is a disadvantage.

불황성 용매, 특허 불활성 탄화수소 용매를 사용할 수 있다. 예를들면, 나프타를 증류시켜 수득되는 C4탄화수소획분, 상기 C4탄화수소획분에서 부타디엔을 분리, 제거시켜 수득되는 부탄-부텐획분이 이소부틸렌의 원료물질로서 사용될 수 있다.Sulfonic solvents, patented inert hydrocarbon solvents can be used. For example, C 4 hydrocarbon fraction obtained by distilling naphtha, butane-butene fraction obtained by separating and removing butadiene from the C 4 hydrocarbon fraction may be used as a raw material of isobutylene.

본 발명에 따라 먼저 제1반응기에서 원료물질의 90% 정도를 메틸 t-부틸에테르로 전화시키고 제2반응기에서 나머지 반응하지 않은 원료물질을 반응시켜, 우수한 선택성과 높은 수율로 MTBE를 수득한다. 그러나 이 방법은, 촉매로서 사용된 강산형의 양이온 교환수지로 부터 소량의 강산성 물질이 계속적으로 수출되어 반응 혼합물과 혼합된다는 문제점이 있다. 이런 산성물질이 혼합된 반응 혼합물을 그 자체로, 미반응 가스의 분리 및 통상 가열과정을 수반하는 종류과정 단계에 투입할 경우, 주 반응 생성물은 역반응에 의해 분해되어, 수율이 감소되며 또한 장치의 부식문제가 야기된다.According to the present invention, first, about 90% of the raw material is converted into methyl t-butyl ether in the first reactor and the remaining unreacted raw material is reacted in the second reactor to obtain MTBE with excellent selectivity and high yield. However, this method has a problem that a small amount of strongly acidic material is continuously exported from the strong acid type cation exchange resin used as a catalyst and mixed with the reaction mixture. When the reaction mixture containing these acidic substances is introduced into a kind process stage, which itself involves separation of unreacted gas and normal heating, the main reaction product is decomposed by a reverse reaction, resulting in a decrease in yield and Corrosion problems are caused.

따라서 이 강산성 물질은 제게되어야 한다. 한 방법으로, 산성물질을 수산화나트륨, 산화칼슘 또는 수산화칼슘 같은 강염기성 물질의 수용액으로 중화시키는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 중화에 의해 생성된 염을 분리시켜야 하는 어려움이 따르며 또한 산성물질의 농도 범위가 비교적 광범위하므로 염기성 물질의 양을 사용한 촉매, 반응온도, 원료물질의 양 및 반응시간등에 따라 조절해야 하는 어려움이 있다. 염기성 물질의 양이 너무 작으면 산성물질이 완전히 제거되지 않으므로 상술한 장애 및 결점이 여전히 남아있게된다. 염기성 물질을 지나치게 많이 가하면 다음 단계인 미반응 가스의 분리단계는 강염기성 물질을 취급하는데 필요한 조건하에서 수행되어야 한다. 따라서, 내연 엔진 연료와 혼합하기 전에 생성물을 물로 세척하는 과정, 증류 과정 등이 필요하게 되며, 이는 매우 바람직하지 못하다.Therefore, this strongly acidic substance must be given to me. One method is to neutralize the acid with an aqueous solution of a strong base such as sodium hydroxide, calcium oxide or calcium hydroxide. However, this method is difficult to separate salts generated by neutralization, and since the concentration range of acidic substances is relatively wide, it is necessary to adjust them according to the catalyst, reaction temperature, amount of raw materials and reaction time using the amount of basic substances. There is difficulty. If the amount of basic substance is too small, the acidic substance is not completely removed and the above-mentioned obstacles and defects still remain. If too much basic material is added, the next step, separation of the unreacted gas, should be carried out under the conditions necessary to handle the strong base material. Thus, a process of washing the product with water, distillation, etc. before mixing with the internal combustion engine fuel is required, which is very undesirable.

수산화나트륨, 산화칼슘 등을 고체 형태로 사용할 경우, 이를 용출시켜야 하며, 상기 언급한 문제점이 야기된다.If sodium hydroxide, calcium oxide or the like is used in solid form, it must be eluted, causing the above-mentioned problems.

다른 방법으로, 산성물질을 활성탄 같은 흡착제를 사용하여 제거하는 방법도 있다. 그러나 흡착능이 낮기 때문에 산성물질의 농도가 낮은 경우 산성물질을 흡착시키는 능력이 현저하게 감소된다는 점이 결점이다.Alternatively, the acid may be removed using an adsorbent such as activated carbon. However, the drawback is that the ability to adsorb acidic substances is significantly reduced when the concentration of acidic substances is low due to their low adsorption capacity.

이러한 장애 및 결점을 해결하고 매탄올과 이소부틸렌을 효과적으로 계속적으로 반응시키는데 있어, 본 발명의 특성중의 하나는 제2반응기로부터 배출된 반응 혼합물을 입자의 평균직경이 0.1내지 10mm인 수불용성 산중화제 입자가 충진된 고정상에 통과시킴으로써 반응 혼합물과 수불용성 산화제를 접촉시킨다는점이다 이 방법을 수행함으로써 상술한 장애 및 결점이 해결된다. 본 명세서에서 수불용성 산중화제 고형입자는 물에 대한 용해도가 보통 물 100g당 0.1g이하로 극히 낮으며, 활성산 중화점은 0.1밀리몰/g 보다 높은 무기고체 입자이다.In resolving these obstacles and shortcomings, and effectively and continuously reacting the methanol and isobutylene, one of the characteristics of the present invention is that the reaction mixture discharged from the second reactor in water-insoluble acid having an average diameter of 0.1 to 10mm Contacting the reaction mixture with the water-insoluble oxidant by passing the agent particles through the fixed bed filled. The above-mentioned obstacles and shortcomings are solved. Herein, the water-insoluble acid neutralizer solid particles are extremely low in solubility in water, usually 0.1 g or less per 100 g of water, and the active acid neutralization point is inorganic solid particles higher than 0.1 mmol / g.

상술한 활성 산 중화점은, 주어진 양의 고체 물질을 1중량 %의 황산 수용액에 가하고 50℃에서 10시간 방치한 후 용액으로부터 고체물질을 분리한 뒤 수용액에 남아있는 상기 고체물질 g당 제거될 수 있는 황산의 밀리몰을 계산함으로써 구한다.The active acid neutralization point described above may be removed per gram of the solid substance remaining in the aqueous solution after adding a given amount of solid substance to 1 wt% aqueous sulfuric acid solution and leaving it at 50 ° C. for 10 hours to separate the solid substance from the solution. Obtained by calculating millimoles of sulfuric acid.

본 발명에 보통 사용되는 수불용성 고형 입상산 중화제로서는 산화마그네슘, 알루미나, 실리카, 실리카 알루미나, 마그네슘 및 알루미늄의 복합체 산화물과 그 수화물, Na,K,C,Si,Ca,Sr 및 Ba중의 하나이상의 원소와 마그네슘 및 알루미늄의 복합체 산화물과 그 수화물 등을 들 수 있다.As a water-insoluble solid granular acid neutralizing agent usually used in the present invention, a complex oxide of magnesium oxide, alumina, silica, silica alumina, magnesium and aluminum and its hydrate, at least one element of Na, K, C, Si, Ca, Sr and Ba And composite oxides of magnesium, aluminum, and hydrates thereof.

예를들면 MgO, MgO. mH2O (m=0 내지 0.5), Al2O3, 하이드로탈사이트(6MgO·Al2O3·CO2·12H2O),Al2O3·mSiO2·nH2O (m=0.5내지 3, n=1내지 6), Al2O3·nH2O, 2.5MgO·Al2O3·nH2O, Na2O·Al2O3,nH2O, 및 2MgO. 6SiO2·nH2O (각 경우에 n=1내지 6)등이 있다. 이들중 하이드로탈사이트 및 MgO가 본 발명에 바람직하다. 본 명세서에서 언급되는 하이드로탈사이트는3보통 마그네슘과 알루미늄의 몰비가 3:1정도이다. 유사한 조성을 가지지만 마그네슘과 알루미늄의 몰비가 크게 변화하는 하이드로탈사이트가 공정에 따라 합성적으로 제조될 수 있지만, 마그네슘과 알루미늄의 몰비가 1내지 10:1 이면서 마그네슘과 알루미늄의 몰비가 3:1인 하이드로탈사이트에 특이적인 X-선 회절피크를 나타내는 경우가 있다. 따라서 마그네슘과 알루미늄의 몰비가 1내지 10:1이고, 그러한 피크를 나타내는 하이드로탈사이트가 본 발명에 따라 효과적으로 사용될 수 있다.For example MgO, MgO. mH 2 O (m = 0 to 0.5), Al 2 O 3 , hydrotalcite (6MgOAl 2 O 3 CO 2 12H 2 O), Al 2 O 3 mSiO 2 nH 2 O (m = 0.5 To 3, n = 1 to 6), Al 2 O 3 nH 2 O, 2.5 MgO Al 2 O 3 nH 2 O, Na 2 O Al 2 O 3 , nH 2 O, and 2 MgO. 6SiO 2 nH 2 O (n = 1 to 6 in each case). Of these, hydrotalcite and MgO are preferred in the present invention. Hydrotalcite, as used herein, typically has a molar ratio of 3: 1 to magnesium and aluminum. Hydrotalcite, which has a similar composition but varies greatly in the molar ratio of magnesium to aluminum, can be produced synthetically according to the process, but the molar ratio of magnesium to aluminum is 3: 1 and the molar ratio of magnesium to aluminum is 3: 1. In some cases, X-ray diffraction peaks specific to hydrotalcite may be exhibited. Thus, a hydrotalcite having a molar ratio of magnesium to aluminum of 1 to 10: 1 and exhibiting such a peak can be effectively used according to the present invention.

본 발명에 따른 고체 입상 산 중화제는 평균입자 직경이 0.1내지 10mm인 구형, 박편형 또는 원통형으로, 용기내에 충진되어 고정상을 이룬다.The solid particulate acid neutralizer according to the present invention is spherical, flaky or cylindrical with an average particle diameter of 0.1 to 10 mm, and is filled in a container to form a fixed phase.

반응 혼합물은 0내지 55℃, 바람직하게는 20내지 50℃에서 연속적으로 고정상을 통과시킨다. 온도가 0℃이하일때는 산물성질을 충분히 제거할 수 없어 반응기로부터의 반응혼합물을 가열시켜야만 하므로 에너지 소모가 크다. 55℃ 이상의 온도는 반응기로부터의 반응 혼합물을 냉각시킬 필요가 없으며 따라서 에너지 소모의 단점이 있다.The reaction mixture is passed through the stationary bed continuously at 0 to 55 ° C, preferably 20 to 50 ° C. When the temperature is below 0 ° C., the product properties cannot be sufficiently removed, so the reaction mixture from the reactor must be heated, which leads to high energy consumption. Temperatures above 55 ° C. do not need to cool the reaction mixture from the reactor and thus have the disadvantage of energy consumption.

바람직한 온도는 반응온도 근처의 온도이다.Preferred temperatures are temperatures near the reaction temperature.

반응혼합물을 산 중화제가 충진된 상 내로 반응기출구 및 상의 입구 상이에 있는 도관을 통해 가하는 것이 바람직하며 이 도관은 주위온도 이하로 냉각시킨다. 고정상에 통과시키는 반응 혼합물의 양의 액체공간속도는 보통 0.1내지 20(1/시간)이다.The reaction mixture is preferably added through a conduit between the reactor outlet and the inlet of the phase into an acid neutralizer filled bed, which is cooled to below ambient temperature. The liquid space velocity of the amount of reaction mixture passed through the stationary phase is usually between 0.1 and 20 (1 / hour).

본 발명에 따라 반응 혼합물은 이어서 증류탑에 통과시켜 여기서 분리단계를 거치게 된다. 플레싱 탑은 보통 다단계 형으로 구성되어 있으며 미반응 탄화수소, 즉 미반응된 이소부틸렌 및 이소부틸렌 탄화수소와혼합된 기타 탄화수소를 탑의 상부로부터 분리하다. 2 또는 3개의 플래싱 탑을 일렬로 연결하여 다단계 형으로 사용할 수 있다. 분리된 이소부틸렌은 액화시켜 제1반응기로 재순화시킨다.According to the invention the reaction mixture is then passed through a distillation column where it is subjected to a separation step. The fleshing tower usually consists of a multistage type and separates unreacted hydrocarbons, i.e., other hydrocarbons mixed with unreacted isobutylene and isobutylene hydrocarbons from the top of the tower. Two or three flashing towers can be connected in a row and used in a multi-stage format. The separated isobutylene is liquefied and recycled to the first reactor.

MTBE를 함유하는혼합물을 플래싱 탑의 저부로부터 회수한다. 이 혼합물은 주성분으로서 MTBE 및 소량의 미반응 메탄올을 함유한다.The mixture containing MTBE is recovered from the bottom of the flashing tower. This mixture contains, as a main component, MTBE and a small amount of unreacted methanol.

본 발명의 공정에 의해 수득된 MTBE는 내연 엔진을 위한 연료에 그 자체로 가할 수 있다.The MTBE obtained by the process of the invention can be added to the fuel for internal combustion engines by themselves.

반응물질계 중의 메탄올 몰비가 높으면, 플래싱 탑 저부로부터 배출되는 메틸 t-부틸에테르 혼합물중의 메탄올 양도 높게 된다. 따라서 가능한한 반응 혼합물중의 메탄올 함량을 줄이려 할때는 반응 혼합물을 증류탑에서 증류하여 메틸 t-부틸에테르 및 메탄올의 공비 혼합물을 탑상부에서 중류시켜 고순도의 메틸 t-부틸레이트를 탑저부에서 회수한다. 반응물질계로 공비 혼합물을 재순환시키므로서 메탄올을 효과적으로 이용할 수 있다. 공비 혼합물을 반응물질계로 재순환시킬 필요가 없을때는, 공비 혼합물을 물 또는 다른 용매로 세척하여 메틸 t-부틸 에테르와 메탄올로 분리할 수 있다.If the methanol molar ratio in the reactant system is high, the amount of methanol in the methyl t-butylether mixture discharged from the bottom of the flashing tower is also high. Therefore, to reduce the methanol content in the reaction mixture as much as possible, the reaction mixture is distilled in a distillation column to recover the high purity methyl t-butylate at the bottom of the column by midstreaming the azeotropic mixture of methyl t-butylether and methanol. Methanol can be used effectively by recycling the azeotrope to the reactant system. When the azeotrope does not need to be recycled to the reactant system, the azeotrope can be washed with water or another solvent to separate the methyl t-butyl ether and methanol.

본 발명에 따른 제조방법을 더욱 상세히 설명하기 위하여 다음에 제조공정도를 중심으로 실제 제조공정을 설명하고저 한다. 원료물질인 이소부틸렌은 도관 1을 통하여 도입되고 메탄올은 도관 2를 통하여 도입된다. 필요한 경우에는, 회수한 미반응 이소부틸렌을 도관 11을 통하여 원료물질계로 재순환시킨다. 원료혼합액은 도관 4 및 5를 통하여 가열기 E1에 보내져 예열된 다음 강산형 양이온 교환수지 입자가 충진된 고정상이 있는 (도면에 표시된어 있진 않다) 반응기 R1으로 보내진다. 반응기 R1으로부터 배출된 반응 혼합액은 두 스트리임으로 나누어지게 된다. 한 스트리임은 냉각기 E2에서 냉각된후, 재순환 펌프 P에 의해 도관 6을 통해 도관 5로 이르며 여기서 도관 4로부터의 새로운, 원료물질과 합해져 재순환되어 반응기 R1에 이른다.나머지 스트리임은 도관 7을 통하여 열교환기 R2로 보내져 예열된 다음 강산형 양이온 교환수지로 충진된 고정상을 가진 반응기 R2로 도입된다.In order to explain the manufacturing method according to the present invention in more detail, the actual manufacturing process will be described below with reference to the manufacturing process diagram. The raw material isobutylene is introduced through conduit 1 and methanol is introduced through conduit 2. If necessary, the recovered unreacted isobutylene is recycled to the raw material system via conduit 11. The feed mixture is sent to heater E 1 through conduits 4 and 5 to preheat and then to reactor R 1 (not shown) with a fixed bed filled with strong acid cation exchange resin particles. The reaction mixture discharged from reactor R 1 is divided into two streams. One stream is cooled in chiller E 2 and then via conduit 6 to conduit 5 through conduit 6 where it is recycled combined with new, raw material from conduit 4 to reactor R 1. The remaining stream is conduit 7 It is fed to a heat exchanger R 2 through which it is preheated and introduced into a reactor R 2 having a fixed bed filled with a strong acid cation exchange resin.

반응기 R2에서 배출된 유액은 도관 8을 통하여 수불용성 고체 산 중화제 입자로 충진된 고정상을 가진 중화탑 N로 보내진다. 반응기 R1,R2및 중화탑 N의 압력은 압력조정 벨브(PCV)로 조정한다. 중화탑 N을 거친 액류는 감압시킨후 도관 9를 통하여 열교환기 E4(가열기)로 보내지 여기에서 온도가 조절된후 증류탑 F로 보내진다. 미반응 이소부틸렌을 포함하는 탄화수소 혼합물은 증류탑 F의 상부로부터 도관 11을 통하여 배출되며, 재사용시에는 액화된 후 도관 1에서 도입되는 원료 이소부틸렌과 혼합된다.The emulsion discharged from reactor R 2 is sent through conduit 8 to neutralization tower N with a fixed bed filled with water-insoluble solid acid neutralizer particles. The pressures in the reactors R 1 , R 2 and neutralization tower N are adjusted with a pressure regulating valve (PCV). The liquid stream passing through the neutralization tower N is depressurized and sent to the heat exchanger E 4 (heater) through conduit 9, where the temperature is controlled and then sent to distillation tower F. The hydrocarbon mixture comprising unreacted isobutylene is discharged through conduit 11 from the top of the distillation column F and, upon reuse, is mixed with the raw material isobutylene which is introduced into conduit 1 after liquefaction.

메틸 t-부틸에테르를 함유하는 혼합물은 증류탑 F 저부의 도관 10을 통하여 회수된다. 다음 실시예는 본 발명의 특징을 더 상세히 설명한다.The mixture containing methyl t-butylether is recovered via conduit 10 at the bottom of distillation column F. The following examples illustrate the features of the present invention in more detail.

[실시예 1]Example 1

반응기 R1, R2를 90ι의 스티렌형 이온교환수지(Rohm and Haas, Co.; Amberlist-15, 평균입자직경, 0.5mm)로 채우고 중화탑 N은 50ι의 하이드로탈사이트(6MgO·Al2O3·CO2·12H2O, 평균입자직경, 0.7mm)로채운다. 순도 99%의 이소부틸렌을 유속 118.7kg/hr (2.12kg 몰/hr)로 도관 1을 통하여 도입하고, 순도 99%의 메탄올을 유속 70.0kg/hr (2.19kg 몰/hr)로 도관 2를 통하여 도입한다. 각 원료 화합물의 액체 공간속도는 3.2(1/hr)로 하고 압력은압력 조정 밸브로 15kg/㎠G되게 유지한다. 제1반응기로부터 배출되는 스트리임중 하나는 도관 6을 통하여 도관 5로 급송되어 새로 도입되는 원료인 이소부틸렌 및 메탄올과혼합되어 도관 5를 통하여 반응기 R1으로 보내진다. 반응기 R1의 도입온도 70℃가 되도록 열교환기 E1으로 조정하고 도관 6을 통하는 액량은 도관 4를 통하여 도입되는 원료량의 7배량이 되도록 재순환 펌프 P로 조정한다. 반응기 R1에서 배출되어 도관 7을 통과하는 액량은 188.7kg/hr이고, 그 구성은 반응 생성물 90.0중량 %, 미반응 이소부틸렌 5.6중량 % 및 미반응 메탄올 4.4중량 % 로되어 있다. 상기 반응 혼합물 액체는 도관 7을 통하여 열교환기 E3에서 40℃로 조절된 다음 반응기 R2로 도입된다. 반응기 R2에서 배출되는 액체의 구성은 메틸 t-부틸에테르 96.1중량 %, 미반응 이소부틸렌 1.7중량 % 및 미반응 메탄올 2.2중량 %이다. 액의 산농도는 3.0×10-4eq/ι이다. 상기 액류는 도관 8을 통하여 중화탑 N로 도입된다.The reactors R 1 and R 2 were filled with 90 styrene ion exchange resins (Rohm and Haas, Co .; Amberlist-15, average particle diameter, 0.5 mm) and the neutralization tower N was 50 ι hydrotalcite (6 MgO · Al 2 O 3 · CO 2 · 12H 2 O, average particle diameter, 0.7mm). Isobutylene with a 99% purity is introduced through conduit 1 at a flow rate of 118.7 kg / hr (2.12 kg mol / hr), and conduit 2 with 99% pure methanol at a flow rate of 70.0 kg / hr (2.19 kg mol / hr). Introduce through. The liquid space velocity of each raw material compound was 3.2 (1 / hr) and the pressure was maintained at 15 kg / cm 2 G by the pressure regulating valve. One of the streams discharged from the first reactor is fed through conduit 6 to conduit 5, mixed with newly introduced isobutylene and methanol and sent to reactor R 1 through conduit 5. The heat exchanger E 1 is adjusted so that the reactor R 1 has an introduction temperature of 70 ° C., and the amount of liquid through the conduit 6 is adjusted by the recirculation pump P to be 7 times the amount of the raw material introduced through the conduit 4. The amount of liquid discharged from the reactor R 1 and passed through the conduit 7 was 188.7 kg / hr, and the configuration included 90.0 wt% of the reaction product, 5.6 wt% of the unreacted isobutylene, and 4.4 wt% of the unreacted methanol. The reaction mixture liquid is adjusted to 40 ° C. in heat exchanger E 3 through conduit 7 and then introduced into reactor R 2 . The composition of the liquid discharged from the reactor R 2 is 96.1 wt% methyl t-butylether, 1.7 wt% unreacted isobutylene and 2.2 wt% unreacted methanol. The acid concentration of the liquid is 3.0 x 10 -4 eq / ι. The liquid flow is introduced into neutralization tower N through conduit 8.

중화탑 N에 도입되는 액류 온도는 45℃이다. 중합탑 N에서 배출되는 액체의 산농도는 1.5×10-7eq/ι이다. 유액은 도관 9를 통하여 증류탑으로 급송되어 미반응 이소부틸렌이 분리된다. 순도 98.0%의 메틸 t-부틸에테르가 증류탑 하부의 도관 10을 통하여 유속 185.2kg/hr로 배출된다.The liquidus temperature introduced to the neutralization tower N is 45 degreeC. The acid concentration of the liquid exiting polymerization tower N is 1.5 × 10 −7 eq / ι. The emulsion is fed to a distillation column through conduit 9 to separate unreacted isobutylene. Methyl t-butylether of 98.0% purity is withdrawn at a flow rate of 185.2 kg / hr through conduit 10 at the bottom of the distillation column.

[실시예 2]Example 2

14%의 디비닐 벤젠을 함유하는 스티렌을 중합하여 생성한 구경 20내지 50메쉬인 수지 90ι를 설폰화하여 수득한 촉매를 반응기 R1및 R2에 채운다. 순도 99%의 이소부틸렌을 유속 100.8kg/hr (1.80kg 몰/hr)로 도관 1을 통하여 도입하고 순도 99%의 메탄올을 유속 64.0kg/hr (2.0kg 몰/hr)로 도관 2를 통하여 도입한다. 이들 원료물질의 액체 공간속도는 각각 2.8(1/hr)이다. 반응기 R1및 R2의 도입온도는 각각 70℃와 35℃되게 열교환기 E1및 E2로 조정한다. 중합탑 N에 도입온도는 32℃이다. 이상 기술한 사항 이외는 실시예 1과 같이 실시한다. 도관 7을 통과하는 액체의 조성은 메틸 t-부틸 에테르 90.2중량 %, 미반응 이소부틸렌 3.8중량 % 및 미반응 메탄올 6.0중량 %이다. 도관 9을 통하여 증류탑 F로 도입되는 액체의 구성은 메틸 t-부틸 95.1중량 %, 이소부틸렌 0.7중량 % 및 메탄올 4.2중량 %이고, 산농도는 2.8×10-7eq/ι이다. 증류탄 F하부의 도관 10을 통하여 소량의 메탄올을 함유하는 액체가 유속 163.6kg/hr로 배출된다.Reactors R 1 and R 2 are charged to the catalysts obtained by sulfonating a resin 90ι having a diameter of 20 to 50 mesh produced by polymerizing styrene containing 14% divinyl benzene. Isobutylene with 99% purity was introduced through conduit 1 at a flow rate of 100.8 kg / hr (1.80 kg mol / hr) and methanol with 99% purity was passed through conduit 2 at a flow rate of 64.0 kg / hr (2.0 kg mol / hr). Introduce. The liquid space velocity of these raw materials is 2.8 (1 / hr), respectively. The introduction temperature of the reactor R 1 and R 2 is adjusted to 70 ℃ and heat exchanger 35 ℃ be E 1 and E 2, respectively. The introduction temperature in polymerization tower N is 32 degreeC. Except the matter described above, it implements like Example 1. The composition of the liquid through conduit 7 is 90.2 wt% methyl t-butyl ether, 3.8 wt% unreacted isobutylene and 6.0 wt% unreacted methanol. The composition of the liquid introduced into the distillation column F through conduit 9 is 95.1 wt% methyl t-butyl, 0.7 wt% isobutylene and 4.2 wt% methanol, and the acid concentration is 2.8 × 10 −7 eq / ι. Through conduit 10 underneath distilled coal F, a liquid containing a small amount of methanol is discharged at a flow rate of 163.6 kg / hr.

[실시예 3]Example 3

90ι 스티렌형 양이온 교환수지(Rohm and Haas, Co.; H+치환성 암버라이트 IR-121, 구경 0.6mm)를 촉매로서 반응기 R1에 채운다. 40% 이소부틸렌을 함유하는 C4획분을 유속 147.0kg/hr(이소부틸렌1.05kg 몰/hr)로 도관 1을 통하여 도입하고, 99% 순도의 메탄올을 유속 32.0kg/hr (1.00kg 몰/hr)로 도관 2를 통하여 도입한다. 반응기 R1및 R2의 도입온도를 각각 73℃ 및 37℃되게 열교환기 E1과 E2로 조정하는 것 이외는 실시예 1과 같이 실시한다. 반응기 R1및 R2의 배출온도는 각각 83℃ 및 45℃이다. 중화탑 N의 도입온도는 42℃이다. 도관 7을 통과하는 액체의 조성은 메틸 t-부틸에테르 43.3중량 %, C4획분 54.6중량 %, 메탄올 2.1중량 %이다. 도관 9을 통하여 증류탑 F로 도입되는 액체의 조성은 메틸 t-부틸에테르 46.7중량 %, 획분 52.4중량 % 및 메탄올 0.9중량 %이고 산 농도는 3.0×10-7eq/ι이다.A 90ι styrene type cation exchange resin (Rohm and Haas, Co .; H + substitutable Amberlite IR-121, aperture 0.6 mm) is charged to the reactor R 1 as a catalyst. A C 4 fraction containing 40% isobutylene was introduced through conduit 1 at a flow rate of 147.0 kg / hr (1.05 kg mol / hr) and 99% pure methanol was introduced at a flow rate of 32.0 kg / hr (1.00 kg mol). / hr) through conduit 2. The introduction temperatures of the reactors R 1 and R 2 were adjusted in the same manner as in Example 1 except that the heat exchangers E 1 and E 2 were adjusted to 73 ° C. and 37 ° C., respectively. The discharge temperatures of the reactors R 1 and R 2 are 83 ° C. and 45 ° C., respectively. The introduction temperature of the neutralization tower N is 42 degreeC. The composition of the liquid through conduit 7 is 43.3% by weight methyl t-butylether, 54.6% by weight C 4 fractions, and 2.1% by weight methanol. The composition of the liquid introduced into distillation column F through conduit 9 is 46.7 wt% methyl t-butylether, 52.4 wt% fraction and 0.9 wt% methanol and the acid concentration is 3.0 × 10 −7 eq / ι.

증류탑 F하부의 도관 10을 통하여 유속 85.2kg/hr로 순도 98.1%의 메틸 t-부틸에테르가 생성 배출된다. 유일한 불순물은 메탄올이다.Through conduit 10 at the bottom of the distillation column F, methyl t-butyl ether having a purity of 98.1% is produced and discharged at a flow rate of 85.2 kg / hr. The only impurity is methanol.

Claims (1)

이소부틸렌 및 메탄올을 강산형 양이온 교환수지를 촉매로 사용하여 반응시킨후 반응 혼합물로부터 메틸 t-부틸 에테르를 회수하므로써 메틸 t-부틸 에테르를 연속적으로 제조함에 있어서, 이소부틸렌과 메탄올을 몰 비율을 1 :0.6-1.4로 하여 60내지 100℃, 1내지 50기압에서 액체 공간 속도 0.1내지 50ι/hr로 평균입자 직경이 0.2내지 10mm인 강산성 양이온 교환수지 입자가 충전된 제1반응기에 연속적으로 통과시켜 이소부틸렌-함유 탄화수소와 메탄올을 반응시키고, 반응생성물 혼합물을 제1스트리임의 유속이 제2 스트리임의 3 내지 15배인 두 스트리임으로 나누어, 제1스트리임은 제1반응기로 재순환시키고, 제2스트리임은 20내지 55℃, 1 내지 50기압에서 평균입자 직경이 0.2내지 10mm인 강산성 양이온 교환수지 입자가 충전된 제2반응기를 액체 공간속도 0.1내지 50ι/hr로 통과시키고, 제2 반응기로부터의 스트리임은 0내지 55℃에서, 평균 입자 직경이 0.1내지 10mm인 수-불용성 고형 입상 산 중화제가 충된전 고정상을 통과시키고, 생성된 반응 혼합물을 증류탑으로 보내 비반응 탄화수소를 분리하고,증류탑의 저부로부터 메틸 t-부틸 에테르를 함유하는 혼합물을 회수함을 특징으로 하는 방법.In the continuous preparation of methyl t-butyl ether by reacting isobutylene and methanol using a strong acid type cation exchange resin as a catalyst and recovering methyl t-butyl ether from the reaction mixture, the isobutylene and methanol are molar ratios. 1: 0.6-1.4 continuously passes through a first reactor filled with a strongly acidic cation exchange resin particle having an average particle diameter of 0.2 to 10 mm at a liquid space velocity of 0.1 to 50ι / hr at 60 to 100 ° C and 1 to 50 atmospheres. To react the isobutylene-containing hydrocarbon with methanol, dividing the reaction product mixture into two streams having a flow rate of the first stream of 3 to 15 times the second stream, and recycling the first stream to the first reactor, The stream was subjected to a second reactor packed with a strongly acidic cation exchange resin particle having an average particle diameter of 0.2 to 10 mm at 20 to 55 ° C. at 1 to 50 atm. The stream from the second reactor was passed through 0ι / hr, and the stream from the second reactor was passed from 0 to 55 ° C., through a fixed bed filled with a water-insoluble solid granular acid neutralizer having an average particle diameter of 0.1 to 10 mm, and the resulting reaction mixture was passed through To separate unreacted hydrocarbons and to recover a mixture containing methyl t-butyl ether from the bottom of the distillation column.
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