WO2010136297A1 - Production of 3-methyl-1-butene - Google Patents

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WO2010136297A1
WO2010136297A1 PCT/EP2010/055813 EP2010055813W WO2010136297A1 WO 2010136297 A1 WO2010136297 A1 WO 2010136297A1 EP 2010055813 W EP2010055813 W EP 2010055813W WO 2010136297 A1 WO2010136297 A1 WO 2010136297A1
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WO
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methyl
butanol
dehydration
distillation
butene
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/055813
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German (de)
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Inventor
Markus Winterberg
Alfred Kaizik
Armin Rix
Michael Grass
Wilfried Büschken
Original Assignee
Evonik Oxeno Gmbh
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02Alkenes
    • C07C11/10Alkenes with five carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • C07C1/24Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms by elimination of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • C07C2521/04Alumina

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of 3-methyl-1-buten according to the preamble of claim 1.
  • 3-Methyl-1-butene belongs to the group of methyl butenes, which in turn belong to the C 5 olefins.
  • the name 3-methyl-1-butene is synonymous with 3-methylbut-1-ene.
  • 2-Methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene are also methylbutenes. Synonyms analog.
  • 3-Methyl-1-butene can be used as monomer or comonomer for the preparation of polymers or copolymers.
  • High boilers in the context of the invention are a group of components of a liquid mixture whose respective boiling point in comparison to the boiling points of the other components of the mixture at higher temperatures, or whose vapor pressure is lower than the vapor pressure of the other components.
  • Low boilers within the meaning of the invention are a group of components of a liquid mixture whose respective boiling point is lower than the boiling points of the other components of the mixture at lower temperatures, or whose vapor pressure is higher than the vapor pressure of the other components.
  • WO 2008/006633 A1 describes the preparation of 3-methyl-1-butene via three process steps based on isobutene. Isobutene is first hydroformylated in this process, the hydroformylation product 3-methylbutanal hydrogenated to 3-methyl-1-butanol and then cleaved from the resulting alcohol water.
  • basic modified aluminas are preferably used for the dehydration of 3-methyl-1-butanol to 3-methyl-1-butene. In the example described dehydration at 340 0 C and 0.15 MPa in the gas phase is used as a catalyst with 1, 5 mass% barium compounds (calculated as barium oxide) modified ⁇ -alumina.
  • the yield is 92.2%, corresponding to a selectivity of 92.8%.
  • the methylbutene fraction consists of 96% 3-methyl-1-butene and 4% of isomers.
  • the present invention is therefore based on the object to form a method of the type mentioned so that it has a higher material efficiency.
  • This problem is solved in that in addition to the unreacted 3-methylbutanol and the di- (3-methylbutyl) ether is recycled into the dehydration. It has been found that the di (3-methylbutyl) ether can be selectively split back to 3-methyl-1-butene and 3-methyl-butanol. Accordingly, the return of the di- (3-methylbutyl) ether to the dehydration increases the yield of 3-methyl-1-butene and thus the material efficiency of the overall process.
  • the invention therefore provides a process for the preparation of 3-methyl-1-butene, a) in which a starting material containing 3-methyl-1-butanol is provided; b) in which the feedstock is subjected to catalytic dehydration to form a reaction product; c) wherein the reaction product contains at least the following components: 3-methyl-1-butene, di (3-methylbutyl) ether, water and unreacted 3-methyl-1-butanol; d) in which the reaction product is separated by distillation and a water separation by phase separation, in particular by simple phase separation, in a low boiler fraction, in a high boiler fraction and in a water fraction; e) wherein the low boiler fraction contains 3-methyl-1-butene; f) wherein the high boiler fraction contains at least di (3-methylbutyl) ether and unreacted 3-methyl-1-butanol; g) wherein the water fraction contains substantially water; h) and wherein the high boiler fraction is at least partially recycled to the dehydration.
  • the separation of the reaction product into the three fractions low boiler fraction (with the target product 3-methyl-1-buten), high boiler fraction (for recycling in the dehydration) and water fraction (process water brieflyschleusendes) is carried out according to the invention in two steps distillation and water separation Distillation from the reaction product, the low boiler fraction be separated.
  • the low boiler fraction containing the target product then constitutes the top stream of the distillation.
  • Bottom stream of the distillation is a mixture of two liquid phases, namely high boiler fraction and water fraction. This liquid / liquid mixture can then be subjected in the second step to a simple phase separation, which separates the water from the high boilers.
  • high-boiling components are formed as by-products of the dehydration in the reactor and / or if such high-boiling components are already contained in the starting material containing 3-methyl-1-butanol, they should be removed from the circulation on recycling, in order to enrich for undesirably high concentrations and, where appropriate, to avoid product contamination.
  • the separation of these high-boiling components can be done, for example, by discharging a smaller portion of the recovered from the water separation high boiler fraction from the circulation.
  • a second distillation is provided, by means of which high-boiling components contained in the starting material and / or formed during the dehydration are separated from the high-boiling fraction and discharged.
  • This optional distillation will hereafter be called secondary distillation for its verbal distinctiveness, in contrast to which the former distillation is referred to below as primary distillation.
  • the prefixes "primary" and “secondary” have no connection with the technical execution of the distillation.
  • high-boiling components are thus produced in a further process step discharged by secondary distillation of the high boiler fraction.
  • a bottom stream is obtained, in which the high-boiling components are enriched.
  • This bottom stream is discharged from the process.
  • the overhead stream is then largely free of the high-boiling components and can then be recycled to the dehydration.
  • the secondary distillation is carried out after mixing with the starting material.
  • the secondary distillation is carried out at a pressure which is at least 0.05 MPa above the operating pressure of the dehydration. Without energy-intensive compression then the top stream of the distillation can be returned to the reactor.
  • the secondary distillation is carried out in a distillation column whose top product is taken off in gaseous form and fed to the dehydration.
  • a distillation column whose top product is taken off in gaseous form and fed to the dehydration.
  • process steam can be generated by means of the heat of condensation of the top product of the secondary distillation.
  • the process steam is used in the process itself or in another process which is operated in the vicinity of the process according to the invention.
  • the primary distillation is carried out at a pressure which is at least 0.05 MPa below the operating pressure of the dehydration.
  • a pressure which is at least 0.05 MPa below the operating pressure of the dehydration is at least 0.05 MPa below the operating pressure of the dehydration.
  • the reaction product is at least partially supplied in gaseous form to the primary distillation.
  • a heat input is then not required at this point.
  • the process according to the invention is preferably followed by a process for the preparation of 3-methyl-1-butanol,
  • the process for the preparation of 3-methyl-1-butanol as the last process step involves a distillation whose top product contains 3-methyl-1-butanol,
  • distillation of the process for producing 3-methyl-1-butanol is carried out at a pressure which is at least 0.05 MPa above the operating pressure of the dehydration
  • transition from the process for producing 3-methyl-1-butanol to the process for the preparation of 3-methyl-1-butene can then be carried out at the same enthalpy level.
  • the water separation is carried out as a simple phase separation in a liquid-liquid separator.
  • distillations discussed here are each operated as fractional distillation.
  • 3-methylbutanol is u. a. obtained by hydroformylation of isobutene and subsequent hydrogenation of the hydroformylation products. From the Hydriergut 3-methyl-1-butanol is separated by distillation.
  • 3-methyl-1-butanol can be fed in gaseous or liquid form into the 3-methyl-1-butene plant.
  • the dehydration of 3-methyl-1-butanol can be carried out in the presence of solid catalysts in the gas / liquid mixed phase or in the gas phase on suspended or lumpy catalysts arranged in a fixed bed.
  • the dehydration is preferably carried out on solid catalysts arranged in a fixed bed in the gas phase.
  • Oxides of the alkaline earth metals, aluminum, silicon, titanium, zirconium and thorium and the rare earths can be used as catalysts. It is also possible to use mixed oxides and combinations of the above oxides. For some catalysts, for. B. based on aluminum oxides, a certain acidity can be adjusted by the addition of alkali oxides. Preferably, the Selection of the catalysts and the reaction conditions such that the formation of by-products, such as di (3-methylbutyl) ether or high-boiling by-products and the isomerization of the formed 3-methyl-1-butene, for example, 2-methyl-2 butene or 2-methyl-1-butene, is largely avoided.
  • by-products such as di (3-methylbutyl) ether or high-boiling by-products and the isomerization of the formed 3-methyl-1-butene, for example, 2-methyl-2 butene or 2-methyl-1-butene
  • the dehydration of the process according to the invention is preferably carried out on catalysts modified with basic metal oxides.
  • the catalysts used may contain as main component aluminum oxide (Al 2 O 3) and / or zirconium oxide (ZrO 2) as well as alkali metal and / or alkaline earth oxides. Titanium dioxide, silicon dioxide and / or thorium oxide may be present as further components in the catalyst at 0.1 to 3% by mass, preferably 0.5 to 5% by mass.
  • the proportion of basic metal oxides (hydroxides are converted into oxides) in the catalyst is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass, particularly preferably 0.1 to 3% by mass.
  • Preferred alkali metals are sodium and / or potassium oxide.
  • alkaline earth metals magnesium and / or barium oxide are preferably used.
  • As the dehydration catalyst very particular preference is given to using a barium oxide (BaO) -modified ⁇ -alumina, which is formally composed of barium oxide and aluminum oxide.
  • ⁇ -aluminum oxides having a BET surface area of from 80 to 350 m 2 / g, preferably from 120 to 250 m 2 / g (determined by N 2 adsorption in accordance with DIN 66131).
  • the catalysts are prepared by known methods. Common methods are, for example, precipitation, impregnation or spraying of an aluminum oxide body with an appropriate salt solution and subsequent calcining.
  • catalysts are used for dehydration, as described in WO 2008/006633 A1 and WO 2005/080302 A1.
  • catalysts having a defined geometric shape which have a hydraulic diameter of 0.1 to 10 mm, preferably 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably 1, 5 to 3 mm.
  • the catalyst can be used as a shaped body.
  • the moldings can take any shape.
  • the catalyst is preferably used as a shaped body in the form of spheres, extrudates, cylinders or tablets. Particular preference is given to using catalysts in spherical form.
  • the mold body preferably have the above-mentioned hydraulic diameter.
  • dehydration of 3-methyl-1-butanol using said catalysts in the temperature range of 200 to 500 0 C, preferably in a temperature range of 240 to 360 0 C and more preferably in a temperature range of 250 to 310 0 C.
  • the dehydration can be carried out under reduced pressure, overpressure or at atmospheric pressure, wherein the reaction pressure is preferably in the range between 0.1 to 15 MPa (absolute), preferably in the range between 0.15 and 0.95 MPa (absolute).
  • the dehydration is preferably carried out at a WHSV (weight hourly space velocity) of from 0.01 to 30 h -1 , preferably from 0.1 to 10 h -1 (kg of 3-methyl-1-butanol per kg of catalyst per hour).
  • the di- (3-methylbutyl) ether present in the cleavage product is likewise recycled together with 3-methyl-1-butanol into the cleavage reactor. This is particularly advantageous on catalysts to which the (Methylbutyl) ether already at temperatures below 300 0 C to 3-methyl-1 - butanol and 3-methyl-1-butene back cleaved.
  • the dehydration can be carried out in conventional reactors, such as. B. in a tubular reactor, shell-and-tube reactor, shaft furnace or fluidized bed reactor or a combination thereof.
  • the maximum temperature drop can be due to numerous parameters, such. B. by the temperature of the heat carrier used for heating and by the speed at which the heat carrier flows through the jacket can be adjusted.
  • the inlet temperature of the gaseous educt is above 200 ° C., preferably above 230 ° C. and more preferably above 250 ° C.
  • the inlet temperature of the educt can be adjusted in a heater upstream of the reactor.
  • the inlet temperature is preferably between 250 to 310 0 C.
  • a reduction in selectivity over service life may possibly also be a reason for a possible catalyst change.
  • the reactor may, in particular in this preferred embodiment of the dehydration of the process according to the invention, be arranged in any desired spatial direction. If the reactor has reactor tubes, these can also point in any direction in space. Preferably, however, the reactor is set up such that the reactor or the reactor tubes are aligned vertically.
  • the heat carrier is preferably supplied at the highest point or near the highest point of the jacket and withdrawn at the lowest point or in the vicinity of the lowest point of the reactor or vice versa.
  • the reaction mixture in the reaction zone and the heat transfer medium in the jacket preferably flow through the reactor in the same direction. Particularly preferably, the heat carrier and the reaction mixture flow through the jacket of the reactor or the reaction zone of the reactor from top to bottom.
  • heat transfer oils As a heat carrier salt melts, water or heat transfer oils can be used. For the temperature range of 200 to 400 0 C, the use of heat transfer oils is advantageous because heating circuits require less capital investment with them compared to other technical solutions.
  • Heat transfer oils which can be used are, for example, those sold under the trade names Marlotherm (for example Marlotherm SH from Sasol Olefins & Surfactants GmbH), Diphyl (Bayer), Dowtherm (Dow) or Therminol (Therminol ) to be expelled. These synthetically produced heat transfer oils are based essentially on thermally stable ring hydrocarbons.
  • the heat transfer medium at a temperature which is 10 to 40 0 C, preferably 10 to 30 0 C higher than the temperature of the reactant flowing into the reactor, passed into the heating jacket of the reactor.
  • the temperature difference of the liquid heat carrier over the reactor ie between the inlet temperature of the Heat carrier at entry into the heating jacket and the outlet temperature of the heat carrier at the outlet from the heating jacket is preferably less than 40 0 C, preferably less than 30 0 C and particularly preferably from 10 to 25 0 C.
  • the temperature difference can be by the mass flow of the heat carrier per unit time (Kilograms per hour) are set by the heating mantle.
  • the preferred embodiment of the dehydration can be carried out in all suitable reactors which are equipped with a heating jacket and which can be heated with a liquid heat carrier.
  • Such reactors have a catalyst-containing reaction zone (catalyst zone), which is spatially separated from a heating jacket through which the heat transfer medium flows.
  • the process according to the invention is preferably carried out in a plate reactor, in a tubular reactor, in several tubular reactors or plate reactors connected in parallel or in a tube bundle reactor.
  • the process according to the invention is preferably carried out in a tube bundle reactor or several tube bundle reactors connected in parallel.
  • hollow bodies in which the catalyst is located not only pipes in common usage must be.
  • the hollow bodies may also have non-circular cross-sections. For example, they can be elliptical or triangular.
  • the materials used for the construction of the reactor preferably has a high coefficient of thermal conductivity (greater than 40 W / mK).
  • the individual tubes preferably have a length of from 1 to 15 m, preferably from 3 to 9 m and particularly preferably from 4 to 9 m.
  • the individual tubes in a tube bundle reactor used in the method according to the invention preferably have an inner diameter of 10 to 60 mm, preferably from 15 to 40 mm and particularly preferably from 20 to 35 mm. It may be advantageous if the individual tubes of the tube bundle reactor used in the method according to the invention have a thickness of the tube wall of 1 to 4 mm, preferably from 1, 5 to 3 mm.
  • the tubes are preferably arranged in parallel.
  • the tubes are arranged uniformly.
  • the arrangement of the tubes can, for. B. square, triangular or rhombic. Particularly preferred is an arrangement in which the virtual connected centers of three mutually adjacent tubes form an equilateral triangle, i. H. the tubes are the same distance.
  • the process according to the invention is preferably carried out in a tube bundle reactor in which the tubes have a spacing of 3 to 15 mm, particularly preferably 4 to 7 mm, from one another.
  • the main reaction of the process according to the invention is the dehydration of 3-methyl-1-butanol to 3-methyl-1-butene and water.
  • the reaction product after the reactor preferably has a residual 3-methyl-1-butanol content of 1 to 50% by mass, preferably from 5 to 30 and particularly preferably from 5 to 20% by mass.
  • the water content in the reaction product is preferably from 8 to 20% by mass, preferably from 12 to 18% by mass.
  • the 3-methyl-1-butene content in the reaction product is preferably from 40 to 78% by mass, preferably 55 to 74% by mass.
  • di-methylbutyl ether and optionally traces of the formation of high-boiling components can occur as well as the isomerization of the formed 3-methyl-1-butene to 2-methyl-2-butene or 2-methyl-1-butene occur.
  • di (3-methylbutyl) ether is also recycled to the reactor.
  • di (3-methylbutyl) ether is split back proportionately to methylbutene and 3-methyl-1-butanol.
  • Dehydration is followed by water separation and primary distillation.
  • the resulting from the dehydration reaction product in a predominantly methylbutenes contained low boiler and a predominantly unreacted 3-methyl-1-butanol and di- (methylbutyl) ether and optionally high-boiling components contained high boiler fraction by fractional distillation and a predominantly water-containing Fraction separated by simple phase separation in a liquid-liquid separator.
  • the reaction product decomposes in complete condensation in two liquid phases, the light phase predominantly the organic components methylbutenes, 3-methyl-1-butanol and di (methylbutyl) ether and optionally high-boiling organic components and the heavy phase contains predominantly water.
  • Light and heavy in this case refers to the specific gravity of the phases, i. H. the heavy, aqueous phase has a higher density than the light, organic phase.
  • organic phase separators can be used, which allow the phase separation with the sole use of gravity.
  • gravitational separators can also be designed with internals as a coalescence-promoting measure to increase the separation efficiency. The use of internals accelerates the coalescence and sedimentation process. By means of these design measures, the capacity expansion of existing facilities or the reduction of the investment volume in new construction is possible. As coalescence aids z. As plates, random packings, tissue packs or Faserbettabscheidern be used.
  • Gravity separators can be designed as horizontal tanks or as standing tanks.
  • separators based on the centrifuge principle can also be used for liquid-liquid separation. By centrifugal forces in a rotating drum while the heavy phase is separated.
  • gravitational separators are preferably used in the process according to the invention, preferably gravity separators, designed as horizontal containers with internals.
  • the water can be separated from the organic components to its physical solubility limit.
  • the water solubility of methyl butenes decreases with decreasing temperature, at the same time the solubility of water in methylbutenes decreases, so that the liquid-liquid separation should be carried out as low as possible, preferably in a temperature range of less than 70 0 C, preferably less than 60 0 C. , more preferably at a temperature of less than 50 0 C.
  • the pressure should be chosen so that no evaporation occurs, preferably in a range of 0.3 and 2.0 MPa (absolute).
  • the separation of the water from the reaction product formed in the dehydration can be carried out before or after the primary distillation to separate the reactor discharge into low and high boiler.
  • a separation before the primary distillation has the advantage that the stream to be worked up is depleted by the free water content and thus a smaller stream must be worked up.
  • a separation of the water from the high-boiler stream after the primary distillation can have energy advantages, since in this case the reactor discharge does not have to be cooled and completely condensed, but can be fed to the fractional distillation in whole or in part in gaseous form.
  • the reaction product is in the primary distillation in a predominantly methylbutenes contained low boiler and a predominantly unreacted Separated 3-methyl-1-butanol and di (methylbutyl) ether and optionally high-boiling components high-boiling fraction.
  • This separation is preferably carried out in at least one column, preferably in exactly one distillation column.
  • a distillation column which is preferably used in the primary distillation for fractionating the reactor output into low and high boilers preferably has from 5 to 50 theoretical plates, preferably from 5 to 40 and particularly preferably from 5 to 25 theoretical plates.
  • the reflux ratio is, depending on the number of stages realized, the composition of the reactor effluent and the required purities of distillate and bottom product, preferably less than 5, preferably less than 0.5.
  • the operating pressure of the column may preferably be adjusted between 0.1 and 2.0 MPa (absolute). If the removal of water by liquid-liquid separation is carried out after the primary distillation, it may be advantageous to drive the reactor discharge in the column completely or partially in gaseous form.
  • the column it may be advantageous, in order to save a compressor, to operate the column at a lower pressure than the pressure at which the reactor is operated for dehydration.
  • a pressure of about 0.25 MPa (absolute) is necessary.
  • the cleavage is operated, for example, at a pressure of 0.4 MPa (absolute)
  • steam or hot water can be used for heating the evaporator.
  • the separated high boiler fraction preferably contains unreacted 3-methyl-1-butanol, di-methylbutyl ether and optionally in the reaction in traces formed high-boiling components.
  • the low boiler fraction preferably contains methylbutenes having a purity greater than 95% by mass, based on the total overhead product.
  • the low-boiling fraction contains the target product 3-methyl-1-butene and the isomers 2-methyl-2-butene and 2-methyl-1-butene and water.
  • the low boiler fraction obtained by fractional distillation which is preferably greater than 95% by mass of methyl butenes, can be used directly as a commercial product or further purified.
  • the high boiler fraction separated by water separation is recycled to the dehydration of the process according to the invention.
  • the high boiler fraction may be separately fed to the reaction part or previously mixed with the 3-methyl-1-butanol-containing feed and then fed to the reaction part.
  • the high boiler fraction is mixed with the 3-methyl-1-butanol-containing feed before being returned to the reactor.
  • the recycle stream also contains di (3-methylbutyl) ether in addition to the unreacted 3-methylbutanol.
  • high-boiling components are formed as by-products in the reactor and / or if such high-boiling components are already present in the 3-methyl-1-butanol-containing feedstock, they must be removed from the cycle during the recirculation in order to obtain a Enrichment to undesirably high concentrations and, where appropriate, to avoid product contamination.
  • High-boiling components in this context are meant substances which boil higher than di- (3-methylbutyl) - ether, ie have a normal boiling point greater than about 175 0 C.
  • the separation of these high-boiling components can be carried out, for example, by discharging a smaller part ("discharge part") of the high-boiling fraction from the cycle.
  • discharge part a smaller part
  • the discharge of the high boilers by a secondary distillation of the To carry out high boiler fraction.
  • the process thus has a primary distillation and a secondary distillation.
  • a bottom stream is obtained, in which the high-boiling components are enriched and is discharged from the process.
  • the overhead stream is then largely free from the high-boiling components and can then be recycled to the reaction.
  • the secondary distillation to remove the high-boiling components can also be carried out in the high-boiling fraction after mixing with the feedstock 3-methyl-1-butanol.
  • high-boiling components formed in the dehydration or optionally already present in the 3-methyl-1-butanol-containing starting material are removed in a secondary distillation by fractional distillation of the high boiler fraction.
  • a bottom stream is obtained, in which the high-boiling components are enriched.
  • This bottom stream is discharged from the process.
  • the top stream is then largely free of the high-boiling components and can be returned.
  • the discharge of the high-boiling components is preferably carried out in a distillation column in the recirculated high-boiling fraction after mixing with the feedstock 3-methyl-1-butanol.
  • the distillation column used in this case preferably has from 5 to 50 theoretical plates, preferably from 5 to 35 and more preferably from 5 to 20 theoretical plates.
  • the reflux ratio is, depending on the number of stages realized, the composition of the recirculated high-boiling fraction and the starting material and the required purities of distillate and bottom product, preferably less than 5, preferably less than 0.5.
  • the operating pressure may preferably be from 0.1 to 2.0 MPa (absolute). If the dehydration of the overhead product in the gas phase takes place at elevated pressure, It may be advantageous to carry out the distillation at a higher pressure, in which case the top condenser is preferably operated as a partial condenser and the overhead product is taken off in vapor form. For example, if the reaction pressure in the cleavage reactor is 0.4 MPa (absolute), the distillation pressure in the secondary distillation should preferably be at least 0.45 MPa (absolute). At operating pressures of greater than 0.15 MPa (absolute), the condensation heat can be used to generate low-pressure steam, with which other columns of the process can be heated.
  • the column can be used depending on the selected operating pressure, steam or heat transfer oil.
  • the bottom product in addition to the separated high-boiling components and 3-methyl-1 - butanol and di (3-methylbutyl) ether. This mixture can be used thermally, used as starting material for a synthesis gas plant or optionally used as a solvent or fuel additive.
  • the packing can from almost all materials, in particular z.
  • Packages with regular / ordered geometry may e.g. B. consist of sheets or tissues.
  • B. consist of sheets or tissues.
  • Examples of such packages are Sulzer metal or plastic BX packages, Mellapak sheet metal Sulzer laminations, Sulzer high performance packages such as Mella-pakPlus, structural packings from Sulzer (Optiflow), Montz (BSH) and Kühni (Rombopak).
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a plant for carrying out a first process variant according to the invention
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a system for carrying out a second variant of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a plant for carrying out a third process variant according to the invention
  • 4 shows a circuit diagram of a system for carrying out a fourth process variant according to the invention.
  • FIG. 1 A block diagram of a first embodiment according to the invention of a plant in which the process according to the invention can be carried out is shown in FIG.
  • the feed stream (1) containing 3-methyl-1-butanol is mixed with the recycle stream (7b) and reacted in reactor R1 for the most part in methylbutenes and water (dehydration).
  • the in the recycle stream (7b) contained di- (3-methylbutyl) ether is reacted proportionally to methylbutenes and 3-methyl-1-butanol.
  • reaction product (4) is separated in this system, after complete condensation of the reaction product (4), first by liquid-liquid separation in the separator D1, the majority of the water.
  • the heavy, aqueous phase (5) is discharged and the light, organic phase (4a) of the column K2 supplied.
  • the water is separated up to its physical solubility.
  • the largely anhydrous reactor discharge into a low-boiling fraction as the top product (6), which predominantly contains the resulting in the reaction methylbutenes and a high boiler fraction as the bottom product (7), the at least unreacted 3-methyl-1-butanol and in the Reaction resulting di- (3-methylbutyl) ether and optionally in the reaction resulting high-boiling components, fractionated.
  • the bottom product (7) from the distillation in the context of recycling in the reactor R1 recycled.
  • streams (1) and (7) may be passed separately or together into reactor R1. If high-boiling components are formed as by-products in the reactor R1 or if such high-boiling components are contained in the starting material (1) containing 3-methyl-1-butanol, they can optionally be discharged with stream (8) in order to enrich for undesirably high concentrations and, where appropriate, to avoid product contamination.
  • the separated water phase (5) can be distilled in Figure 1 to reduce the cargo of organic substances and the distillate, consisting of water and low boilers, are recycled to the separator D1.
  • FIG. 2 A block diagram of a second embodiment according to the invention of a plant in which the process according to the invention can be carried out is shown in FIG.
  • the embodiment of Fig. 2 differs from that of Fig. 1 in that by dehydration of 3-methyl-1-butanol in water formed in only after the separation of the low boiler fraction (6) from the high boiler fraction (7) behind the column K2 Will get removed. In doing so, the vast majority of Water again separated by liquid-liquid separation in the separator D1. The heavy, aqueous phase (5) is discharged and the light organic phase (7a) is returned to the reactor R1. The water is separated again up to its physical solubility.
  • FIG. 3 A block diagram of a third embodiment of a plant in which the method according to the invention can be carried out is shown in FIG.
  • the embodiment of FIG. 3 differs from that of FIG. 2 in that high-boiling components which are formed in the dehydration of the process according to the invention as by-products in the reactor R 1 and / or as secondary components 3-methyl-1-butanol-containing feedstock contained are discharged.
  • the discharge of the high-boiling components is carried out in Fig. 3 by fractional distillation of the largely anhydrous recycle stream (7a) in column K1.
  • the recycle stream (7a) is separated into a top stream (7b) which is largely free of high-boiling components and a bottom stream (3).
  • the bottom stream (3) contains, in addition to the enriched high-boiling components, di (3-methylbutyl) ether and 3-methyl-1-butanol.
  • the top stream (7b) of the column K1 is fed back to the reactor R1 for dehydration.
  • FIG. 4 A block diagram of a fourth embodiment of a plant in which the method according to the invention can be carried out is shown in FIG. 4.
  • the embodiment of FIG. 4 differs from that of FIG. 3 in that high-boiling components are formed as by-products in the reactor R1 and / or are already contained as minor components in the 3-methyl-1-butanol-containing feed, be discharged in a column K1 as the bottom stream (3).
  • the feedstock (1) and the recycle stream (7a) are fed to the column K1.
  • these streams are separated into a head stream (2) which is largely free of high-boiling components and a bottom stream (3).
  • the bottom stream (3) contains, in addition to the enriched high-boiling components, di (3-methylbutyl) ether and 3-methyl-1-butanol.
  • the top stream (2) of the column K1 is fed back to the reactor R1 in.
  • the column K1 is preferably operated at an operating pressure above the operating pressure of the reactor R1.
  • the top condenser of the column K1 is operated in this case preferably as a partial condenser.
  • the top product (2) is then withdrawn in vapor form and fed to the reactor R1.
  • Table 1 Composition of the reactor effluent upon dehydration on B44 / 1 c catalyst for Example 1.
  • Table 1 lists, in addition to the composition of the product, the distribution of the methylbutylene isomers normalized to 100%.
  • the formation of desired product 3-methyl-1-buten increases with increasing reaction temperature.
  • an intermediate and by-product of the 3-methyl-1-butanol cleavage is mainly the ether of 3-methyl-1-butanol, di (3-methylbutyl) ether formed.
  • the proportion of 3-methyl-1-butene in the isomer mixture decreases by the isomerization.
  • Example 2 As shown in Example 1, in the cleavage of 3-methyl-1-butanol to 3-methyl-1-butene as an intermediate and by-product di (3-methylbutyl) ether is formed. In Example 2, the cleavage of di (3-methylbutyl) ether on the same catalyst as in Example 1 is shown.
  • Table 2 Composition of the reactor effluent with cleavage of di (3-methylbutyl) ether on B44 / 1 c catalyst for Example 2.
  • the di-3-methylbutyl ether is selectively converted to 3-methyl-1-butene.
  • the second product of the ether cleavage, 3-methyl-1-butanol is also converted to 3-methyl-1-butene.
  • the conversion increases with increasing temperature, at 300 0 C almost full conversion of di-3-methyl butyl ether is achieved.
  • the proportion of the desired target product 3-methyl-1-butene decreases with increasing temperature.
  • Example 1 The feedstock used in Example 1, nearly pure 3-methyl-1-butanol, and the feedstock used in Example 2, nearly pure di- (3-methylbutyl) ether mixed together in a ratio such that a mixture of about 30.0% by mass of di (3-methylbutyl) ether and about 70.0% by mass of 3-methyl-1-butanol was formed.
  • This mixture was reacted in an electrically heated flow fixed bed reactor on the same catalyst as in Example 1 and Example 2. Before entering the reactor, the liquid educt was completely evaporated in an upstream evaporator at 230 0 C.
  • a reactor volume of 37.5 m 3 is modeled in each case, assuming a filling with a catalyst as used in Examples 1 to 3.
  • a kinetic reactor model was used in the calculations, which is based on extensive experimental data with this catalyst. In the examples, therefore, each of the reaction temperatures are called, which were assumed in the reactor modeling. Since in each case the composition of the incoming and outgoing streams of the reaction stage are called, it is possible for the skilled worker by adjusting the reactors with fixed predetermined conversions to recalculate the example, without knowing the exact equations for the kinetics.
  • Example 4 Process for the preparation of 3-methyl-1-butene according to FIG. 1
  • Example 4 corresponds to the non-inventive variant shown in Fig. 1.
  • feed stream (1) is assumed according to Figure 1, a current of 10 t / h, consisting of pure 3-methyl-1-butanol.
  • Stream (1) is mixed with the recycle stream (7b).
  • the recycle stream (7b) is the bottom stream of the column K2 after separation of the discharge stream (8).
  • the composition of the feedstock (1), the recycle stream (7b) and the feed stream (2) resulting from the mixture to the reactor R1 are shown in Table 4.
  • an inlet stream containing about 16% by mass of di (3-methylbutyl) ether and 82% by mass of 3-methyl-1-butanol arises at the chosen process conditions.
  • Table 4 Composition of the feedstock (1), the recycle stream (7b) and the reactor feed (2) for Example 4.
  • the stream (2) is evaporated, heated up to the reaction temperature and fed in vapor form to the reactor R1.
  • the reactor is operated at 275 ° C. and 0.40 MPa (absolute). Under these reaction conditions, the formal result is a 3-methyl-1-butanol conversion of about 78%.
  • the composition of the reactor effluent (4) is shown in Table 5.
  • di- (3-methylbutyl) ethers and high boilers are formed as by-products.
  • the formation of a C 5 -olefin as the by-product of 3-methyl-1-butanol was assumed to be a high boiler.
  • Table 5 Composition of the reactor effluent (4) and the organic phase (4a) and the aqueous phase (5) of liquid-liquid separator D1 for Example 4.
  • the reactor effluent (4) is completely condensed, cooled to 45 0 C, and fed to the liquid-liquid separator D1.
  • the water is separated to its physical solubility limit and discharged as a heavy phase (5).
  • the then largely anhydrous stream (4a) is moved to the distillation column K2.
  • the mass flows and the compositions of the organic phase (4a) and the aqueous phase (5) are listed in Table 5.
  • Table 6 Composition of the distillate (6) and the bottom product (7) of the column K2 and of the discharge stream (8) for Example 4.
  • the organic phase (4a) is fed in liquid form to the column K2.
  • the column has 22 theoretical stages and is operated at a reflux ratio of 0.06 and at a pressure of 0.40 MPa (absolute). The addition of the feed takes place above stage 17, counted from above.
  • the top temperature is 51, 7 0 C, the bottom temperature 170.7 0 C.
  • the top product (6) is 3-methyl-1-butene% 3-methyl-1-butene with a purity of greater than 95 mass, see Table 6
  • secondary components are also the isomers 2-methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene, 3-methyl-1-butanol and water.
  • the top product may already be a sales product.
  • the secondary components are preferably separated off in further process steps and the 3-methyl-1-butene is purified to purities greater than 99% by mass.
  • the bottom product (7) of the column K2 consists predominantly of unreacted 3-methyl-1-butanol (about 49% by mass) and di (3-methylbutyl) ether (about 47% by mass).
  • high boilers, water and methyl butenes are included.
  • stream (8) a smaller part of the bottom product (7) is separated and discharged.
  • the mass larger stream (7b) is mixed with the feed (1) and fed back to the reactor R1.
  • Example 4 the total yield of methylbutenes calculated from the alcohol content in stream (1) and the methylbutene content in stream (6) is 96.4%, the yield of 3-methyl-1-butene is 94.2%. These high yields of material are achieved by recycling and cleavage of the unreacted alcohol and the ether formed.
  • Example 5 Process for the preparation of 3-methyl-1-butene according to FIG. 4
  • Example 5 corresponds to the variant shown in FIG.
  • feed stream (1) is again assumed, analogously to Example 4, a current of 10 t / h, consisting of pure 3-methyl-1-butanol.
  • Stream (1) and the recycle stream (7a) are fed to the column K1.
  • the recycle stream (7a) is the bottom stream of the column K2 after separation of the aqueous phase (5) in the liquid-liquid separator D1.
  • the composition of the feedstock (1) and recycle stream (7a) are shown in Table 7.
  • the recycle stream at the selected process conditions in addition to unreacted 3-methyl-1-butanol substantially still di- (3-methylbutyl) ether and high boilers.
  • Table 7 Composition of the feedstock (1), the recycle stream (7a) and distillate (2) and bottom product (3) of the column K1 for Example 5.
  • the column K1 in Example 5 is used for separating and discharging the high boilers formed in the reactor R1.
  • the column K1 has 10 theoretical stages and is operated at a reflux ratio of 0.07 and at a pressure of 0.40 MPa (absolute).
  • the addition of stream (1) and stream (7a) into the column takes place above stage 9, counted from above.
  • the head temperature is 179.2 ° C, the bottom temperature 195.0 0 C.
  • the top condenser is operated as a partial condenser, the overhead product (2) is taken off in the vapor.
  • the top product (2) contains about 85% by mass of 3-methyl-1-butanol and about 13% by mass of di (3-methylbutyl) ether and is largely free of high boilers with about 140 ppm, see Table 7
  • the bottom product (3) of the column K1 consists predominantly of 3-methyl-1-butanol (about 33% by mass), di (3-methylbutyl) ether (about 37% by mass) and high boilers (ca. 29% by mass).
  • the top product (2) of the column K1 is further heated up to the reaction temperature and fed in vapor form to the reactor R1.
  • the reactor is operated at 282 0 C and 0.35 MPa (absolute). With these reaction conditions results formally a 3-methyl-1-butanol conversion of about 81%.
  • the composition of the reactor effluent (4) is shown in Table 8. In addition to 3-methyl-1-butene and its isomers, as in Example 4, as by-products di- (3-methylbutyl) ether and high boilers (Ci 5 -olefins) are formed.
  • Table 8 Composition of the reactor discharge (4), distillate (6) and bottom product (7) of the column K2 and the aqueous phase (5) of liquid-liquid separator D1 for Example 5.
  • the reactor discharge (4) is partially condensed at a temperature of 88.6 0 C and two-phase fed to the column K2.
  • the column has 18 theoretical stages and is operated at a reflux ratio of 0.47 and at a pressure of 0.30 MPa (absolute). The addition of the feed takes place above stage 13, counted from above.
  • the head temperature is 53.3 0 C, the bottom temperature 119.2 0 C.
  • the top product (6) is 3-methyl-1-butene-butene with a purity of greater than 96% by mass of 3-methyl-1, see Table 8 As minor components are also the isomers 2-methyl-2-butene and 2-methyl-1-butene, 3-methyl-1-butanol and water.
  • the bottom product (7) of the column K2 consists predominantly of unreacted 3-methyl-1-butanol (about 37% by mass), di- (3-methylbutyl) ether (about 30% by mass) and water (ca. 33% by mass). Besides these are high boilers and methylbutenes contain.
  • Stream (7) is cooled to 40 0 C and fed to the liquid-liquid separator D1. In the separator D1, the water is separated to its physical solubility limit and discharged as a heavy phase (5). The then largely anhydrous stream is recycled as recycle stream (7a) in the distillation column K1.
  • the mass flow and the composition of the organic phase (7a) are shown in Table 7 and those of the aqueous phase (5) in Table 8.
  • Example 5 the total yield of methylbutenes - calculated from the alcohol content in stream (1) and the methylbutene content in stream (6) - is 98.7%, the yield of 3-methyl-1-butene is 96.2%. These high yields of material are again achieved by recycling and cleavage of the unreacted alcohol and the ether formed. Compared to Example 4, the material efficiency is significantly increased by the fact that the stream (3) is significantly depleted before removal by distillation in column K2 recyclables 3-methyl-1-butanol and di (3-methylbutyl) ether.

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Abstract

The invention relates to a method for producing 3-methyl-1-butene, according to which a feed material containing 3-methyl-1-butanol is provided, the feed material is subjected to a catalytic dehydration, whereby a reaction product is created, the reaction product containing at least the following constituents: 3-methyl-1-butene, di-(3-methylbutyl)-ether, water and non-reacted 3-methyl-1-butanol, the reaction product is separated by distillation and water separation into a low-boiling fraction, a high-boiling fraction and a water fraction, the low-boiling fraction containing 3-methyl-1-butene, the high-boiling fraction containing di-(3-methylbutyl)-ether and non-reacted 3-methyl-1-butanol, and the water fraction containing essentially water, and the high-boiling fraction is at least partially guided back into the dehydration process.

Description

Herstellung von 3-Methyl-1-buten Preparation of 3-methyl-1-butene
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1 -buten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a process for the preparation of 3-methyl-1-buten according to the preamble of claim 1.
3-Methyl-1 -buten gehört zur Gruppe der Methyl butene, die wiederum zu den C5-Olefinen zählen. Der Name 3-Methyl-1 -buten ist synonym zu 3-Methylbut-1-en. 2-Methyl-1 -buten und 2-Methyl-2-buten sind ebenfalls Methylbutene. Synonyme analog.3-Methyl-1-butene belongs to the group of methyl butenes, which in turn belong to the C 5 olefins. The name 3-methyl-1-butene is synonymous with 3-methylbut-1-ene. 2-Methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene are also methylbutenes. Synonyms analog.
3-Methyl-1 -buten kann als Monomer oder Comonomer zur Herstellung von Polymeren bzw. Copolymeren genutzt werden.3-Methyl-1-butene can be used as monomer or comonomer for the preparation of polymers or copolymers.
„Schwersieder" im Sinne der Erfindung sind eine Gruppe Komponenten eines flüssigen Stoffgemisches, deren jeweiliger Siedepunkt im Vergleich zu den Siedepunkten der übrigen Komponenten des Stoffgemisches bei höheren Temperaturen liegt, bzw. deren Dampfdruck niedriger ist als die Dampfdrücke der übrigen Komponenten."High boilers" in the context of the invention are a group of components of a liquid mixture whose respective boiling point in comparison to the boiling points of the other components of the mixture at higher temperatures, or whose vapor pressure is lower than the vapor pressure of the other components.
Die Begriffe „Hochsieder" und „hoch siedende Komponenten" werden synonym zu dem Begriff „Schwersieder" verwendet.The terms "high boilers" and "high boiling components" are used synonymously with the term "high boilers".
„Leichtsieder" im Sinne der Erfindung sind eine Gruppe Komponenten eines flüssigen Stoffgemisches, deren jeweiliger Siedepunkt im Vergleich zu den Siedepunkten der übrigen Komponenten des Stoffgemisches bei niedrigeren Temperaturen liegt, bzw. deren Dampfdruck höher ist als die Dampfdrücke der übrigen Komponenten."Low boilers" within the meaning of the invention are a group of components of a liquid mixture whose respective boiling point is lower than the boiling points of the other components of the mixture at lower temperatures, or whose vapor pressure is higher than the vapor pressure of the other components.
Die Erfinder gehen von der WO 2008/006633 A1 als nächstliegenden Stand der Technik aus. In der WO 2008/006633 A1 wird die Herstellung von 3-Methyl-1 -buten über drei Verfahrensschritte auf Basis von Isobuten beschrieben. Bei diesem Verfahren wird zunächst Isobuten hydroformyliert, das Hydroformylierungsprodukt 3-Methylbutanal zu 3-Methyl-1-butanol hydriert und anschließend aus dem erhaltenen Alkohol Wasser abgespalten. Für die Dehydratisierung von 3-Methyl-1-butanol zu 3-Methyl-1 -buten werden vorzugsweise basisch modifizierte Aluminiumoxide verwendet. Bei der im Beispiel beschriebenen Dehydratisierung bei 340 0C und 0,15 MPa in der Gasphase wird als Katalysator ein mit 1 ,5 Massen-% Bariumverbindungen (berechnet als Bariumoxid) modifizierte γ-Aluminiumoxid eingesetzt. Das Produkt enthielt - wasserfrei gerechnet - neben 94,5 Massen-% 3-Methyl-1 -buten als Wertprodukt zusätzlich 3,2 Massen-% 2-Methyl-2-buten, 0,7 Massen-% 2-Methyl-1 -buten und 0,2 Massen-% Di-(3-Methylbutyl)-Ether und 0,5 Massen-% hoch siedende Nebenprodukte sowie 0,9 Massen-% nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanol. Bei einem Umsatz von 99,2 % beträgt die Ausbeute 92,2 %, entsprechend einer Selektivität von 92,8 %. Die Methylbutenfraktion besteht zu 96 % aus 3-Methyl-1- buten und 4 % aus Isomeren.The inventors start from WO 2008/006633 A1 as closest prior art. WO 2008/006633 A1 describes the preparation of 3-methyl-1-butene via three process steps based on isobutene. Isobutene is first hydroformylated in this process, the hydroformylation product 3-methylbutanal hydrogenated to 3-methyl-1-butanol and then cleaved from the resulting alcohol water. For the dehydration of 3-methyl-1-butanol to 3-methyl-1-butene, basic modified aluminas are preferably used. In the example described dehydration at 340 0 C and 0.15 MPa in the gas phase is used as a catalyst with 1, 5 mass% barium compounds (calculated as barium oxide) modified γ-alumina. The product contained - anhydrous - in addition to 94.5% by mass of 3-methyl-1-butene as desired product additionally 3.2% by mass of 2-methyl-2-butene, 0.7% by mass of 2-methyl-1 - butene and 0.2% by mass of di- (3-methylbutyl) ether and 0.5% by mass of high-boiling by-products and 0.9% by mass of unreacted 3-methyl-1-butanol. At a conversion of 99.2%, the yield is 92.2%, corresponding to a selectivity of 92.8%. The methylbutene fraction consists of 96% 3-methyl-1-butene and 4% of isomers.
In dem aus WO 2008/006333 A1 bekannten, gattungsbildenden Verfahren wird, nach optionaler Wasserabtrennung, eine destillative Trennung des Reaktionsgemisches in Ausgangsalkohol (3-Methyl-1-butanol), Olefine (3-Methyl-1 - buten , 2-Methyl-2-buten, und 2-Methyl-1 -buten) sowie Nebenprodukte (Di-(3- Methylbutyl)-Ether und hoch siedende Nebenprodukte) durchgeführt. Es wird vorgeschlagen, den nicht umgesetzten Alkohol in die Dehydratisierung zurückzuführen.In the generic process known from WO 2008/006333 A1, after optional removal of water, a distillative separation of the reaction mixture into starting alcohol (3-methyl-1-butanol), olefins (3-methyl-1-butene, 2-methyl-2 -butene, and 2-methyl-1-buten) and by-products (di (3-methylbutyl) ether and high-boiling by-products). It is proposed to return the unreacted alcohol to the dehydration.
Hinsichtlich seiner Stoffeffizienz (Ausbeute) ist das vorerörterte Verfahren verbesserungsbedürftig.With regard to its material efficiency (yield), the process discussed above needs to be improved.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass es eine höhere Stoffeffizienz aufweist. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass neben dem nicht umgesetzten 3- Methylbutanol auch der Di-(3-Methylbutyl)-Ether in die Dehydratisierung zurückgeführt wird. Es wurde gefunden, dass der Di-(3-Methylbutyl)-Ether selektiv zu 3-Methyl-1 -buten und 3-Methyl-butanol zurückgespalten werden kann. Demnach steigt durch die Rückführung des Di-(3-Methylbutyl)-Ethers in die Dehydratisierung die Ausbeute an 3-Methyl-1 -buten und damit die Stoffeffizienz des Gesamtverfahrens.The present invention is therefore based on the object to form a method of the type mentioned so that it has a higher material efficiency. This problem is solved in that in addition to the unreacted 3-methylbutanol and the di- (3-methylbutyl) ether is recycled into the dehydration. It has been found that the di (3-methylbutyl) ether can be selectively split back to 3-methyl-1-butene and 3-methyl-butanol. Accordingly, the return of the di- (3-methylbutyl) ether to the dehydration increases the yield of 3-methyl-1-butene and thus the material efficiency of the overall process.
Gegenstand der Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1 - buten, a) bei welchem ein Einsatzstoff enthaltend 3-Methyl-1 -butanol bereit gestellt wird; b) bei welchem der Einsatzstoff einer katalytischen Dehydratisierung unterworfen wird, wodurch ein Reaktionsprodukt entsteht; c) wobei das Reaktionsprodukt zumindest die folgenden Komponenten enthält: 3-Methyl-1 -buten, Di-(3-methylbutyl)-ether, Wasser und nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanol; d) bei welchem das Reaktionsprodukt durch Destillation und eine Wasserabscheidung durch Phasentrennung, insbesondere durch einfache Phasentrennung, in eine Leichsiederfraktion, in eine Schwersiederfraktion und in eine Wasserfraktion getrennt wird; e) wobei die die Leichtsiederfraktion 3-Methyl-1 -buten enthält; f) wobei die Schwersiederfraktion zumindest Di-(3-methylbutyl)-ether und nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanol enthält; g) wobei die Wasserfraktion im Wesentlichen Wasser enthält; h) und bei welchem die Schwersiederfraktion zumindest teilweise in die Dehydratisierung zurück geführt wird.The invention therefore provides a process for the preparation of 3-methyl-1-butene, a) in which a starting material containing 3-methyl-1-butanol is provided; b) in which the feedstock is subjected to catalytic dehydration to form a reaction product; c) wherein the reaction product contains at least the following components: 3-methyl-1-butene, di (3-methylbutyl) ether, water and unreacted 3-methyl-1-butanol; d) in which the reaction product is separated by distillation and a water separation by phase separation, in particular by simple phase separation, in a low boiler fraction, in a high boiler fraction and in a water fraction; e) wherein the low boiler fraction contains 3-methyl-1-butene; f) wherein the high boiler fraction contains at least di (3-methylbutyl) ether and unreacted 3-methyl-1-butanol; g) wherein the water fraction contains substantially water; h) and wherein the high boiler fraction is at least partially recycled to the dehydration.
Die Trennung des Reaktionsprodukt in die drei Fraktionen Leichtsiederfraktion (mit dem Zielprodukt 3-Methyl-1 -buten), Schwersiederfraktion (zur Rückführung in die Dehydratisierung) und Wasserfraktion (auszuschleusendes Prozesswasser) erfolgt erfindungsgemäß in zwei Schritten Destillation und Wasserabscheidung: Dabei kann zunächst in der Destillation aus dem Reaktionsprodukt die Leichtsiederfraktion abgetrennt werden. Die das Zielprodukt enthaltende Leichtsiederfraktion stellt dann den Kopfstrom der Destillation dar. Sumpfstrom der Destillation ist ein Gemisch aus zwei flüssigen Phasen, nämlich Schwersiederfraktion und Wasserfraktion. Dieses flüssig/flüssig-Gemisch kann sodann im zweiten Schritt einer einfachen Phasentrennung unterworfen werden, welche das Wasser von den Schwersiedern abscheidet.The separation of the reaction product into the three fractions low boiler fraction (with the target product 3-methyl-1-buten), high boiler fraction (for recycling in the dehydration) and water fraction (process water auszuschleusendes) is carried out according to the invention in two steps distillation and water separation Distillation from the reaction product, the low boiler fraction be separated. The low boiler fraction containing the target product then constitutes the top stream of the distillation. Bottom stream of the distillation is a mixture of two liquid phases, namely high boiler fraction and water fraction. This liquid / liquid mixture can then be subjected in the second step to a simple phase separation, which separates the water from the high boilers.
Genauso ist es möglich, zunächst das Reaktionsprodukt einer Phasentrennung zu unterwerfen, um die Wasserfraktion abzuscheiden, und dann im zweiten Schritt eine Destillation durchzuführen. Die das Zielprodukt enthaltende Leichtsiederfraktion stellt dann wieder den Kopfstrom der Destillation dar, den Sumpfstrom der Destillation bildet die Schwersiederfraktion.Likewise, it is possible to first phase-phase the reaction product to separate out the water fraction and then to carry out distillation in the second step. The low boiler fraction containing the target product then again represents the top stream of the distillation, the bottom stream of the distillation forms the high boiler fraction.
Werden hoch siedende Komponenten als Nebenprodukte der Dehydratisierung im Reaktor gebildet und/oder sind solche hoch siedende Komponenten bereits im 3-Methyl-1 -butanol-haltigem Einsatzstoff enthalten, sollten diese bei Rückführung aus dem Kreislauf entfernt werden, um eine Anreicherung auf unerwünscht hohe Konzentrationen und gegebenenfalls auch Produktverunreinigungen zu vermeiden.If high-boiling components are formed as by-products of the dehydration in the reactor and / or if such high-boiling components are already contained in the starting material containing 3-methyl-1-butanol, they should be removed from the circulation on recycling, in order to enrich for undesirably high concentrations and, where appropriate, to avoid product contamination.
Die Abtrennung dieser hoch siedenden Komponenten kann beispielsweise durch Ausschleusung eines kleineren Teils der aus der Wasserabscheidung gewonnenen Schwersiederfraktion aus dem Kreislauf geschehen. Alternativ wird eine zweite Destillation vorgesehen, mittels welcher im Einsatzstoff enthaltende und/oder bei der Dehydratisierung entstehende, hoch siedende Komponenten aus der Schwersiederfraktion abgetrennt und ausgeschleust werden. Diese optionale Destillation wird zur ihrer verbalen Unterscheidbarkeit im Folgenden sekundäre Destillation genannt werden, im Unterschied dazu wird die erstgenannte Destillation im folgenden primäre Destillation genannt. Die Präfixe „primär" und „sekundär" stehen in keinem Zusammenhang mit der technischen Ausführung der Destillation.The separation of these high-boiling components can be done, for example, by discharging a smaller portion of the recovered from the water separation high boiler fraction from the circulation. Alternatively, a second distillation is provided, by means of which high-boiling components contained in the starting material and / or formed during the dehydration are separated from the high-boiling fraction and discharged. This optional distillation will hereafter be called secondary distillation for its verbal distinctiveness, in contrast to which the former distillation is referred to below as primary distillation. The prefixes "primary" and "secondary" have no connection with the technical execution of the distillation.
In einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden somit in einem weiteren Verfahrensschritt hoch siedende Komponenten durch sekundäre Destillation der Schwersiederfraktion ausgeschleust. Dabei wird ein Sumpfstrom gewonnen, in dem die hoch siedenden Komponenten angereichert sind. Dieser Sumpfstrom wird aus dem Verfahren ausgeschleust. Der Kopfstrom ist dann weitestgehend frei von den hoch siedenden Komponenten und kann dann in die Dehydratisierung zurückgeführt werden.In a particularly preferred variant of the process according to the invention, high-boiling components are thus produced in a further process step discharged by secondary distillation of the high boiler fraction. In this case, a bottom stream is obtained, in which the high-boiling components are enriched. This bottom stream is discharged from the process. The overhead stream is then largely free of the high-boiling components and can then be recycled to the dehydration.
Vorteilhafterweise wird die sekundäre Destillation nach Vermischung mit dem Einsatzstoff durchgeführt. Somit können auch im Einsatzstoff enthaltende Schwersieder entfernt werden. Bevorzugt wird die sekundäre Destillation bei einem Druck durchgeführt, der mindestens 0,05 MPa oberhalb des Betriebsdruckes der Dehydratisierung liegt. Ohne Energieaufwändige Verdichtung kann dann der Kopfstrom der Destillation in den Reaktor zurückgeführt werden.Advantageously, the secondary distillation is carried out after mixing with the starting material. Thus, even in the feed containing high boiler can be removed. Preferably, the secondary distillation is carried out at a pressure which is at least 0.05 MPa above the operating pressure of the dehydration. Without energy-intensive compression then the top stream of the distillation can be returned to the reactor.
Bevorzugt wird die sekundäre Destillation in einer Destillationskolonne durchgeführt, deren Kopfprodukt gasförmig abgezogen und der Dehydratisierung zugeführt wird. Dadurch geht kaum Energie an dieser Stelle im Prozess verloren.Preferably, the secondary distillation is carried out in a distillation column whose top product is taken off in gaseous form and fed to the dehydration. As a result, hardly any energy is lost at this point in the process.
Um die Energieeffizienz des Prozesses weiter zu steigern, kann mittels der Kondensationswärme des Kopfproduktes der sekundären Destillation Prozessdampf erzeugt werden. Der Prozessdampf wird im Verfahren selbst oder in einem anderen Verfahren genutzt, welches in der Nachbarschaft des erfindungsgemäßen Prozesses betrieben wird.In order to further increase the energy efficiency of the process, process steam can be generated by means of the heat of condensation of the top product of the secondary distillation. The process steam is used in the process itself or in another process which is operated in the vicinity of the process according to the invention.
Vorteilhafterweise wird die primäre Destillation bei einem Druck durchgeführt, der mindestens 0,05 MPa unterhalb des Betriebsdruckes der Dehydratisierung liegt. Somit braucht keine Verdichterarbeit an dieser Stelle in den Prozess eingebracht werden.Advantageously, the primary distillation is carried out at a pressure which is at least 0.05 MPa below the operating pressure of the dehydration. Thus, no compressor work needs to be introduced at this point in the process.
Bevorzugt wird das Reaktionsprodukt zumindest teilweise gasförmig der primären Destillation zugeführt. Ein Wärmeeintrag ist dann an dieser Stelle nicht erforderlich. Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Prozess einem Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1 -butanol nachgeschaltet,Preferably, the reaction product is at least partially supplied in gaseous form to the primary distillation. A heat input is then not required at this point. The process according to the invention is preferably followed by a process for the preparation of 3-methyl-1-butanol,
• wobei das Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1 -butanol als letzten Verfahrensschritt eine Destillation beinhaltet, deren Kopfprodukt 3-Methyl-1 -butanol enthält,The process for the preparation of 3-methyl-1-butanol as the last process step involves a distillation whose top product contains 3-methyl-1-butanol,
• wobei genannte Destillation des Verfahrens zur Herstellung von 3-Methyl-1- butanol bei einem Druck durchgeführt wird, der mindestens 0,05 MPa oberhalb des Betriebsdruckes der Dehydratisierung liegt,Wherein said distillation of the process for producing 3-methyl-1-butanol is carried out at a pressure which is at least 0.05 MPa above the operating pressure of the dehydration,
• und wobei das Kopfprodukt der genannten Destillation des Verfahrens zur Herstellung von 3-Methyl-1 -butanol gasförmig abgezogen und sodann als Einsatzstoff der Dehydratisierung zugeführt wird.• and wherein the overhead of said distillation of the process for the preparation of 3-methyl-1-butanol is withdrawn in gaseous form and then fed as a feed to the dehydration.
Der Übergang von dem Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1 -butanol auf das Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1 -buten kann dann auf demselben Enthalpieniveau erfolgen.The transition from the process for producing 3-methyl-1-butanol to the process for the preparation of 3-methyl-1-butene can then be carried out at the same enthalpy level.
Bevorzugt wird die Wasserabscheidung als einfache Phasentrennung in einem Flüssig-Flüssig-Abscheider durchgeführt.Preferably, the water separation is carried out as a simple phase separation in a liquid-liquid separator.
Bevorzugt werden die hier besprochenen Destillationen jeweils als fraktionierte Destillation betrieben.Preferably, the distillations discussed here are each operated as fractional distillation.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung, deren Schutzbereich sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung ergibt, darauf beschränkt sein soll. Auch die Ansprüche selbst gehören zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung. Sind nachfolgend Bereiche, allgemeine Formeln oder Verbindungsklassen angegeben, so soll die Offenbarung nicht nur die entsprechenden Bereiche oder Gruppen von Verbindungen erfassen, die explizit erwähnt sind, sondern auch alle Teilbereiche und Teilgruppen von Verbindungen, die durch Weglassen von einzelnen Werten (Bereichen) oder Verbindungen erhalten werden können, ohne dass diese aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit explizit genannt worden sind.In the following, the invention will be described by way of example, without the invention, whose scope of protection is apparent from the claims and the description, should be limited thereto. The claims themselves belong to the disclosure of the present invention. Given below ranges, general formulas, or classes of compounds, the disclosure is intended to cover not only the corresponding regions or groups of compounds explicitly mentioned, but also all sub-regions and sub-groups of compounds by omitting individual values (ranges) or compounds receive without explicit mention for reasons of clarity.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann reines 3-Methylbutanol oder 3-Methylbutanol in technischer Qualität eingesetzt werden. 3-Methylbutanol wird u. a. durch Hydroformylierung von Isobuten und anschließender Hydrierung der Hydroformylierungsprodukte gewonnen. Aus dem Hydriergut wird 3-Methyl-1 -butanol durch Destillation abgetrennt.In the process according to the invention, pure 3-methylbutanol or 3-methylbutanol can be used in industrial grade. 3-methylbutanol is u. a. obtained by hydroformylation of isobutene and subsequent hydrogenation of the hydroformylation products. From the Hydriergut 3-methyl-1-butanol is separated by distillation.
In die 3-Methyl-1 -buten-Anlage kann 3-Methyl-1 -butanol gasförmig oder flüssig eingespeist werden.3-methyl-1-butanol can be fed in gaseous or liquid form into the 3-methyl-1-butene plant.
Wenn an einem Produktionsstandort sowohl eine 3-Methyl-1-butanol- als auch eine 3-Methyl-1 -buten-Anlage vorhanden ist, und gleichzeitig das 3-Methyl-1 -butanol in der 3-Methyl-1 -butanol-Anlage im letzten Verfahrensschritt destillativ als Kopfprodukt gewonnen wird, kann es zweckmäßig sein, das 3-Methyl-1 -butanol aus diesem Destillationsschritt dampfförmig abzuziehen und dampfförmig in die 3-Methylbut-1 en- Anlage einzuleiten.If both a 3-methyl-1-butanol and a 3-methyl-1-butene plant is present at a production site, and at the same time the 3-methyl-1-butanol in the 3-methyl-1-butanol plant In the last step of the process, it may be desirable to remove the 3-methyl-1-butanol from this distillation step in vapor form and to introduce it in vapor form into the 3-methylbut-1-ene plant.
Dehydratisierung:dehydration:
Die Dehydratisierung von 3-Methyl-1 -butanol kann in Gegenwart von festen Katalysatoren in der Gas/Flüssig-Mischphase oder in der Gasphase an suspendierten oder stückigen im Festbett angeordneten Katalysatoren durchgeführt werden. Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die die Dehydratisierung bevorzugt an festen, im Festbett angeordneten Katalysatoren in der Gasphase.The dehydration of 3-methyl-1-butanol can be carried out in the presence of solid catalysts in the gas / liquid mixed phase or in the gas phase on suspended or lumpy catalysts arranged in a fixed bed. In the process according to the invention, the dehydration is preferably carried out on solid catalysts arranged in a fixed bed in the gas phase.
Als Katalysatoren können Oxide der Erdalkalimetalle, des Aluminiums, Siliziums, Titans, Zirkoniums und Thoriums sowie der Seltenen Erden verwendet werden. Es können auch Mischoxide und Kombinationen der obigen Oxide eingesetzt werden. Bei einigen Katalysatoren, z. B. auf Basis von Aluminiumoxiden kann durch Zugabe von Alkalioxiden eine bestimmte Acidität eingestellt werden. Vorzugsweise erfolgt die Auswahl der Katalysatoren und der Reaktionsbedingungen so, dass die Bildung von Nebenprodukten, wie beispielsweise Di-(3-methylbutyl)-ether oder hoch siedenden Nebenprodukten sowie die Isomeriserung des gebildeten 3-Methyl-1-buten, beispielsweise zu 2-Methyl-2-buten oder 2-Methyl-1 -buten, weitestgehend vermieden wird. Daher wird die Dehydratisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt an mit basischen Metalloxiden modifizierten Katalysatoren durchgeführt. Die eingesetzten Katalysatoren können als Hauptkomponente Aluminiumoxid (AI2O3) und/oder Zirkoniumoxid (Zrθ2) sowie Alkalimetall- und/oder Erdalkalioxide aufweisen. Als weitere Komponenten können im Katalysator Titandioxid, Siliziumdioxid und/oder Thoriumoxid mit 0,1 bis 3 Massen-%, bevorzugt 0,5 bis 5 Massen-% enthalten sein.Oxides of the alkaline earth metals, aluminum, silicon, titanium, zirconium and thorium and the rare earths can be used as catalysts. It is also possible to use mixed oxides and combinations of the above oxides. For some catalysts, for. B. based on aluminum oxides, a certain acidity can be adjusted by the addition of alkali oxides. Preferably, the Selection of the catalysts and the reaction conditions such that the formation of by-products, such as di (3-methylbutyl) ether or high-boiling by-products and the isomerization of the formed 3-methyl-1-butene, for example, 2-methyl-2 butene or 2-methyl-1-butene, is largely avoided. Therefore, the dehydration of the process according to the invention is preferably carried out on catalysts modified with basic metal oxides. The catalysts used may contain as main component aluminum oxide (Al 2 O 3) and / or zirconium oxide (ZrO 2) as well as alkali metal and / or alkaline earth oxides. Titanium dioxide, silicon dioxide and / or thorium oxide may be present as further components in the catalyst at 0.1 to 3% by mass, preferably 0.5 to 5% by mass.
Der Anteil an basischen Metalloxiden (Hydroxide werden in Oxide umgerechnet) im Katalysator beträgt bevorzugt 0,01 bis 10 Massen-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Massen-%, insbesondere bevorzugt 0,1 bis 3 Massen-%. Bevorzugte Alkalimetalle sind Natrium- und/oder Kaliumoxid. Als Erdalkalimetalle werden bevorzugt Magnesium- und/oder Bariumoxid eingesetzt. Als Dehydratisierungs-Katalysator wird ganz besonders bevorzugt ein mit Bariumoxid (BaO) modifiziertes γ-Aluminiumoxid verwendet, welches formal aus Bariumoxid und Aluminiumoxid besteht. Bevorzugt werden γ-Aluminiumoxide mit einer BET-Oberfläche von 80 bis 350 m2/g, bevorzugt 120 bis 250 m2/g (bestimmt durch N2-Adsorption gemäß DIN 66131 ) eingesetzt. Die Katalysatoren werden nach bekannten Methoden hergestellt. Gängige Methoden sind beispielsweise Fällung, Tränkung oder Besprühung eines Aluminiumoxidkörpers mit einer entsprechenden Salzlösung und anschließende Calzinierung.The proportion of basic metal oxides (hydroxides are converted into oxides) in the catalyst is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass, particularly preferably 0.1 to 3% by mass. Preferred alkali metals are sodium and / or potassium oxide. As alkaline earth metals magnesium and / or barium oxide are preferably used. As the dehydration catalyst, very particular preference is given to using a barium oxide (BaO) -modified γ-alumina, which is formally composed of barium oxide and aluminum oxide. Preference is given to using γ-aluminum oxides having a BET surface area of from 80 to 350 m 2 / g, preferably from 120 to 250 m 2 / g (determined by N 2 adsorption in accordance with DIN 66131). The catalysts are prepared by known methods. Common methods are, for example, precipitation, impregnation or spraying of an aluminum oxide body with an appropriate salt solution and subsequent calcining.
Vorzugsweise werden zur Dehydratisierung Katalysatoren eingesetzt, wie sie in WO 2008/006633 A1 und WO 2005/080302 A1 beschrieben werden.Preferably, catalysts are used for dehydration, as described in WO 2008/006633 A1 and WO 2005/080302 A1.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt Katalysatoren mit definierter geometrischer Form eingesetzt, die einen hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise 0,5 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt von 1 ,5 bis 3 mm aufweisen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Katalysator als Formkörper eingesetzt werden. Die Formkörper können jegliche Form einnehmen. Bevorzugt wird der Katalysator als Formköper in Form von Kugeln, Extrudaten, Zylindern oder Tabletten eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Katalysatoren in Kugelform eingesetzt. Die Form körper weisen vorzugsweise die oben genannten hydraulischen Durchmesser auf.In the process according to the invention, preference is given to using catalysts having a defined geometric shape, which have a hydraulic diameter of 0.1 to 10 mm, preferably 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably 1, 5 to 3 mm. In the process according to the invention, the catalyst can be used as a shaped body. The moldings can take any shape. The catalyst is preferably used as a shaped body in the form of spheres, extrudates, cylinders or tablets. Particular preference is given to using catalysts in spherical form. The mold body preferably have the above-mentioned hydraulic diameter.
Bevorzugt erfolgt Dehydratisierung von 3-Methyl-1 -butanol unter Verwendung der genannten Katalysatoren im Temperaturbereich von 200 bis 500 0C, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 240 bis 360 0C und besonders bevorzugt in einem Temperaturbereich von 250 bis 3100C. Die Dehydratisierung kann unter vermindertem Druck, Überdruck oder bei Normaldruck durchgeführt werden, wobei der der Reaktionsdruck bevorzugt im Bereich zwischen 0,1 bis 15 MPa (absolut), vorzugsweise im Bereich zwischen 0,15 und 0,95 MPa (absolut) liegt. Die Dehydratisierung wird vorzugsweise bei einer WHSV (weight hourly space velocity) von 0,01 bis 30 h"1, bevorzugt von 0,1 bis 10 h"1 (kg 3-Methyl-1-butanol je kg Katalysator je Stunde) durchgeführt.Preferably, dehydration of 3-methyl-1-butanol using said catalysts in the temperature range of 200 to 500 0 C, preferably in a temperature range of 240 to 360 0 C and more preferably in a temperature range of 250 to 310 0 C. The dehydration can be carried out under reduced pressure, overpressure or at atmospheric pressure, wherein the reaction pressure is preferably in the range between 0.1 to 15 MPa (absolute), preferably in the range between 0.15 and 0.95 MPa (absolute). The dehydration is preferably carried out at a WHSV (weight hourly space velocity) of from 0.01 to 30 h -1 , preferably from 0.1 to 10 h -1 (kg of 3-methyl-1-butanol per kg of catalyst per hour).
Mit den bevorzugten Katalysatoren und unter den bevorzugten Reaktionsbedingungen können im geraden Durchgang Totalumsätze von 3-Methyl-1 - butanol erreicht werden. Um aber eine möglichst hohe Selektivität hin zum 3-Methyl- 1 -buten zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im geraden Durchgang nur ein Teilumsatz des eingesetzten Alkohols angestrebt wird. Der 3-Methyl-1 - butanol-Umsatz im geraden Durchgang beträgt vorzugsweise 50 bis 95 %, insbesondere 70 bis 95 %. Im erfindungsgemäßen Verfahren kann dennoch ein Gesamtumsatz von 3-Methyl-1-butanol nahe 100 % erreicht, da im Reaktor nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanol im Zuge der Phasentrennung vom Zielprodukt 3- Methyl-1-buten abgetrennt und im Rahmen der Rückführung in den Reaktor zurückgeführt wird. Dabei wird der im Spaltprodukt vorhandene Di-(3-methylbutyl)- ether ebenfalls zusammen mit 3-Methyl-1 -butanol in den Spaltungsreaktor zurückgeführt. Dies ist insbesondere an Katalysatoren vorteilhaft, an den der Di- (methylbutyl)-ether bereits bei Temperaturen unterhalb von 300 0C zu 3-Methyl-1 - butanol und 3-Methyl-1 -buten zurück gespalten wird.With the preferred catalysts and under the preferred reaction conditions, total conversions of 3-methyl-1-butanol can be achieved in a straight pass. However, in order to achieve the highest possible selectivity towards 3-methyl-1-butene, it has proved to be advantageous if only a partial conversion of the alcohol used is aimed for in a straight pass. The straight-through 3-methyl-1-butanol conversion is preferably 50 to 95%, in particular 70 to 95%. Nevertheless, in the process according to the invention, a total conversion of 3-methyl-1-butanol close to 100% can be achieved since unreacted 3-methyl-1-butanol in the reactor is separated from the target product 3-methyl-1-butene in the course of the phase separation and within the framework of Return is returned to the reactor. The di- (3-methylbutyl) ether present in the cleavage product is likewise recycled together with 3-methyl-1-butanol into the cleavage reactor. This is particularly advantageous on catalysts to which the (Methylbutyl) ether already at temperatures below 300 0 C to 3-methyl-1 - butanol and 3-methyl-1-butene back cleaved.
Durch die Rückführung des nicht umgesetzten 3-Methyl-1-butanols und seines Ethers liegt die Ausbeute an 3-Methyl-1 -buten bezogen auf Fhsch-3-Methyl-i -butanol im Bereich von 85 bis 99 %, insbesondere im Bereich von 95 bis 98 %.By recycling the unreacted 3-methyl-1-butanol and its ether, the yield of 3-methyl-1-butene based on Fhsch-3-methyl-i-butanol in the range of 85 to 99%, in particular in the range of 95 to 98%.
Die Dehydratisierung kann in üblichen Reaktoren, wie z. B. in einem Rohrreaktor, Rohrbündelreaktor, Schachtofen oder Wirbelbettreaktor oder einer Kombination davon durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Dehydratisierung im erfindungsgemäßen Verfahren in einem Reaktor, der mit einem Heizmantel ausgestattet ist und der mit einem flüssigen Wärmeträger beheizt wird, durchgeführt, wobei die Dehydratisierung so durchgeführt wird, dass der Temperaturabfall in der Katalysatorzone/Reaktionszone an jeder beliebigen Stelle in Bezug auf die Eingangstemperatur von kleiner 50 0C, vorzugsweise kleiner 40 0C und besonders bevorzugt von 1 bis 30 0C beträgt, dass das Reaktionsgemisch im Reaktor und der Wärmeträger im Mantel im Gleichstrom durch den Reaktor strömen und dass die Temperaturdifferenz des Wärmeträgers zwischen Zulaufstelle zum Reaktor und Ablauf aus dem Reaktor weniger als 40 0C beträgt. Der maximale Temperaturabfall kann durch zahlreiche Parameter, wie z. B. durch die Temperatur des zum Heizen verwendeten Wärmeträgers sowie durch die Geschwindigkeit, mit der der Wärmträger durch den Mantel strömt eingestellt werden.The dehydration can be carried out in conventional reactors, such as. B. in a tubular reactor, shell-and-tube reactor, shaft furnace or fluidized bed reactor or a combination thereof. Preferably, the dehydration in the process according to the invention in a reactor which is equipped with a heating jacket and which is heated with a liquid heat carrier, carried out, wherein the dehydration is carried out so that the temperature drop in the catalyst zone / reaction zone at any point with respect the inlet temperature of less than 50 0 C, preferably less than 40 0 C and particularly preferably from 1 to 30 0 C, that the reaction mixture in the reactor and the heat transfer in the jacket in the DC flow through the reactor and that the temperature difference of the heat carrier between feed point to the reactor and effluent from the reactor is less than 40 0 C. The maximum temperature drop can be due to numerous parameters, such. B. by the temperature of the heat carrier used for heating and by the speed at which the heat carrier flows through the jacket can be adjusted.
Vorzugsweise liegt die Eingangstemperatur des gasförmigen Edukts, insbesondere bei dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrenschrittes der Dehydratisierung über 200 0C, bevorzugt über 230 0C und besonders bevorzugt über 250 0C. Die Eingangstemperatur des Edukts kann in einem dem Reaktor vorgeschalteten Erhitzer eingestellt werden. Bei Verwendung von frischem Katalysator liegt die Eingangstemperatur bevorzugt zwischen 250 bis 310 0C. Im Laufe des Betriebes kann es vorteilhaft sein, mit zunehmender Desaktivierung des Katalysators zur Konstanthaltung des Umsatzes die Eingangstemperatur bis auf 400 0C anzuheben. Kann der Umsatz bei Erreichen von 400 0C nicht mehr gehalten werden, so kann es vorteilhaft sein, den Katalysator ganz oder teilweise zu ersetzen. Neben zu geringer Aktivität kann gegebenenfalls auch eine Verringerung der Selektivität über Standzeit ein Grund für einen möglichen Katalysatorwechsel sein.Preferably, the inlet temperature of the gaseous educt, in particular in this preferred embodiment of the dehydration step of the invention, is above 200 ° C., preferably above 230 ° C. and more preferably above 250 ° C. The inlet temperature of the educt can be adjusted in a heater upstream of the reactor. When using fresh catalyst, the inlet temperature is preferably between 250 to 310 0 C. In the course of operation, it may be advantageous with increasing deactivation of the catalyst to keep constant the input temperature up to 400 0 C. Can the turnover on reaching 400 0 C is no longer maintained be so it may be advantageous to replace the catalyst in whole or in part. In addition to low activity, a reduction in selectivity over service life may possibly also be a reason for a possible catalyst change.
Der Reaktor kann, insbesondere bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Dehydratisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in jeder beliebigen Raumrichtung angeordnet sein. Weist der Reaktor Reaktorrohre auf, so können diese ebenfalls in jede beliebige Raumrichtung weisen. Bevorzugt ist der Reaktor jedoch derart aufgestellt, dass der Reaktor bzw. die Reaktorrohre vertikal ausgerichtet sind. Bei einem senkrecht ausgerichteten Reaktor wird der Wärmeträger bevorzugt an der höchsten Stelle oder in der Nähe der höchsten Stelle des Mantels zugeführt und an der tiefsten Stelle oder in der Nähe der tiefsten Stelle des Reaktors abgezogen oder umgekehrt. Das Reaktionsgemisch in der Reaktionszone und der Wärmeträger im Mantel durchströmen den Reaktor vorzugsweise in gleicher Richtung. Besonders bevorzugt durchströmen der Wärmeträger und das Reaktionsgemisch den Mantel des Reaktors bzw. die Reaktionszone des Reaktors von oben nach unten.The reactor may, in particular in this preferred embodiment of the dehydration of the process according to the invention, be arranged in any desired spatial direction. If the reactor has reactor tubes, these can also point in any direction in space. Preferably, however, the reactor is set up such that the reactor or the reactor tubes are aligned vertically. In a vertically oriented reactor, the heat carrier is preferably supplied at the highest point or near the highest point of the jacket and withdrawn at the lowest point or in the vicinity of the lowest point of the reactor or vice versa. The reaction mixture in the reaction zone and the heat transfer medium in the jacket preferably flow through the reactor in the same direction. Particularly preferably, the heat carrier and the reaction mixture flow through the jacket of the reactor or the reaction zone of the reactor from top to bottom.
Als Wärmeträger können Salzschmelzen, Wasser oder Wärmeträgeröle verwendet werden. Für den Temperaturbereich von 200 bis 400 0C ist die Verwendung von Wärmeträgerölen vorteilhaft, da Heizkreisläufe mit ihnen im Vergleich zu anderen technischen Lösungen einen geringeren Kapitaleinsatz erfordern. Wärmeträgeröle, die eingesetzt werden können, sind beispielsweise solche, die unter den Handelsnamen Marlotherm (z. B. Marlotherm SH der Sasol Olefins & Surfactants GmbH), Diphyl (Fa. Bayer), Dowtherm (Fa. Dow) oder Therminol (Fa. Therminol) vertrieben werden. Diese synthetisch hergestellten Wärmeträgeröle basieren im Wesentlichen auf thermisch stabilen Ringkohlenwasserstoffen.As a heat carrier salt melts, water or heat transfer oils can be used. For the temperature range of 200 to 400 0 C, the use of heat transfer oils is advantageous because heating circuits require less capital investment with them compared to other technical solutions. Heat transfer oils which can be used are, for example, those sold under the trade names Marlotherm (for example Marlotherm SH from Sasol Olefins & Surfactants GmbH), Diphyl (Bayer), Dowtherm (Dow) or Therminol (Therminol ) to be expelled. These synthetically produced heat transfer oils are based essentially on thermally stable ring hydrocarbons.
Vorzugsweise wird der Wärmeträger mit einer Temperatur, die 10 bis 40 0C, bevorzugt 10 bis 30 0C höher ist, als die Temperatur des in den Reaktor strömenden Edukts, in den Heizmantel des Reaktors geleitet. Die Temperaturdifferenz des flüssigen Wärmeträgers über den Reaktor, also zwischen Eintrittstemperatur des Wärmeträgers bei Eintritt in den Heizmantel und der Austrittstemperatur des Wärmeträgers bei Austritt aus dem Heizmantel beträgt vorzugsweise weniger als 40 0C, bevorzugt weniger als 30 0C und besonders bevorzugt von 10 bis 25 0C. Die Temperaturdifferenz kann durch den Massenfluss des Wärmeträgers pro Zeiteinheit (Kilogramm je Stunde) durch den Heizmantel eingestellt werden.Preferably, the heat transfer medium at a temperature which is 10 to 40 0 C, preferably 10 to 30 0 C higher than the temperature of the reactant flowing into the reactor, passed into the heating jacket of the reactor. The temperature difference of the liquid heat carrier over the reactor, ie between the inlet temperature of the Heat carrier at entry into the heating jacket and the outlet temperature of the heat carrier at the outlet from the heating jacket is preferably less than 40 0 C, preferably less than 30 0 C and particularly preferably from 10 to 25 0 C. The temperature difference can be by the mass flow of the heat carrier per unit time (Kilograms per hour) are set by the heating mantle.
Die bevorzugte Ausführungsform der Dehydratisierung kann in allen geeigneten Reaktoren, die mit einem Heizmantel ausgestattet sind und die mit einem flüssigen Wärmeträger beheizt werden können durchgeführt werden. Solche Reaktoren weisen eine den Katalysator aufweisende Reaktionszone (Katalysatorzone) auf, die räumlich von einem Heizmantel, durch den der Wärmeträger strömt, getrennt ist. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Plattenreaktor, in einem Rohrreaktor, in mehreren parallel zueinander geschalteten Rohrreaktoren oder Plattenreaktoren oder in einem Rohrbündelreaktor durchgeführt. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Rohrbündelreaktor oder mehreren parallel geschalteten Rohrbündelreaktoren durchgeführt.The preferred embodiment of the dehydration can be carried out in all suitable reactors which are equipped with a heating jacket and which can be heated with a liquid heat carrier. Such reactors have a catalyst-containing reaction zone (catalyst zone), which is spatially separated from a heating jacket through which the heat transfer medium flows. The process according to the invention is preferably carried out in a plate reactor, in a tubular reactor, in several tubular reactors or plate reactors connected in parallel or in a tube bundle reactor. The process according to the invention is preferably carried out in a tube bundle reactor or several tube bundle reactors connected in parallel.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Hohlkörper, in denen sich der Katalysator befindet, nicht nur Rohre im üblichen Sprachgebrauch sein müssen. Die Hohlkörper können auch nicht kreisförmige Querschnitte aufweisen. Sie können beispielsweise elliptisch oder dreieckig sein.It should be noted that the hollow bodies in which the catalyst is located, not only pipes in common usage must be. The hollow bodies may also have non-circular cross-sections. For example, they can be elliptical or triangular.
Die für den Bau des Reaktors verwendeten Materialien, insbesondere das Material, welches die Reaktionszone von dem Heizmantel trennt, weist vorzugsweise einen hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten (größer 40 W/mK) auf. Bevorzugt wird als Material mit hohem Wärmeleitfähigkeitskoeffizient Eisen oder eine Eisenlegierung, wie z. B. Stahl eingesetzt.The materials used for the construction of the reactor, in particular the material which separates the reaction zone from the heating jacket, preferably has a high coefficient of thermal conductivity (greater than 40 W / mK). Preferred as a material with a high coefficient of thermal conductivity iron or an iron alloy, such as. B. steel used.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Rohrbündelreaktor durchgeführt, so weisen die einzelnen Rohre vorzugsweise eine Länge von 1 bis 15 m, bevorzugt von 3 bis 9 m und besonders bevorzugt 4 bis 9 m auf. Die einzelnen Rohre in einem im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Rohrbündelreaktor weisen vorzugsweise einen inneren Durchmesser von 10 bis 60 mm, bevorzugt von 15 bis 40 mm und besonders bevorzugt von 20 bis 35 mm auf. Es kann vorteilhaft sein, wenn die einzelnen Rohre des im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Rohrbündelreaktors eine Dicke der Rohrwand von 1 bis 4 mm, vorzugsweise von 1 ,5 bis 3 mm aufweisen.If the process according to the invention is carried out in a tube bundle reactor, the individual tubes preferably have a length of from 1 to 15 m, preferably from 3 to 9 m and particularly preferably from 4 to 9 m. The individual tubes in a tube bundle reactor used in the method according to the invention preferably have an inner diameter of 10 to 60 mm, preferably from 15 to 40 mm and particularly preferably from 20 to 35 mm. It may be advantageous if the individual tubes of the tube bundle reactor used in the method according to the invention have a thickness of the tube wall of 1 to 4 mm, preferably from 1, 5 to 3 mm.
In einem in der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Rohrbündelreaktor sind die Rohre vorzugsweise parallel angeordnet. Bevorzugt sind die Rohre gleichmäßig angeordnet. Die Anordnung der Rohre kann z. B. quadratisch, dreieckig oder rautenförmig sein. Besonders bevorzugt wird eine Anordnung, bei der die virtuell verbundenen Mittelpunkte von drei gegenseitig benachbarten Rohren ein gleichseitiges Dreieck bilden, d. h. die Rohre haben den gleichen Abstand. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem Rohrbündelreaktor, in dem die Rohre einen Abstand von 3 bis 15 mm, besonders bevorzugt von 4 bis 7 mm zueinander aufweisen, durchgeführt.In a tube bundle reactor used in the preferred embodiment of the method according to the invention, the tubes are preferably arranged in parallel. Preferably, the tubes are arranged uniformly. The arrangement of the tubes can, for. B. square, triangular or rhombic. Particularly preferred is an arrangement in which the virtual connected centers of three mutually adjacent tubes form an equilateral triangle, i. H. the tubes are the same distance. The process according to the invention is preferably carried out in a tube bundle reactor in which the tubes have a spacing of 3 to 15 mm, particularly preferably 4 to 7 mm, from one another.
Die Hauptreaktion des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Dehydratisierung von 3-Methyl-1 -butanol zu 3-Methyl-1-buten und Wasser. Je nach eingestelltem 3-Methyl- 1 -butanol-Umsatz weist das Reaktionsprodukt nach dem Reaktor vorzugsweise einen Rest-3-Methyl-1-butanol-Gehalt von 1 bis 50 Massen-%, bevorzugt von 5 bis 30 und besonders bevorzugt von 5 bis 20 Massen-% auf. Der Wassergehalt im Reaktionsprodukt beträgt vorzugsweise von 8 bis 20 Massen-%, bevorzugt von 12 bis 18 Massen-%.The main reaction of the process according to the invention is the dehydration of 3-methyl-1-butanol to 3-methyl-1-butene and water. Depending on the adjusted 3-methyl-1-butanol conversion, the reaction product after the reactor preferably has a residual 3-methyl-1-butanol content of 1 to 50% by mass, preferably from 5 to 30 and particularly preferably from 5 to 20% by mass. The water content in the reaction product is preferably from 8 to 20% by mass, preferably from 12 to 18% by mass.
Der 3-Methyl-1-buten-Gehalt im Reaktionsprodukt beträgt vorzugsweise von 40 bis 78 Massen-%, bevorzugt 55 bis 74 Massen-%. Als Nebenreaktionen können die Bildung von Di-methylbutyl-ether und gegebenenfalls in Spuren auch die Bildung hoch siedender Komponenten auftreten sowie die Isomerisierung des gebildeten 3-Methyl-1 -buten zu 2-Methyl-2-buten oder 2-Methyl-1-buten auftreten. Durch die Rückführung der vom Reaktionsprodukt abgetrennten Hochsiederfraktion werden auch Di-(3-methylbutyl)-ether in den Reaktor rückgeführt. Unter den bevorzugten Reaktionsbedingungen und an dem bevorzugten Katalysatorsystem wird Di-(3- methylbutyl)-ether anteilig zu Methylbuten und 3-Methyl-1 -butanol zurückgespalten.The 3-methyl-1-butene content in the reaction product is preferably from 40 to 78% by mass, preferably 55 to 74% by mass. As side reactions, the formation of di-methylbutyl ether and optionally traces of the formation of high-boiling components can occur as well as the isomerization of the formed 3-methyl-1-butene to 2-methyl-2-butene or 2-methyl-1-butene occur. By recycling the high boiler fraction separated from the reaction product, di (3-methylbutyl) ether is also recycled to the reactor. Among the preferred Reaction conditions and on the preferred catalyst system di (3-methylbutyl) ether is split back proportionately to methylbutene and 3-methyl-1-butanol.
Wasserabtrennung und primäre Destillation:Water separation and primary distillation:
Auf die Dehydratisierung folgen die Wasserabtrennung und die primäre Destillation. Dabei wird das aus der Dehydratisierung entstandene Reaktionsprodukt in eine überwiegend Methylbutene enthaltene Leichtsieder- und eine überwiegend nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanol sowie Di-(methylbutyl)-ether und gegebenenfalls hoch siedende Komponenten enthaltene Schwersiederfraktion durch fraktionierte Destillation und eine überwiegend Wasser enthaltene Fraktion durch einfache Phasentrennung in einem Flüssig-Flüssig-Abscheider aufgetrennt.Dehydration is followed by water separation and primary distillation. In this case, the resulting from the dehydration reaction product in a predominantly methylbutenes contained low boiler and a predominantly unreacted 3-methyl-1-butanol and di- (methylbutyl) ether and optionally high-boiling components contained high boiler fraction by fractional distillation and a predominantly water-containing Fraction separated by simple phase separation in a liquid-liquid separator.
Das Reaktionsprodukt zerfällt bei vollständiger Kondensation in zwei flüssige Phasen, wobei die leichte Phase überwiegende die organischen Komponenten Methylbutene, 3-Methyl-1 -butanol sowie Di-(methylbutyl)-ether und gegebenenfalls hoch siedende organische Komponenten und die schwere Phase überwiegend Wasser enthält. Leicht und schwer bezieht sich in diesem Fall auf die spezifische Dichte der Phasen, d. h. die schwere, wässrige Phase hat eine höhere Dichte als die leichte, organische Phase.The reaction product decomposes in complete condensation in two liquid phases, the light phase predominantly the organic components methylbutenes, 3-methyl-1-butanol and di (methylbutyl) ether and optionally high-boiling organic components and the heavy phase contains predominantly water. Light and heavy in this case refers to the specific gravity of the phases, i. H. the heavy, aqueous phase has a higher density than the light, organic phase.
Zur Abtrennung der schweren, wässrigen Phase von der leichten, organischen Phase können Abscheider eingesetzt werden, die die Phasentrennung mit alleiniger Ausnutzung der Schwerkraft ermöglichen. Diese sogenannten Schwerkraftabscheider können auch mit Einbauten als koaleszenzfördernde Maßnahme zur Erhöhung der Trennleistung ausgeführt werden. Durch die Verwendung von Einbauten wird der Koaleszenz- und Sedimentationsprozess beschleunigt. Mittels dieser konstruktiven Maßnahmen ist die Kapazitätserweiterung vorhandener Anlagen bzw. die Verringerung des Anlagevolumens beim Neubau möglich. Als Koaleszenzhilfen können z. B. Platten, Füllkörper, Gewebepackungen oder Faserbettabscheidern eingesetzt werden. Schwerkraftabscheider können als liegende Behälter oder als stehende Behälter ausgeführt werden. Alternativ zu Schwerkraftabscheider können zur Flüssig-Flüssig-Trennung auch Separatoren nach dem Prinzip der Zentrifugen eingesetzt werden. Durch Fliehkräfte in einer sich drehenden Trommel wird dabei die schwere Phase abgetrennt.For separation of the heavy, aqueous phase from the light, organic phase separators can be used, which allow the phase separation with the sole use of gravity. These so-called gravitational separators can also be designed with internals as a coalescence-promoting measure to increase the separation efficiency. The use of internals accelerates the coalescence and sedimentation process. By means of these design measures, the capacity expansion of existing facilities or the reduction of the investment volume in new construction is possible. As coalescence aids z. As plates, random packings, tissue packs or Faserbettabscheidern be used. Gravity separators can be designed as horizontal tanks or as standing tanks. As an alternative to gravitational separators, separators based on the centrifuge principle can also be used for liquid-liquid separation. By centrifugal forces in a rotating drum while the heavy phase is separated.
Um die schwere, wässrige Phase abzutrennen, werden im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise Schwerkraftabscheider eingesetzt, bevorzugt Schwerkraftabscheider, ausgeführt als liegende Behälter mit Einbauten.In order to separate off the heavy, aqueous phase, gravitational separators are preferably used in the process according to the invention, preferably gravity separators, designed as horizontal containers with internals.
Durch die Flüssig-Flüssig-Trennung kann das Wasser bis zu seiner physikalischen Löslichkeitsgrenze von den organischen Komponenten abgetrennt werden. Die Wasserlöslichkeit von Methylbutenen nimmt mit sinkender Temperatur ab, gleichzeitig sinkt auch die Löslichkeit von Wasser in Methylbutenen, sodass die Flüssig-Flüssig-Trennung möglichst bei niedriger Temperatur durchgeführt werden sollte, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von kleiner 70 0C, bevorzugt kleiner 60 0C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur kleiner 50 0C. Der Druck sollte dabei so gewählt werden, dass keine Verdampfung auftritt, bevorzugt in einem Bereich von 0,3 und 2,0 MPa (absolut).By liquid-liquid separation, the water can be separated from the organic components to its physical solubility limit. The water solubility of methyl butenes decreases with decreasing temperature, at the same time the solubility of water in methylbutenes decreases, so that the liquid-liquid separation should be carried out as low as possible, preferably in a temperature range of less than 70 0 C, preferably less than 60 0 C. , more preferably at a temperature of less than 50 0 C. The pressure should be chosen so that no evaporation occurs, preferably in a range of 0.3 and 2.0 MPa (absolute).
Die Abtrennung des Wassers aus dem in der Dehydratisierung entstandenen Reaktionsprodukt kann vor oder auch nach der primären Destillation zur Trennung des Reaktoraustrages in Leicht- und Schwersieder erfolgen. Eine Abtrennung vor der primären Destillation hat den Vorteil, dass der aufzuarbeitende Strom um den freien Wasseranteil abgereichert ist und damit ein kleinerer Strom aufgearbeitet werden muss. Auf der anderen Seite kann eine Abtrennung des Wassers aus dem Schwersiederstrom nach der primären Destillation energetische Vorteile haben, da in diesem Fall der Reaktoraustrag nicht abgekühlt und vollständig kondensiert werden muss, sondern ganz oder teilweise gasförmig der fraktionierten Destillation zugeführt werden kann.The separation of the water from the reaction product formed in the dehydration can be carried out before or after the primary distillation to separate the reactor discharge into low and high boiler. A separation before the primary distillation has the advantage that the stream to be worked up is depleted by the free water content and thus a smaller stream must be worked up. On the other hand, a separation of the water from the high-boiler stream after the primary distillation can have energy advantages, since in this case the reactor discharge does not have to be cooled and completely condensed, but can be fed to the fractional distillation in whole or in part in gaseous form.
Das Reaktionsprodukt wird in der primären Destillation in eine überwiegend Methylbutene enthaltene Leichtsieder- und eine überwiegend nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanol sowie Di-(methylbutyl)-ether und gegebenenfalls hoch siedende Komponenten enthaltene Schwersiederfraktion aufgetrennt. Diese Auftrennung erfolgt vorzugsweise in zumindest einer Kolonne, bevorzugt in genau einer Destillationskolonne.The reaction product is in the primary distillation in a predominantly methylbutenes contained low boiler and a predominantly unreacted Separated 3-methyl-1-butanol and di (methylbutyl) ether and optionally high-boiling components high-boiling fraction. This separation is preferably carried out in at least one column, preferably in exactly one distillation column.
Eine bei der primären Destillation zur Fraktionierung des Reaktoraustrages in Leicht- und Schwersieder bevorzugt eingesetzte Destillationskolonne weist vorzugsweise von 5 bis 50 theoretische Trennstufen, bevorzugt von 5 bis 40 und besonders bevorzugt von 5 bis 25 theoretische Trennstufen auf. Das Rücklaufverhältnis beträgt, in Abhängigkeit von der realisierten Stufenzahl, der Zusammensetzung des Reaktoraustrags und der erforderlichen Reinheiten von Destillat und Sumpfprodukt, vorzugsweise kleiner 5, bevorzugt kleiner 0,5. Der Betriebsdruck der Kolonne kann vorzugsweise zwischen 0,1 und 2,0 MPa (absolut) eingestellt werden. Wird die Wasserabtrennung durch Flüssig-Flüssig-Trennung nach der primären Destillation durchgeführt, kann es vorteilhaft sein, den Reaktoraustrag ganz oder teilweise gasförmig in die Kolonne zu fahren. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, um einen Kompressor zu sparen, die Kolonne bei einem niedrigeren Druck als den Druck, mit dem der Reaktor zur Dehydratisierung betrieben wird, zu betreiben. Um 3-Methyl-1- buten gegen Kühlwasser kondensieren zu können, ist ein Druck von ca. 0,25 MPa (absolut) notwendig. Wird die Spaltung beispielsweise bei einem Druck von 0,4 MPa (absolut) betrieben, kann es vorteilhaft sein, wenn die Destillationskolonne mit einem Betriebsdruck von 0,3 bis 0,35 MPa (absolut) durchgeführt wird. Zur Beheizung des Verdampfers kann beispielsweise Dampf oder Warmwasser eingesetzt werden. Die abgetrennte Schwersiederfraktion enthält vorzugsweise nicht umgesetztes 3-Methyl- 1 -butanol, Di-methylbutyl-ether sowie gegebenenfalls bei der Reaktion in Spuren gebildete hoch siedende Komponenten. Die Leichtsiederfraktion enthält vorzugsweise Methylbutene mit einer Reinheit größer 95 Massen-%, bezogen auf das gesamte Kopfprodukt. Dabei sind in der Leichtsiederfraktion das Zielprodukt 3-Methyl-1 -buten sowie die Isomere 2-Methyl-2-buten und 2-Methyl-1 -buten und Wasser enthalten. Die Leichtsiederfraktion, die durch fraktionierte Destillation erhalten wird, und die vorzugsweise zu größer 95 Massen-% aus Methylbutenen besteht, kann direkt als Verkaufsprodukt eingesetzt werden oder weiter aufgereinigt werden.A distillation column which is preferably used in the primary distillation for fractionating the reactor output into low and high boilers preferably has from 5 to 50 theoretical plates, preferably from 5 to 40 and particularly preferably from 5 to 25 theoretical plates. The reflux ratio is, depending on the number of stages realized, the composition of the reactor effluent and the required purities of distillate and bottom product, preferably less than 5, preferably less than 0.5. The operating pressure of the column may preferably be adjusted between 0.1 and 2.0 MPa (absolute). If the removal of water by liquid-liquid separation is carried out after the primary distillation, it may be advantageous to drive the reactor discharge in the column completely or partially in gaseous form. In this case, it may be advantageous, in order to save a compressor, to operate the column at a lower pressure than the pressure at which the reactor is operated for dehydration. To condense 3-methyl-1-butene against cooling water, a pressure of about 0.25 MPa (absolute) is necessary. If the cleavage is operated, for example, at a pressure of 0.4 MPa (absolute), it may be advantageous if the distillation column is operated at an operating pressure of 0.3 to 0.35 MPa (absolute). For heating the evaporator, for example, steam or hot water can be used. The separated high boiler fraction preferably contains unreacted 3-methyl-1-butanol, di-methylbutyl ether and optionally in the reaction in traces formed high-boiling components. The low boiler fraction preferably contains methylbutenes having a purity greater than 95% by mass, based on the total overhead product. In this case, the low-boiling fraction contains the target product 3-methyl-1-butene and the isomers 2-methyl-2-butene and 2-methyl-1-butene and water. The low boiler fraction obtained by fractional distillation, which is preferably greater than 95% by mass of methyl butenes, can be used directly as a commercial product or further purified.
Rückführung:Return:
Im Zuge der Rückführung wird die durch Wasserabscheidung separierte Hochsiederfraktion in die Dehydratisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückgeführt. Der Hochsiederfraktion kann separat dem Reaktionsteil zugeführt werden oder zuvor mit dem 3-Methyl-1-butanol-haltigen Einsatzstoff vermischt und dann dem Reaktionsteil zugeführt werden. Vorzugsweise wird die Hochsiederfraktion vor Rückführung in den Reaktor mit dem 3-Methyl-1 -butanol-haltigem Einsatzstoff vermischt.In the course of recycling, the high boiler fraction separated by water separation is recycled to the dehydration of the process according to the invention. The high boiler fraction may be separately fed to the reaction part or previously mixed with the 3-methyl-1-butanol-containing feed and then fed to the reaction part. Preferably, the high boiler fraction is mixed with the 3-methyl-1-butanol-containing feed before being returned to the reactor.
Erfindungsgemäß enthält der Rückführstrom neben dem nicht umgesetzten 3-Methylbutanol auch Di-(3-Methylbutyl)-Ether. Durch selektive Spaltung des Di-(3- Methylbutyl)-Ethers zu 3-Methyl-1 -buten und 3-Methyl-butanol in der Dehydratisierung steigt die Ausbeute an 3-Methyl-1 -buten und damit die Stoffeffizienz des Gesamtverfahrens.According to the invention, the recycle stream also contains di (3-methylbutyl) ether in addition to the unreacted 3-methylbutanol. By selective cleavage of the di (3-methylbutyl) ether to 3-methyl-1-butene and 3-methyl-butanol in the dehydration, the yield of 3-methyl-1-buten increases and thus the material efficiency of the overall process.
Werden in der Dehydratisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens hoch siedende Komponenten als Nebenprodukte im Reaktor gebildet und/oder sind solche hoch siedenden Komponenten im 3-Methyl-1-butanol-haltigem Einsatzstoff bereits enthalten, müssen diese bei der Rückführung aus dem Kreislauf entfernt werden, um eine Anreicherung auf unerwünscht hohe Konzentrationen und gegebenenfalls auch Produktverunreinigungen zu vermeiden. Als hoch siedende Komponenten sind in diesem Zusammenhang Stoffe gemeint, die höher sieden als Di-(3-methylbutyl)- ether, also einen Normalsiedepunkt größer als ca. 175 0C aufweisen. Die Abtrennung dieser hochsiedenen Komponenten kann beispielsweise durch Ausschleusung eines kleineren Teils („Ausschleus-Teil") der Schwersiederfraktion aus dem Kreislauf geschehen. Um allerdings diesen Ausschleusestrom möglichst klein zuhalten, bietet es sich an, die Ausschleusung der Hochsieder durch eine sekundäre Destillation der Schwersiederfraktion durchzuführen. Der Prozess weist somit eine primäre Destillation und eine sekundäre Destillation auf. Bei der sekundären wird ein Sumpfstrom gewonnen, in dem die hoch siedenden Komponenten angereichert sind und der aus dem Verfahren ausgeschleust wird. Der Kopfstrom ist dann weitestgehend frei von den hoch siedenden Komponenten und kann dann in die Reaktion zurückgeführt werden. Die sekundäre Destillation zur Entfernung der hoch siedenden Komponenten kann auch in der Schwersiederfraktion nach Vermischung mit dem Einsatzstoff 3-Methyl-1 -butanol durchgeführt werden.If, in the dehydration of the process according to the invention, high-boiling components are formed as by-products in the reactor and / or if such high-boiling components are already present in the 3-methyl-1-butanol-containing feedstock, they must be removed from the cycle during the recirculation in order to obtain a Enrichment to undesirably high concentrations and, where appropriate, to avoid product contamination. High-boiling components in this context are meant substances which boil higher than di- (3-methylbutyl) - ether, ie have a normal boiling point greater than about 175 0 C. The separation of these high-boiling components can be carried out, for example, by discharging a smaller part ("discharge part") of the high-boiling fraction from the cycle., However, in order to keep this discharge flow as small as possible, it is advisable, the discharge of the high boilers by a secondary distillation of the To carry out high boiler fraction. The process thus has a primary distillation and a secondary distillation. In the secondary, a bottom stream is obtained, in which the high-boiling components are enriched and is discharged from the process. The overhead stream is then largely free from the high-boiling components and can then be recycled to the reaction. The secondary distillation to remove the high-boiling components can also be carried out in the high-boiling fraction after mixing with the feedstock 3-methyl-1-butanol.
In einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahren werden daher in der Dehydratisierung gebildete oder gegebenenfalls schon im 3-Methyl-1 - butanol-haltigem Einsatzstoff vorhandene hoch siedende Komponenten in einer sekundären Destillation durch fraktionierte Destillation der Schwersiederfraktion ausgeschleust. Dabei wird ein Sumpfstrom gewonnen, in dem die hoch siedenden Komponenten angereichert sind. Dieser Sumpfstrom wird aus dem Verfahren ausgeschleust. Der Kopfstrom ist dann weitestgehend frei von den hoch siedenden Komponenten und kann zurückgeführt werden.In a particularly preferred variant of the process according to the invention, therefore, high-boiling components formed in the dehydration or optionally already present in the 3-methyl-1-butanol-containing starting material are removed in a secondary distillation by fractional distillation of the high boiler fraction. In this case, a bottom stream is obtained, in which the high-boiling components are enriched. This bottom stream is discharged from the process. The top stream is then largely free of the high-boiling components and can be returned.
Die Ausschleusung der hoch siedenden Komponenten wird vorzugsweise in einer Destillationskolonne in der rückgeführten Schwersiederfraktion nach Vermischung mit dem Einsatzstoff 3-Methyl-1 -butanol durchgeführt. Bevorzugt erfolgt die Zugabe der rückgeführten Schwersiederfraktion und der dem Einsatzstoff an unterschiedlicher stelle in die Kolonne. Die in diesem Fall eingesetzte Destillationskolonne weist vorzugsweise 5 bis 50 theoretische Trennstufen auf, bevorzugt 5 bis 35 und besonders bevorzugt von 5 bis 20 theoretische Trennstufen. Das Rücklaufverhältnis beträgt, in Abhängigkeit von der realisierten Stufenzahl, der Zusammensetzung der zurückgeführten Schwersiederfraktion und dem Einsatzstoff und der erforderlichen Reinheiten von Destillat und Sumpfprodukt, vorzugsweise kleiner 5, bevorzugt kleiner 0,5.The discharge of the high-boiling components is preferably carried out in a distillation column in the recirculated high-boiling fraction after mixing with the feedstock 3-methyl-1-butanol. Preferably, the addition of the recirculated high boiler fraction and the feedstock at different place in the column. The distillation column used in this case preferably has from 5 to 50 theoretical plates, preferably from 5 to 35 and more preferably from 5 to 20 theoretical plates. The reflux ratio is, depending on the number of stages realized, the composition of the recirculated high-boiling fraction and the starting material and the required purities of distillate and bottom product, preferably less than 5, preferably less than 0.5.
Der Betriebsdruck kann vorzugsweise von 0,1 bis 2,0 MPa (absolut) betragen. Wenn die Dehydratisierung des Kopfproduktes in der Gasphase bei erhöhtem Druck erfolgt, kann es vorteilhaft sein, die Destillation bei höherem Druck durchzuführen, wobei in diesem Fall der Kopfkondensator vorzugsweise als Partialkondensator betrieben wird und das Kopfprodukt dampfförmig abgezogen wird. Beträgt der Reaktionsdruck im Spaltreaktor beispielsweise 0,4 MPa (absolut), so sollte der Destillationsdruck in der sekundären Destillation vorzugsweise mindestens 0,45 MPa (absolut) betragen. Bei Betriebsdrücken von größer 0,15 MPa (absolut) kann mit der Kondensationswärme Niederdruck-Dampf erzeugt werden, mit dem andere Kolonnen des Verfahrens beheizt werden können. Zur Beheizung der Kolonne kann, je nach gewähltem Betriebsdruck, Dampf oder Wärmeträgeröl eingesetzt werden. Das Sumpfprodukt kann neben den abzutrennenden hoch siedenden Komponenten auch 3-Methyl-1 - butanol und Di-(3-methylbutyl)-ether enthalten. Dieses Gemisch kann thermisch verwertet, als Einsatzstoff für eine Synthesegasanlage genutzt oder gegebenenfalls als Lösemittel oder Kraftstoffzusatz verwendet werden.The operating pressure may preferably be from 0.1 to 2.0 MPa (absolute). If the dehydration of the overhead product in the gas phase takes place at elevated pressure, It may be advantageous to carry out the distillation at a higher pressure, in which case the top condenser is preferably operated as a partial condenser and the overhead product is taken off in vapor form. For example, if the reaction pressure in the cleavage reactor is 0.4 MPa (absolute), the distillation pressure in the secondary distillation should preferably be at least 0.45 MPa (absolute). At operating pressures of greater than 0.15 MPa (absolute), the condensation heat can be used to generate low-pressure steam, with which other columns of the process can be heated. To heat the column can be used depending on the selected operating pressure, steam or heat transfer oil. The bottom product, in addition to the separated high-boiling components and 3-methyl-1 - butanol and di (3-methylbutyl) ether. This mixture can be used thermally, used as starting material for a synthesis gas plant or optionally used as a solvent or fuel additive.
Werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Kolonnen eingesetzt, wie z. B. die in den Figuren 1 bis 4 mit K1 , K2, bezeichneten Kolonnen, so können diese mit Einbauten, die z. B. aus Böden, rotierenden Einbauten, regellosen Schüttungen und/oder geordneten Packungen sind, versehen sein.Be used in the process according to the invention columns, such. B. in the figures 1 to 4 with K1, K2, columns, so they can with internals, z. B. from soils, rotating internals, random beds and / or ordered packs are provided.
Bei den Kolonnenböden können z. B. folgende Typen zum Einsatz kommen:In the column bottoms z. B. the following types are used:
- Böden mit Bohrungen oder Schlitzen in der Bodenplatte.- Soils with holes or slots in the bottom plate.
- Böden mit Hälsen oder Kaminen, die von Glocken, Kappen oder Hauben überdeckt sind.- Soils with necks or chimneys covered by bells, caps or hoods.
- Böden mit Bohrungen in der Bodenplatte, die von beweglichen Ventilen überdeckt sind.- Floors with holes in the bottom plate, which are covered by movable valves.
- Böden mit Sonderkonstruktionen.- floors with special constructions.
In Kolonnen mit rotierenden Einbauten kann der Rücklauf z. B. durch rotierende Trichter versprüht oder mit Hilfe eines Rotors als Film auf einer beheizten Rohrwand ausgebreitet werden. In dem erfindungsgemäßen Verfahren können, wie bereits gesagt, Kolonnen eingesetzt werden, die regellose Schüttungen mit verschiedenen Füllkörpern aufweisen. Die Füllkörper können aus fast allen Werkstoffen, insbesondere z. B. aus Stahl, Edelstahl, Kupfer, Kohlenstoff, Steingut, Porzellan, Glas oder Kunststoffen bestehen und die verschiedensten Formen, insbesondere die Form von Kugeln, Ringen mit glatten oder profilierten Oberflächen, Ringen mit Innenstegen oder Wanddurchbrüchen, Drahtnetzringen, Sattelkörper und Spiralen aufweisen.In columns with rotating internals of the return z. B. sprayed by rotating funnel or spread using a rotor as a film on a heated pipe wall. In the process according to the invention, as already stated, columns can be used which have random beds with different packing. The packing can from almost all materials, in particular z. Example of steel, stainless steel, copper, carbon, earthenware, porcelain, glass or plastics and have a variety of forms, in particular the shape of balls, rings with smooth or profiled surfaces, rings with inner webs or wall openings, wire mesh rings, caliper body and spirals.
Packungen mit regelmäßiger/geordneter Geometrie können z. B. aus Blechen oder Geweben bestehen. Beispiele für solche Packungen sind Sulzer Gewebepackungen BX aus Metall oder Kunststoff, Sulzer Lamellenpackungen Mellapak aus Metallblech, Hochleistungspackungen von Sulzer wie Mella-pakPlus, Strukturpackungen von Sulzer (Optiflow), Montz (BSH) und Kühni (Rombopak).Packages with regular / ordered geometry may e.g. B. consist of sheets or tissues. Examples of such packages are Sulzer metal or plastic BX packages, Mellapak sheet metal Sulzer laminations, Sulzer high performance packages such as Mella-pakPlus, structural packings from Sulzer (Optiflow), Montz (BSH) and Kühni (Rombopak).
Anhand der Figuren wird die vorliegende Erfindung nachfolgend näher erläutert, ohne dass die Erfindung auf die gezeichneten Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll. Es zeigen:Based on the figures, the present invention will be explained in more detail below, without the invention being limited to the illustrated embodiments. Show it:
Fig. 1 : Schaltbild einer Anlage zur Durchführung einer ersten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante; Fig. 2: Schaltbild einer Anlage zur Durchführung einer zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante; Fig. 3: Schaltbild einer Anlage zur Durchführung einer dritten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante; Fig. 4: Schaltbild einer Anlage zur Durchführung einer vierten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante.1 shows a circuit diagram of a plant for carrying out a first process variant according to the invention; FIG. 2 shows a circuit diagram of a system for carrying out a second variant of the method according to the invention; FIG. 3 shows a circuit diagram of a plant for carrying out a third process variant according to the invention; 4 shows a circuit diagram of a system for carrying out a fourth process variant according to the invention.
Ein Blockschema einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Anlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, ist in Fig. 1 dargestellt. Der 3-Methyl-1 -butanol aufweisende Einsatzstrom (1 ) wird mit dem Rückführstrom (7b) vermischt und in Reaktor R1 zum überwiegenden Teil in Methylbutene und Wasser umgesetzt (Dehydratisierung). Der im Rückführstrom (7b) enthaltene Di-(3-methylbutyl)-ether wird anteilig zu Methylbutenen und 3-Methyl-1- butanol umgesetzt. Aus dem aus der in Reaktor R1 durchgeführten Dehydratisierung erhaltenen Reaktionsprodukt (4) wird in dieser Anlage, nach vollständiger Kondensation des Reaktionsproduktes (4), zunächst durch Flüssig-Flüssig-Trennung im Abscheider D1 der überwiegende Teil des Wassers abgetrennt. Dabei wird die schwere, wässrige Phase (5) ausgeschleust und die leichte, organische Phase (4a) der Kolonne K2 zugeführt. Das Wasser wird dabei bis zu seiner physikalischen Löslichkeit abgetrennt. In der Kolonne K2 wird der weitestgehend wasserfreie Reaktoraustrag in eine Leichtsiederfraktion als Kopfprodukt (6), die überwiegend die bei der Reaktion entstandene Methylbutene enthält und eine Schwersiederfraktion als Sumpfprodukt (7), die zumindest nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanol und bei der Reaktion entstandene Di-(3-methylbutyl)-ether sowie gegebenenfalls bei der Reaktion entstandene hoch siedende Komponenten enthält, fraktioniert. Das Sumpfprodukt (7) aus der Destillation im Rahmen der Rückführung in den Reaktor R1 zurückgeführt. Optional können die Ströme (1 ) und (7) getrennt oder gemeinsam in den Reaktor R1 geleitet werden. Werden im Reaktor R1 hoch siedende Komponenten als Nebenprodukte gebildet oder sind solche hoch siedende Komponenten im 3-Methyl-1 -butanol-haltigem Einsatzstoff (1 ) enthalten, können diese optional mit Strom (8) ausgeschleust werden, um eine Anreicherung auf unerwünscht hohe Konzentrationen und gegebenenfalls auch Produktverunreinigungen zu vermeiden.A block diagram of a first embodiment according to the invention of a plant in which the process according to the invention can be carried out is shown in FIG. The feed stream (1) containing 3-methyl-1-butanol is mixed with the recycle stream (7b) and reacted in reactor R1 for the most part in methylbutenes and water (dehydration). The in the recycle stream (7b) contained di- (3-methylbutyl) ether is reacted proportionally to methylbutenes and 3-methyl-1-butanol. From the obtained from the dehydration carried out in reactor R1 reaction product (4) is separated in this system, after complete condensation of the reaction product (4), first by liquid-liquid separation in the separator D1, the majority of the water. In this case, the heavy, aqueous phase (5) is discharged and the light, organic phase (4a) of the column K2 supplied. The water is separated up to its physical solubility. In the column K2 the largely anhydrous reactor discharge into a low-boiling fraction as the top product (6), which predominantly contains the resulting in the reaction methylbutenes and a high boiler fraction as the bottom product (7), the at least unreacted 3-methyl-1-butanol and in the Reaction resulting di- (3-methylbutyl) ether and optionally in the reaction resulting high-boiling components, fractionated. The bottom product (7) from the distillation in the context of recycling in the reactor R1 recycled. Optionally, streams (1) and (7) may be passed separately or together into reactor R1. If high-boiling components are formed as by-products in the reactor R1 or if such high-boiling components are contained in the starting material (1) containing 3-methyl-1-butanol, they can optionally be discharged with stream (8) in order to enrich for undesirably high concentrations and, where appropriate, to avoid product contamination.
Optional kann die abgetrennte Wasserphase (5) in Figur 1 zur Senkung der Fracht an organischen Substanzen destilliert werden und das Destillat, bestehend aus Wasser und Leichtsieder, in den Abscheider D1 zurückgeführt werden.Optionally, the separated water phase (5) can be distilled in Figure 1 to reduce the cargo of organic substances and the distillate, consisting of water and low boilers, are recycled to the separator D1.
Ein Blockschema einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Anlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, ist in Fig. 2 dargestellt. Die Ausführungsform von Fig. 2 unterscheidet sich von der von Fig. 1 darin, dass durch Dehydratisierung von 3-Methyl-1 -butanol in entstandenes Wasser in erst nach der Abtrennung der Leichtsiederfraktion (6) aus der Schwersiederfraktion (7) hinter der Kolonne K2 entfernt wird. Dabei wird der überwiegende Teil des Wassers wieder durch Flüssig-Flüssig-Trennung im Abscheider D1 abgetrennt. Die schwere, wässrige Phase (5) wird ausgeschleust und die leichte, organische Phase (7a) in den Reaktor R1 zurückgeführt. Das Wasser wird dabei wieder bis zu seiner physikalischen Löslichkeit abgetrennt. Die Abtrennung des Wassers aus dem Schwersiederstrom (7) nach der fraktionierten Destillation in der Kolonne K2 hat deshalb energetische Vorteile, da in diesem Fall der Reaktorsaustrag (4) nicht abgekühlt und vollständig kondensiert werden muss, sondern ganz oder teilweise gasförmig der fraktionierten Destillation in Kolonne K2 zugeführt werden kann. Werden im Reaktor R1 hoch siedende Komponenten als Nebenprodukte gebildet und/oder sind solche hoch siedende Komponenten im 3-Methyl-1-butanol-haltigem Einsatzstoff (1 ) enthalten, können diese wieder optional mit Strom (8) ausgeschleust werden.A block diagram of a second embodiment according to the invention of a plant in which the process according to the invention can be carried out is shown in FIG. The embodiment of Fig. 2 differs from that of Fig. 1 in that by dehydration of 3-methyl-1-butanol in water formed in only after the separation of the low boiler fraction (6) from the high boiler fraction (7) behind the column K2 Will get removed. In doing so, the vast majority of Water again separated by liquid-liquid separation in the separator D1. The heavy, aqueous phase (5) is discharged and the light organic phase (7a) is returned to the reactor R1. The water is separated again up to its physical solubility. The separation of the water from the high-boiler stream (7) after the fractional distillation in the column K2 therefore has energetic advantages, since in this case the reactor discharge (4) does not have to be cooled and completely condensed, but completely or partially gaseous fractional distillation in column K2 can be supplied. If high-boiling components are formed as by-products in the reactor R1 and / or if such high-boiling components are contained in the starting material (1) containing 3-methyl-1-butanol, they can optionally be discharged again with stream (8).
Ein Blockschema einer dritten Ausführungsform einer Anlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Ausführungsform von Fig. 3 unterscheidet sich von der von Fig. 2 darin, dass hoch siedende Komponenten, die in der Dehydratisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Nebenprodukte im Reaktor R1 gebildet werden und/oder als Nebenkomponenten 3-Methyl-1 -butanol-haltigem Einsatzstoff enthalten sind, ausgeschleust werden. Die Ausschleusung der hoch siedenden Komponenten erfolgt in Fig. 3 durch fraktioniert Destillation des weitestgehend wasserfreien Rückführstromes (7a) in Kolonne K1. Dabei wird der Rückführstrom (7a) in einen weitestgehend an hoch siedenden Komponenten freien Kopfstrom (7b) und einen Sumpfstrom (3) aufgetrennt. Der Sumpfstrom (3) enthält neben den angereicherten hoch siedenden Komponenten noch Di-(3-methylbutyl)-ether sowie 3-Methyl-1 - butanol. Der Kopfstrom (7b) der Kolonne K1 wird wieder dem Reaktor R1 zur Dehydratisierung zugeführt.A block diagram of a third embodiment of a plant in which the method according to the invention can be carried out is shown in FIG. The embodiment of FIG. 3 differs from that of FIG. 2 in that high-boiling components which are formed in the dehydration of the process according to the invention as by-products in the reactor R 1 and / or as secondary components 3-methyl-1-butanol-containing feedstock contained are discharged. The discharge of the high-boiling components is carried out in Fig. 3 by fractional distillation of the largely anhydrous recycle stream (7a) in column K1. In this case, the recycle stream (7a) is separated into a top stream (7b) which is largely free of high-boiling components and a bottom stream (3). The bottom stream (3) contains, in addition to the enriched high-boiling components, di (3-methylbutyl) ether and 3-methyl-1-butanol. The top stream (7b) of the column K1 is fed back to the reactor R1 for dehydration.
Ein Blockschema einer vierten Ausführungsform einer Anlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, ist in Fig. 4 dargestellt. Die Ausführungsform von Fig. 4 unterscheidet sich von der von Fig. 3 darin, dass hoch siedende Komponenten, die als Nebenprodukte im Reaktor R1 gebildet werden und/oder als bereits Nebenkomponenten im 3-Methyl-1 -butanol-haltigem Einsatzstoff enthalten sind, in einer Kolonne K1 als Sumpfstrom (3) ausgeschleust werden. Dabei werden der Einsatzstoff (1 ) und der Rückführstrom (7a) der Kolonne K1 zugeführt. In der Kolonne K1 werden diese Ströme in einen weitestgehend an hoch siedenden Komponenten freien Kopfstrom (2) und einen Sumpfstrom (3) aufgetrennt. Der Sumpfstrom (3) enthält neben den angereicherten hoch siedenden Komponenten noch Di-(3-methylbutyl)-ether sowie 3-Methyl-1 -butanol. Der Kopfstrom (2) der Kolonne K1 wird wieder dem Reaktor R1 in zugeführt. Dabei wird die Kolonne K1 vorzugsweise bei einem Betriebsdruck oberhalb des Betriebsdruckes des Reaktors R1 betrieben. Der Kopfkondensator der Kolonne K1 wird in diesem Fall vorzugsweise als Partialkondensator betrieben. Das Kopfprodukt (2) wird dann dampfförmig abgezogen und dem Reaktor R1 zugeführt.A block diagram of a fourth embodiment of a plant in which the method according to the invention can be carried out is shown in FIG. 4. The embodiment of FIG. 4 differs from that of FIG. 3 in that high-boiling components are formed as by-products in the reactor R1 and / or are already contained as minor components in the 3-methyl-1-butanol-containing feed, be discharged in a column K1 as the bottom stream (3). The feedstock (1) and the recycle stream (7a) are fed to the column K1. In the column K1, these streams are separated into a head stream (2) which is largely free of high-boiling components and a bottom stream (3). The bottom stream (3) contains, in addition to the enriched high-boiling components, di (3-methylbutyl) ether and 3-methyl-1-butanol. The top stream (2) of the column K1 is fed back to the reactor R1 in. In this case, the column K1 is preferably operated at an operating pressure above the operating pressure of the reactor R1. The top condenser of the column K1 is operated in this case preferably as a partial condenser. The top product (2) is then withdrawn in vapor form and fed to the reactor R1.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne die Anwendungsbreite einzuschränken, die sich aus der Beschreibung und den Patentansprüchen ergibt.The following examples are intended to illustrate the invention without restricting the scope of application that results from the description and the claims.
Beispiel 1 : Spaltung von 3-Methyl-1-butanolExample 1: Cleavage of 3-methyl-1-butanol
3-Methyl-1 -butanol mit einer Reinheit von 99,81 Massen-% wurde in einem elektrisch beheizten Durchfluss-Festbettreaktor am B44/1 c Katalysator in Kugelform (1 ,7 bis 2,1 mm Kugeln) mit einer Schüttdichte von 0,58 g/cm3 umgesetzt. Bei dem Katalysator handelt es sich um einen mit 0,48 % Bariumoxid modifizierten γ-Aluminiumoxid-Katalysator, dessen Herstellung in einer Patentanmeldung derselben Anmelderin vom selben Tage beschrieben ist. Vor dem Eintritt in den Reaktor wurde das flüssige Edukt in einem vorgeschalteten Verdampfer bei 230 0C vollständig verdampft. Bei Reaktionstemperaturen zwischen 280 und 300 0C wurden stündlich in der Gasphase 18,5 g 3-Methyl-1 -butanol durch 29,0 g Katalysator durchgeleitet, entsprechend einem WHSV-Wert von 0,64 h"1. Die spezifische Katalysatorbelastung WHSV (Weight-Hourly-Space-Velocity) wird in Gramm Edukt pro Gramm Katalysator pro Stunde ausgedrückt. Der Reaktionsdruck betrug 0,15 MPa (absolut). Das gasförmige Produkt wurde in einem Kühler abgekühlt und in einer Stahlvorlage gesammelt. Der Produktaustrag hatte, wasserfrei gerechnet, die in Tabelle 1 dargestellte Zusammensetzung.99.81 mass% of 3-methyl-1-butanol was used in an electrically heated flow fixed bed reactor on the B44 / 1 c spherical catalyst (1.7 to 2.1 mm spheres) with a bulk density of 0, 58 g / cm 3 reacted. The catalyst is a 0.48% barium oxide-modified γ-alumina catalyst, whose preparation is described in a patent application of the same Applicant of the same date. Before entering the reactor, the liquid educt was completely evaporated in an upstream evaporator at 230 0 C. At reaction temperatures of 280-300 0 C, 18.5 g of 3-methyl-1 were passed in the gas phase -butanol passed through 29.0 g of catalyst, corresponding to a WHSV of 0.64 h '1. The liquid hourly space velocity WHSV ( Weight hourly space velocity) is expressed in grams of starting material per gram of catalyst per hour, and the reaction pressure was 0.15 MPa (absolute). The gaseous product was cooled in a condenser and cooled in collected a steel template. The product had, calculated anhydrous, the composition shown in Table 1.
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Tabelle 1 : Zusammensetzung des Reaktoraustrags bei Dehydratisierung am B44/1 c Katalysator für Beispiel 1.Table 1: Composition of the reactor effluent upon dehydration on B44 / 1 c catalyst for Example 1.
In Tabelle 1 ist neben der Zusammensetzung des Produktes auch die auf 100 % normierte Verteilung der Methylbutenisomere aufgelistet. Wie zu sehen, nimmt mit steigender Reaktionstemperatur die Bildung an Wertprodukt 3-Methyl-1 -buten zu. Als Zwischen- und Nebenprodukt der 3-Methyl-1 -butanol-Spaltung wird hauptsächlich der Ether des 3-Metyl-1 -butanols, Di-(3-methylbutyl)ether, gebildet. Mit der Erhöhung der Temperatur von 280 auf 290 0C bzw. auf 300 0C nimmt der Anteil von 3-Methyl- 1 -Buten im Isomerengemisch durch die Isomerisierung ab. Der höchste Anteil an 3-Methyl-1 -buten von ca. 97,4 % wurde bei einer Reaktionstemperatur von 280 0C ermittelt, bei diesen Reaktionsbedingungen bildet sich aber nennenswert Di-(3- methylbutyl)-ether, so dass ohne eine Rückführung des Ethers die resultierende Ausbeute an 3-Methyl-1-buten im einfachen Durchgang nicht befriedigend ist.Table 1 lists, in addition to the composition of the product, the distribution of the methylbutylene isomers normalized to 100%. As can be seen, the formation of desired product 3-methyl-1-buten increases with increasing reaction temperature. As an intermediate and by-product of the 3-methyl-1-butanol cleavage is mainly the ether of 3-methyl-1-butanol, di (3-methylbutyl) ether formed. With the increase of the temperature from 280 to 290 0 C or to 300 0 C, the proportion of 3-methyl-1-butene in the isomer mixture decreases by the isomerization. The highest proportion of 3-methyl-1-butene of about 97.4% was determined at a reaction temperature of 280 0 C, but under these reaction conditions forms appreciably Di (3 methylbutyl) ether, so that without a return of the ether, the resulting yield of 3-methyl-1-butene in single pass is unsatisfactory.
Beispiel 2: Spaltung von Di-(3-methylbutyl)-etherExample 2: Cleavage of di (3-methylbutyl) ether
Wie in Beispiel 1 gezeigt, wird bei der Spaltung von 3-Methyl-1 -butanol zu 3-Methyl- 1 -Buten als Zwischen- und Nebenprodukt Di-(3-methylbutyl)-ether gebildet. Im Beispiel 2 wird die Spaltung von Di-(3-methylbutyl)-ether am gleichen Katalysator wie in Beispiel 1 dargestellt.As shown in Example 1, in the cleavage of 3-methyl-1-butanol to 3-methyl-1-butene as an intermediate and by-product di (3-methylbutyl) ether is formed. In Example 2, the cleavage of di (3-methylbutyl) ether on the same catalyst as in Example 1 is shown.
Di-(3-methylbutyl)-ether mit einer Reinheit von 99,63 Massen-% wurde in einem elektrisch beheizten Durchfluss-Festbettreaktor am gleichen Katalysator wie in Beispiel 1 umgesetzt. Vor dem Eintritt in den Reaktor wurde das flüssige Edukt in einem vorgeschalteten Verdampfer bei 230 0C vollständig verdampft. Bei Reaktionstemperaturen zwischen 270 und 300 0C und einem Reaktionsdruck von 0,15 MPa (absolut) wurden stündlich 18,5 g des Di-(3-methylbutyl)-ethers durch 29,0 g Katalysator in der Gasphase, entsprechend einem WHSV-Wert von 0,64 h"1, durchgeleitet. Das gasförmige Produkt wurde in einem Kühler abgekühlt und in einer Stahlvorlage gesammelt. Nach GC-Analyse hatte der Produktaustrag wasserfrei gerechnet die in Tabelle 2 dargestellte Zusammensetzung. Gleichzeitig ist in Tabelle 2 wieder neben der Zusammensetzung des Produktes auch die auf 100 % normierte Verteilung der Methylbutenisomere aufgelistet. Di- (3-methylbutyl) ether with a purity of 99.63% by mass was reacted in an electrically heated flow-fixed bed reactor on the same catalyst as in Example 1. Before entering the reactor, the liquid educt was completely evaporated in an upstream evaporator at 230 0 C. At reaction temperatures between 270 and 300 ° C. and a reaction pressure of 0.15 MPa (absolute), 18.5 g of the di- (3-methylbutyl) ether per hour were mixed with 29.0 g of catalyst in the gas phase, corresponding to a WHSV value 0.64 h "1, passed through. the gaseous product was cooled in a condenser and collected in a steel template. After GC analysis of the product discharge had expected anhydrous the composition shown in table 2. at the same time in table 2 again beside the composition. of Product also lists the 100% normalized distribution of methyl isobutene isomers.
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Tabelle 2: Zusammensetzung des Reaktoraustrags bei Spaltung von Di-(3-methylbutyl)-ether am B44/1 c Katalysator für Beispiel 2.Table 2: Composition of the reactor effluent with cleavage of di (3-methylbutyl) ether on B44 / 1 c catalyst for Example 2.
Wie man aus der Tabelle 2 entnehmen kann, wird der Di-3-Methylbutylether selektiv zu 3-Methyl-1 -Buten umgesetzt. Parallel dazu wird auch das zweite Produkt der Ether-Spaltung, 3-Methyl-1 -butanol, zu 3-Methyl-1 -Buten umgesetzt. Der Umsatz steigt mit steigender Temperatur, bei 300 0C wird fast Vollumsatz an Di-3- Methylbutylether erreicht. Im Isomerengemisch nimmt aber mit steigender Temperatur der Anteil am gewünschten Zielprodukt 3-Methyl-1 -buten ab.As can be seen from Table 2, the di-3-methylbutyl ether is selectively converted to 3-methyl-1-butene. In parallel, the second product of the ether cleavage, 3-methyl-1-butanol, is also converted to 3-methyl-1-butene. The conversion increases with increasing temperature, at 300 0 C almost full conversion of di-3-methyl butyl ether is achieved. In the isomer mixture, however, the proportion of the desired target product 3-methyl-1-butene decreases with increasing temperature.
Beispiel 3: Spaltung eines 3-Methyl-1-butanol / Di-(3-methylbutyl)-ether-GemischesExample 3: Cleavage of a 3-methyl-1-butanol / di (3-methylbutyl) ether mixture
Der in Beispiel 1 verwendete Einsatzstoff, nahezu reines 3-Methyl-1-butanol, und der in Beispiel 2 verwendete Einsatzstoff, nahezu reiner Di-(3-methylbutyl)-ether, wurden in einem Verhältnis zusammengemischt, so dass ein Gemisch mit ca. 30,0 Massen-% Di-(3-methylbutyl)-ether und ca. 70,0 Massen-% 3-Methyl-1 -butanol entstand. Dieses Gemisch wurde in einem elektrisch beheizten Durchfluss- Festbettreaktor am gleichen Katalysator wie in Beispiel 1 und Beispiel 2 umgesetzt. Vor dem Eintritt in den Reaktor wurde das flüssige Edukt in einem vorgeschalteten Verdampfer bei 230 0C vollständig verdampft. Bei Reaktionstemperaturen zwischen 280 und 300 0C wurden in der Gasphase stündlich 18,5 g 3-Methyl-1-butanol durch 29,0 g Katalysator durchgeleitet, entsprechend einem WHSV-Wert von 0,64 h"1. Der Produktaustrag hatte nach GC-Analyse wasserfrei gerechnet die in Tabelle 3 dargestellte Zusammensetzung. Gleichzeitig ist in Tabelle 3 wieder die auf 100 % normierte Verteilung der Methylbutenisomere aufgelistet.The feedstock used in Example 1, nearly pure 3-methyl-1-butanol, and the feedstock used in Example 2, nearly pure di- (3-methylbutyl) ether mixed together in a ratio such that a mixture of about 30.0% by mass of di (3-methylbutyl) ether and about 70.0% by mass of 3-methyl-1-butanol was formed. This mixture was reacted in an electrically heated flow fixed bed reactor on the same catalyst as in Example 1 and Example 2. Before entering the reactor, the liquid educt was completely evaporated in an upstream evaporator at 230 0 C. At reaction temperatures between 280 and 300 ° C., 18.5 g of 3-methyl-1-butanol were passed through 29.0 g of catalyst per hour in the gas phase, corresponding to a WHSV of 0.64 h -1 Analysis anhydrous calculated the composition shown in Table 3. At the same time Table 3 again lists the normalized to 100% distribution of the methyl isomers.
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Tabelle 3: Zusammensetzung des Reaktoraustrags bei Spaltung eines 3-Methyl-1 -butanol/Di-(3-methylbutyl)-ether-Gemisches am B44/1 c Katalysator für Beispiel 3. Wie aus der Tabelle 2 zu entnehmen ist, wird der Di-(3-methylbutyl)-ether bereits bei einer Reaktionstemperatur von 280 0C selektiv zum Wertprodukt 3-Methyl-buten-1 umgesetzt. Bei dieser Temperatur liegt der Gehalt des Ethers im Produkt mit ca. 23 Massen-% in der gleichen Größenordnung wie in Beispiel 1 (ca. 19 Massen-% bei 280 0C) bei Fahrweise mit reinem 3-Methyl-1 -butanol als Edukt. Mit steigender Reaktionstemperatur nimmt der Gehalt an Ether im Produkt ab, bei 300 0C wird der Ether nahezu vollständig umgesetzt. Allerdings nimmt der Anteil an 3-Methyl-1 -Buten im Isomerengemisch mit der Erhöhung der Temperatur gleichzeitig ab. Der höchste Anteil an 3-Methyl-1-buten von ca. 97 % wurde bei einer Reaktionstemperatur von 280 0C ermittelt. Damit wird für den Gehalt an Zielprodukt im Isomerengemisch nahezu der gleiche Wert erreicht wie in Beispiel 1 (ca. 97 Massen-% bei 280 0C) bei Fahrweise mit reinem 3-Methyl-1 -butanol als Edukt.TABLE 3 Composition of the reactor effluent in the case of cleavage of a 3-methyl-1-butanol / di (3-methylbutyl) ether mixture on the B44 / 1 c catalyst for example 3. As can be seen from Table 2, the di- (3-methylbutyl) ether is already selectively reacted at a reaction temperature of 280 0 C to the desired product 3-methyl-butene-1. At this temperature, the content of the ether in the product with about 23% by mass in the same order of magnitude as in Example 1 (about 19% by mass at 280 0 C) in driving with pure 3-methyl-1-butanol as starting material , With increasing reaction temperature, the content of ether in the product decreases, at 300 0 C, the ether is almost completely implemented. However, the proportion of 3-methyl-1-butene in the mixture of isomers decreases simultaneously with the increase in temperature. The highest proportion of 3-methyl-1-butene of about 97% was determined at a reaction temperature of 280 0 C. Thus, for the content of target product in the isomer almost the same value is achieved as in Example 1 (about 97% by mass at 280 0 C) in driving with pure 3-methyl-1-butanol as starting material.
Mit diesen experimentellen Beispielen konnte gezeigt werden, dass bei einer Fahrweise bei tieferer Reaktionstemperatur unterhalb von 300 0C der Anteil des Zielproduktes, 3-Methyl-1 -butens, im C5-lsomerengemisch prinzipiell steigt. Bei Abtrennung und Rückführung des nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanols und des gebildeten Di-(3-methylbutyl)-ethers kann der Gesamtumsatz und die entsprechende Ausbeute auf sehr hohe Werte gesteigert werden, da der Ether mit hohen Umsätzen und sehr selektiv zum Zielprodukt umgesetzt werden kann, auch bei tieferen Reaktionstemperaturen unterhalb von 300 0C.With these experimental examples could be shown that, for a driving at a lower reaction temperature below 300 0 C, the proportion of the target product, 3-methyl-1-butene in the C 5 -lsomerengemisch principle increases. Upon separation and recycling of the unreacted 3-methyl-1-butanol and the resulting di- (3-methylbutyl) ether, the total conversion and the corresponding yield can be increased to very high values, since the ether with high conversions and very selective to Target product can be implemented, even at lower reaction temperatures below 300 0 C.
Damit konnte anschaulich gezeigt werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem neben nicht umgesetztem 3-Methyl-1-butanol auch der Di-(3-methylbutyl)- ether in die Dehydratisierung zurück geführt wird, einem Verfahren, bei dem lediglich der nicht umgesetzte Alkohol rückgeführt wird, hinsichtlich Stoffeffizienz überlegen ist.It could thus be clearly demonstrated that the process according to the invention, in which not only unreacted 3-methyl-1-butanol but also di- (3-methylbutyl) ether is recycled to the dehydration, a process in which only the unreacted Alcohol is recycled, is superior in terms of material efficiency.
Neben den gezeigten experimentellen Arbeiten sollen nachfolgend Beispielrechnungen zum Gesamtverfahren mit Destillationsschritten und Rückführungen das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulichen. Diese Rechnungen wurden mit dem stationären Simulationsprogramm ASPEN Plus (Version 2006.1 der Firma AspenTech) durchgeführt. Um transparente, reproduzierbare Daten zu erzeugen, wurden nur allgemein zugängliche Stoffdaten eingesetzt. Als Stoffdatenmodell wurde die Property-Methode „UNIFAC-DMD" (s. J. Gmehling, J. Li, and M. Schiller, Ind. Eng. Chem. Res. 32, (1993), pp. 178-193) benutzt. Damit ist es dem Fachmann leicht möglich, die Berechnungen nachzuvollziehen.In addition to the experimental work shown below, example calculations for the overall process with distillation steps and recirculations are intended to illustrate the process according to the invention. These Invoices were performed with the stationary simulation program ASPEN Plus (version 2006.1 of the company AspenTech). In order to generate transparent, reproducible data, only generally accessible material data was used. As a material data model, the property method "UNIFAC-DMD" (see J. Gmehling, J. Li, and M. Schiller, Ind. Eng. Chem. Res., 32, (1993), pp. 178-193) was used. This makes it easy for the skilled person to understand the calculations.
Für den Reaktor R1 wird jeweils ein Reaktorvolumen von 37,5 m3 modelliert, wobei eine Füllung mit einem Katalysator, wie in den Beispielen 1 bis 3 verwendet, angenommen wird. Für die Reaktormodellierung wurde in den Rechnungen ein kinetisches Reaktormodell verwendet, das auf umfangreiche experimentelle Messdaten mit diesem Katalysator beruht. In den Beispielen werden daher jeweils auch die Reaktionstemperaturen genannt, die bei der Reaktormodellierung angenommen wurden. Da auch jeweils die Zusammensetzung der ein- und ausgehenden Ströme der Reaktionsstufe genannt werden, ist es dem Fachmann durch Nachstellung der Reaktoren mit fest vorgegebenen Umsätzen möglich, das Beispiel nachzurechnen, ohne die genauen Gleichungen für die Kinetik zu kennen.For the reactor R1, a reactor volume of 37.5 m 3 is modeled in each case, assuming a filling with a catalyst as used in Examples 1 to 3. For the reactor modeling, a kinetic reactor model was used in the calculations, which is based on extensive experimental data with this catalyst. In the examples, therefore, each of the reaction temperatures are called, which were assumed in the reactor modeling. Since in each case the composition of the incoming and outgoing streams of the reaction stage are called, it is possible for the skilled worker by adjusting the reactors with fixed predetermined conversions to recalculate the example, without knowing the exact equations for the kinetics.
Beispiel 4: Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1-buten gemäß Figur 1Example 4: Process for the preparation of 3-methyl-1-butene according to FIG. 1
Das Beispiel 4 entspricht der in Fig. 1 dargestellten nicht erfindungsgemäßen Variante. Als Zulaufstrom (1 ) wird gemäß Figur 1 ein Strom von 10 t/h angenommen, bestehend aus reinem 3-Methyl-1-butanol. Strom (1 ) wird mit dem Rückführstrom (7b) vermischt. Bei dem Rückführstrom (7b) handelt es sich um den Sumpfstrom der Kolonne K2 nach Abtrennung des Ausschleusestroms (8). Die Zusammensetzung des Einsatzstoffes (1 ), des Rückführstroms (7b) und des sich aus der Mischung ergebenen Zulaufstroms (2) zum Reaktor R1 sind in Tabelle 4 dargestellt. Wie zu sehen, stellt sich bei den gewählten Verfahrenbedingungen ein Zulaufstrom mit ca. 16 Massen-% Di-(3-methylbutyl)-ether und 82 Massen-% 3-Methyl-1 -butanol.
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Example 4 corresponds to the non-inventive variant shown in Fig. 1. As feed stream (1) is assumed according to Figure 1, a current of 10 t / h, consisting of pure 3-methyl-1-butanol. Stream (1) is mixed with the recycle stream (7b). The recycle stream (7b) is the bottom stream of the column K2 after separation of the discharge stream (8). The composition of the feedstock (1), the recycle stream (7b) and the feed stream (2) resulting from the mixture to the reactor R1 are shown in Table 4. As can be seen, an inlet stream containing about 16% by mass of di (3-methylbutyl) ether and 82% by mass of 3-methyl-1-butanol arises at the chosen process conditions.
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Tabelle 4: Zusammensetzung des Einsatzstoffes (1 ), des Rückführstroms (7b) und des Reaktorzulaufs (2) für Beispiel 4.Table 4: Composition of the feedstock (1), the recycle stream (7b) and the reactor feed (2) for Example 4.
Der Strom (2) wird verdampft, bis auf Reaktionstemperatur aufgeheizt und dampfförmig dem Reaktor R1 zugeführt. Der Reaktor wird bei 275 0C und 0,40 MPa (absolut) betrieben. Bei diesen Reaktionsbedingungen ergibt sich formal ein 3- Methyl-1-butanol-Umsatz von ca. 78 %. Die Zusammensetzung des Reaktoraustrags (4) zeigt Tabelle 5. Neben 3-Methyl-1-buten und seinen Isomeren werden als Nebenprodukte Di-(3-methylbutyl)ether und Hochsieder gebildet. Als Hochsieder wurde exemplarisch die Bildung eines Ci5-Olefins als Folgeprodukt des 3-Methyl-1 -butanols angenommen. Zu beachten ist, dass parallel auch eine Umsetzung des im Strom (2) enthaltenen Di-(3-methylbutyl)-ethers erfolgt. Der Di-(3- methylbutyl)-ether wird anteilig zu 3-Methyl-1-buten und 3-Methyl-1 -butanol gespalten, sodass der Gehalt an Di-(3-methylbutyl)-ether im Reaktoraustrag (4) nur moderat auf ca. 17 Massen-% ansteigt.
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The stream (2) is evaporated, heated up to the reaction temperature and fed in vapor form to the reactor R1. The reactor is operated at 275 ° C. and 0.40 MPa (absolute). Under these reaction conditions, the formal result is a 3-methyl-1-butanol conversion of about 78%. The composition of the reactor effluent (4) is shown in Table 5. In addition to 3-methyl-1-butene and its isomers, di- (3-methylbutyl) ethers and high boilers are formed as by-products. By way of example, the formation of a C 5 -olefin as the by-product of 3-methyl-1-butanol was assumed to be a high boiler. It should be noted that in parallel there is also a conversion of the di (3-methylbutyl) ether contained in stream (2). The di (3-methylbutyl) ether is split proportionally to 3-methyl-1-butene and 3-methyl-1-butanol, so that the content of di- (3-methylbutyl) ether in the reactor effluent (4) only moderately increases to about 17% by mass.
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Tabelle 5: Zusammensetzung des Reaktoraustrags (4) sowie der organischen Phase (4a) und der wässrigen Phase (5) von Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 für Beispiel 4.Table 5: Composition of the reactor effluent (4) and the organic phase (4a) and the aqueous phase (5) of liquid-liquid separator D1 for Example 4.
Der Reaktoraustrag (4) wird vollständig kondensiert, bis auf 45 0C abgekühlt, und dem Flüssig-Flüssig-Abscheider D1 zugeführt. In dem Abscheider D1 wird das Wasser bis auf seine physikalische Löslichkeitsgrenze abgetrennt und als schwere Phase (5) ausgeschleust. Der dann weitestgehend wasserfreie Strom (4a) wird in die Destillationskolonne K2 gefahren. Die Massenströme und die Zusammensetzungen der organischen Phase (4a) und der wässrigen Phase (5) sind in Tabelle 5 aufgeführt. The reactor effluent (4) is completely condensed, cooled to 45 0 C, and fed to the liquid-liquid separator D1. In the separator D1, the water is separated to its physical solubility limit and discharged as a heavy phase (5). The then largely anhydrous stream (4a) is moved to the distillation column K2. The mass flows and the compositions of the organic phase (4a) and the aqueous phase (5) are listed in Table 5.
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Tabelle 6: Zusammensetzung des Destillats (6) und des Sumpfprodukts (7) der Kolonne K2 sowie des Ausschleusestroms (8) für Beispiel 4.Table 6: Composition of the distillate (6) and the bottom product (7) of the column K2 and of the discharge stream (8) for Example 4.
Die organischen Phase (4a) wird flüssig der Kolonne K2 zugeführt. Die Kolonne hat 22 theoretische Stufen und wird bei einem Rücklaufverhältnis von 0,06 und bei einem Druck von 0,40 MPa (absolut) betrieben. Die Zugabe des Zulaufes erfolgt oberhalb Stufe 17, gezählt von oben. Die Kopftemperatur beträgt 51 ,7 0C, die Sumpftemperatur 170,7 0C. Das Kopfprodukt (6) ist 3-Methyl-1 -buten mit einer Reinheit von größer 95 Massen-% 3-Methyl-1-buten, siehe Tabelle 6. Als Nebenkomponenten sind noch die Isomere 2-Methyl-1-buten und 2-Methyl-2-buten, 3-Methyl-1 -butanol sowie Wasser enthalten. Damit stellt das Kopfprodukt gegebenenfalls schon ein Verkaufsprodukt da. Bevorzugt werden aber in weiteren Verfahrensschritten die Nebenkomponenten abgetrennt und das 3-Methyl-1 -buten auf Reinheiten größer 99 Massen-% aufgereinigt.The organic phase (4a) is fed in liquid form to the column K2. The column has 22 theoretical stages and is operated at a reflux ratio of 0.06 and at a pressure of 0.40 MPa (absolute). The addition of the feed takes place above stage 17, counted from above. The top temperature is 51, 7 0 C, the bottom temperature 170.7 0 C. The top product (6) is 3-methyl-1-butene% 3-methyl-1-butene with a purity of greater than 95 mass, see Table 6 As secondary components are also the isomers 2-methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene, 3-methyl-1-butanol and water. Thus, the top product may already be a sales product. However, the secondary components are preferably separated off in further process steps and the 3-methyl-1-butene is purified to purities greater than 99% by mass.
Das Sumpfprodukt (7) der Kolonne K2 besteht überwiegend aus nicht umgesetztem 3-Methyl-1 -butanol (ca. 49 Massen-%) und Di-(3-methylbutyl)-ether (ca. 47 Massen-%). Daneben sind u. a. Hochsieder, Wasser und Methylbutene enthalten. Um eine unerwünschte Aufkonzentherung der Hochsieder im Kreislauf zu vermeiden, wird mit Strom (8) ein kleinerer Teil des Sumpfproduktes (7) abgetrennt und ausgeschleust. Der massenmäßige größere Strom (7b) wird mit dem Einsatzstoff (1 ) vermischt und wieder der Reaktor R1 zugeführt.The bottom product (7) of the column K2 consists predominantly of unreacted 3-methyl-1-butanol (about 49% by mass) and di (3-methylbutyl) ether (about 47% by mass). In addition, high boilers, water and methyl butenes are included. In order to avoid an undesirable Aufkonzentherung the high boilers in the circuit, with stream (8) a smaller part of the bottom product (7) is separated and discharged. The mass larger stream (7b) is mixed with the feed (1) and fed back to the reactor R1.
In Beispiel 4 beträgt die Gesamtausbeute an Methylbutenen - berechnet aus dem Alkoholgehalt in Strom (1 ) und dem Methylbutengehalt in Strom (6) - 96,4 %, die Ausbeute an 3-Methyl-1-buten beträgt 94,2 %. Diese hohen Stoffausbeuten werden erreicht durch Rückführung und Spaltung des nicht umgesetzten Alkohols und des gebildeten Ethers.In Example 4, the total yield of methylbutenes calculated from the alcohol content in stream (1) and the methylbutene content in stream (6) is 96.4%, the yield of 3-methyl-1-butene is 94.2%. These high yields of material are achieved by recycling and cleavage of the unreacted alcohol and the ether formed.
Beispiel 5: Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1 -buten gemäß Figur 4Example 5: Process for the preparation of 3-methyl-1-butene according to FIG. 4
Das Beispiel 5 entspricht der in Fig. 4 dargestellten Variante. Als Zulaufstrom (1 ) wird wieder, analog zu Beispiel 4, ein Strom von 10 t/h angenommen, bestehend aus reinem 3-Methyl-1-butanol. Strom (1 ) und der Rückführstrom (7a) werden der Kolonne K1 zugeführt. Bei dem Rückführstrom (7a) handelt es sich um den Sumpfstrom der Kolonne K2 nach Abtrennung der wässrigen Phase (5) in dem Flüssig-Flüssig-Abscheider D1. Die Zusammensetzung des Einsatzstoffes (1 ) und Rückführstroms (7a) sind in Tabelle 7 dargestellt. Wie zu sehen, enthält der Rückführstrom bei den gewählten Verfahrensbedingungen neben nicht umgesetztem 3-Methyl-1 -butanol im Wesentlichen noch Di-(3-methylbutyl)-ether und Hochsieder. Example 5 corresponds to the variant shown in FIG. As feed stream (1) is again assumed, analogously to Example 4, a current of 10 t / h, consisting of pure 3-methyl-1-butanol. Stream (1) and the recycle stream (7a) are fed to the column K1. The recycle stream (7a) is the bottom stream of the column K2 after separation of the aqueous phase (5) in the liquid-liquid separator D1. The composition of the feedstock (1) and recycle stream (7a) are shown in Table 7. As can be seen, the recycle stream at the selected process conditions in addition to unreacted 3-methyl-1-butanol substantially still di- (3-methylbutyl) ether and high boilers.
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Tabelle 7: Zusammensetzung des Einsatzstoffes (1 ), des Rückführstroms (7a) sowie Destillat (2) und Sumpfprodukt (3) der Kolonne K1 für Beispiel 5.Table 7: Composition of the feedstock (1), the recycle stream (7a) and distillate (2) and bottom product (3) of the column K1 for Example 5.
Die Kolonne K1 in Beispiel 5 dient der Abtrennung und Ausschleusung der im Reaktor R1 gebildeten Hochsieder. Die Kolonne K1 hat 10 theoretische Stufen und wird bei einem Rücklaufverhältnis von 0,07 und bei einem Druck von 0,40 MPa (absolut) betrieben. Die Zugabe von Strom (1 ) und Strom (7a) in die Kolonne erfolgt oberhalb Stufe 9, gezählt von oben. Die Kopftemperatur beträgt 179,2°C, die Sumpftemperatur 195,00C. Der Kopfkondensator wird als Partialkondensator betrieben, das Kopfprodukt (2) wird dampfförmig abgezogen. Das Kopfprodukt (2) enthält ca. 85 Massen-% 3-Methyl-1 -butanol und ca. 13 Massen-% Di-(3-methylbutyl)-ether und ist mit ca. 140 ppm weitestgehend frei von Hochsieder, siehe Tabelle 7. Das Sumpfprodukt (3) der Kolonne K1 besteht überwiegend aus 3-Methyl-1 -butanol (ca. 33 Massen-%), Di-(3-methylbutyl)-ether (ca. 37 Massen-%) sowie Hochsieder (ca. 29 Massen-%).The column K1 in Example 5 is used for separating and discharging the high boilers formed in the reactor R1. The column K1 has 10 theoretical stages and is operated at a reflux ratio of 0.07 and at a pressure of 0.40 MPa (absolute). The addition of stream (1) and stream (7a) into the column takes place above stage 9, counted from above. The head temperature is 179.2 ° C, the bottom temperature 195.0 0 C. The top condenser is operated as a partial condenser, the overhead product (2) is taken off in the vapor. The top product (2) contains about 85% by mass of 3-methyl-1-butanol and about 13% by mass of di (3-methylbutyl) ether and is largely free of high boilers with about 140 ppm, see Table 7 The bottom product (3) of the column K1 consists predominantly of 3-methyl-1-butanol (about 33% by mass), di (3-methylbutyl) ether (about 37% by mass) and high boilers (ca. 29% by mass).
Das Kopfprodukt (2) der Kolonne K1 wird weiter bis auf Reaktionstemperatur aufgeheizt und dampfförmig dem Reaktor R1 zugeführt. Der Reaktor wird bei 282 0C und 0,35 MPa (absolut) betrieben. Bei diesen Reaktionsbedingungen ergibt sich formal ein 3-Methyl-1-butanol-Umsatz von ca. 81 %. Die Zusammensetzung des Reaktoraustrags (4) zeigt Tabelle 8. Neben 3-Methyl-1-buten und seinen Isomeren werden, wie in Beispiel 4, als Nebenprodukte Di-(3-methylbutyl)-ether und Hochsieder (Ci5-Olefine) gebildet. Parallel zu der 3-Methyl-1 -butanol-Spaltung erfolgt wieder die Umsetzung des im Strom (3) enthaltenen Di-(3-methylbutyl)-ethers zu 3-Methyl-1 -buten und 3-Methyl-1 -butanol. Der Gehalt an Di-(3-methylbutyl)-ether im Reaktoraustrag (4) steigt nur moderat auf ca. 13,6 Massen-%. The top product (2) of the column K1 is further heated up to the reaction temperature and fed in vapor form to the reactor R1. The reactor is operated at 282 0 C and 0.35 MPa (absolute). With these reaction conditions results formally a 3-methyl-1-butanol conversion of about 81%. The composition of the reactor effluent (4) is shown in Table 8. In addition to 3-methyl-1-butene and its isomers, as in Example 4, as by-products di- (3-methylbutyl) ether and high boilers (Ci 5 -olefins) are formed. In parallel with the 3-methyl-1-butanol cleavage, the reaction of the di (3-methylbutyl) ether contained in the stream (3) to 3-methyl-1-butene and 3-methyl-1-butanol takes place again. The content of di (3-methylbutyl) ether in the reactor discharge (4) increases only moderately to about 13.6% by mass.
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Tabelle 8: Zusammensetzung des Reaktoraustrags (4), Destillat (6) und Sumpfprodukt (7) der Kolonne K2 sowie der wässrigen Phase (5) von Flüssig- Flüssig-Abscheider D1 für Beispiel 5.Table 8: Composition of the reactor discharge (4), distillate (6) and bottom product (7) of the column K2 and the aqueous phase (5) of liquid-liquid separator D1 for Example 5.
Der Reaktoraustrag (4) wird bei einer Temperatur von 88,6 0C partiell kondensiert und zweiphasig der Kolonne K2 zugeführt. Die Kolonne hat 18 theoretische Stufen und wird bei einem Rücklaufverhältnis von 0,47 und bei einem Druck von 0,30 MPa (absolut) betrieben. Die Zugabe des Zulaufes erfolgt oberhalb Stufe 13, gezählt von oben. Die Kopftemperatur beträgt 53,3 0C, die Sumpftemperatur 119,2 0C. Das Kopfprodukt (6) ist 3-Methyl-1 -buten mit einer Reinheit von größer 96 Massen-% 3-Methyl-1 -buten, siehe Tabelle 8. Als Nebenkomponenten sind noch die Isomere 2- Methyl-2-buten und 2-Methyl-1-buten, 3-Methyl-1-butanol sowie Wasser enthalten.The reactor discharge (4) is partially condensed at a temperature of 88.6 0 C and two-phase fed to the column K2. The column has 18 theoretical stages and is operated at a reflux ratio of 0.47 and at a pressure of 0.30 MPa (absolute). The addition of the feed takes place above stage 13, counted from above. The head temperature is 53.3 0 C, the bottom temperature 119.2 0 C. The top product (6) is 3-methyl-1-butene-butene with a purity of greater than 96% by mass of 3-methyl-1, see Table 8 As minor components are also the isomers 2-methyl-2-butene and 2-methyl-1-butene, 3-methyl-1-butanol and water.
Das Sumpfprodukt (7) der Kolonne K2 besteht überwiegend aus nicht umgesetztem 3-Methyl-1 -butanol (ca. 37 Massen-%), Di-(3-methylbutyl)ether (ca. 30 Massen-%) und Wasser (ca. 33 Massen-%). Daneben sind Hochsieder und Methylbutene enthalten. Strom (7) wird bis auf 40 0C abgekühlt und dem Flüssig-Flüssig- Abscheider D1 zugeführt. In dem Abscheider D1 wird das Wasser bis auf seine physikalische Löslichkeitsgrenze abgetrennt und als schwere Phase (5) ausgeschleust. Der dann weitestgehend wasserfreie Strom wird als Rückführstrom (7a) in die Destillationskolonne K1 gefahren. Die Massenstrom und die Zusammensetzung der organischen Phase (7a) sind in Tabelle 7 und die der wässrigen Phase (5) in Tabelle 8 aufgeführt.The bottom product (7) of the column K2 consists predominantly of unreacted 3-methyl-1-butanol (about 37% by mass), di- (3-methylbutyl) ether (about 30% by mass) and water (ca. 33% by mass). Besides these are high boilers and methylbutenes contain. Stream (7) is cooled to 40 0 C and fed to the liquid-liquid separator D1. In the separator D1, the water is separated to its physical solubility limit and discharged as a heavy phase (5). The then largely anhydrous stream is recycled as recycle stream (7a) in the distillation column K1. The mass flow and the composition of the organic phase (7a) are shown in Table 7 and those of the aqueous phase (5) in Table 8.
In Beispiel 5 beträgt die Gesamtausbeute an Methylbutenen - berechnet aus dem Alkoholgehalt in Strom (1 ) und dem Methylbutengehalt in Strom (6) - 98,7 %, die Ausbeute an 3-Methyl-1-buten beträgt 96,2 %. Diese hohen Stoffausbeuten werden wieder erreicht durch Rückführung und Spaltung des nicht umgesetzten Alkohols und des gebildeten Ethers. Gegenüber Beispiel 4 wird die Stoffeffizienz dadurch merklich gesteigert, dass der Strom (3) vor Ausschleusung durch Destillation in Kolonne K2 deutlich an Wertstoffen 3-Methyl-1 -butanol und Di-(3-methylbutyl)ether abgereichert wird. In Example 5, the total yield of methylbutenes - calculated from the alcohol content in stream (1) and the methylbutene content in stream (6) - is 98.7%, the yield of 3-methyl-1-butene is 96.2%. These high yields of material are again achieved by recycling and cleavage of the unreacted alcohol and the ether formed. Compared to Example 4, the material efficiency is significantly increased by the fact that the stream (3) is significantly depleted before removal by distillation in column K2 recyclables 3-methyl-1-butanol and di (3-methylbutyl) ether.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1 -buten, a) bei welchem ein Einsatzstoff enthaltend 3-Methyl-1 -butanol bereit gestellt wird; b) bei welchem der Einsatzstoff einer katalytischen Dehydratisierung unterworfen wird, wodurch ein Reaktionsprodukt entsteht; c) wobei das Reaktionsprodukt zumindest die folgenden Komponenten enthält: 3-Methyl-1 -buten, Di-(3-methylbutyl)-ether, Wasser und nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanol; d) bei welchem das Reaktionsprodukt durch Destillation und eine Wasserabscheidung durch Phasentrennung in eine Leichtsiederfraktion, in eine Schwersiederfraktion und in eine Wasserfraktion getrennt wird; e) wobei die Leichtsiederfraktion 3-Methyl-1-buten enthält; f) wobei die Schwersiederfraktion zumindest Di-(3-methylbutyl)-ether und nicht umgesetztes 3-Methyl-1 -butanol enthält; g) wobei die Wasserfraktion im Wesentlichen Wasser enthält; h) und bei welchem die Schwersiederfraktion zumindest teilweise in die Dehydratisierung zurückgeführt wird.A process for the preparation of 3-methyl-1-buten, a) in which a feedstock containing 3-methyl-1-butanol is provided; b) in which the feedstock is subjected to catalytic dehydration to form a reaction product; c) wherein the reaction product contains at least the following components: 3-methyl-1-butene, di (3-methylbutyl) ether, water and unreacted 3-methyl-1-butanol; d) in which the reaction product is separated by distillation and a water separation by phase separation in a low boiler fraction, in a high boiler fraction and in a water fraction; e) wherein the low boiler fraction contains 3-methyl-1-butene; f) wherein the high boiler fraction contains at least di (3-methylbutyl) ether and unreacted 3-methyl-1-butanol; g) wherein the water fraction contains substantially water; h) and wherein the high boiler fraction is at least partially recycled to the dehydration.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwersiederfraktion in einen Rückführ-Teil und in einen Ausschleus- Teil geteilt wird, und dass lediglich der Rückführ-Teil in die Dehydratisierung zurückgeführt wird, währenddessen der Ausschleus-Teil aus dem Prozess ausgeschleust wird, wobei der Rückführ-Teil größer ist als der Ausschleus-Teil.2. The method according to claim 1, characterized in that the high boiler fraction is divided into a return part and a discharge part, and that only the return part is returned to the dehydration, during which the discharge part is discharged from the process , wherein the return part is larger than the discharge part.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwersiederfraktion einer Destillation unterzogen wird, mittels welcher im Einsatzstoff enthaltende und/oder bei der Dehydratisierung entstehende, hoch siedende Komponenten aus der Schwersiederfraktion abgetrennt und ausgeschleust werden. 3. The method according to claim 1, characterized in that the high boiler fraction is subjected to a distillation, by means of which contained in the feedstock and / or formed during the dehydration, high-boiling components are separated from the high boiler fraction and discharged.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Destillation der Schwersiederfraktion nach Vermischung mit dem Einsatzstoff durchgeführt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the distillation of the high boiler fraction is carried out after mixing with the feedstock.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Destillation der Schwersiederfraktion bei einem Druck durchgeführt wird, der mindestens 0,05 MPa oberhalb des Betriebsdruckes der Dehydratisierung liegt.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the distillation of the high boiler fraction is carried out at a pressure which is at least 0.05 MPa above the operating pressure of the dehydration.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Destillation der Schwersiederfraktion in einer Destillationskolonne durchgeführt wird, deren Kopfprodukt gasförmig abgezogen und der Dehydratisierung zugeführt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the distillation of the high boiler fraction is carried out in a distillation column whose top product is withdrawn in gaseous form and fed to the dehydration.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kondensationswärme des Kopfproduktes der Destillation der Schwersiederfraktion Prozessdampf erzeugt wird.7. The method according to any one of claims 3 to 6, characterized in that by means of the heat of condensation of the overhead product of the distillation of the high boiler fraction process steam is generated.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Destillation zur Auftrennung des Reaktionsproduktes in Leichtsiederfraktion und Schwersiederfraktion bei einem Druck durchgeführt wird, der mindestens 0,05 MPa unterhalb des Betriebsdruckes der Dehydratisierung liegt.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the distillation for the separation of the reaction product in low-boiling fraction and high-boiling fraction is carried out at a pressure which is at least 0.05 MPa below the operating pressure of the dehydration.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsprodukt zumindest teilweise gasförmig der Destillation zur Auftrennung des Reaktionsproduktes in Leichtsiederfraktion und Schwersiederfraktion zugeführt wird.9. The method according to claim 8, characterized that the reaction product is at least partially supplied in gaseous form to the distillation for separating the reaction product into low boiler fraction and high boiler fraction.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es einem Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1 -butanol nachgeschaltet ist, a) wobei das Verfahren zur Herstellung von 3-Methyl-1 -butanol als letzten Verfahrensschritt eine Destillation beinhaltet, deren Kopfprodukt 3-Methyl-1 - butanol enthält, b) wobei genannte Destillation des Verfahrens zur Herstellung von 3-Methyl-1- butanol bei einem Druck durchgeführt wird, der mindestens 0,05 MPa oberhalb des Betriebsdruckes der Dehydratisierung liegt, c) und wobei das Kopfprodukt der genannten Destillation des Verfahrens zur Herstellung von 3-Methyl-1 -butanol gasförmig abgezogen und sodann als Einsatzstoff der Dehydratisierung zugeführt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it is followed by a process for the preparation of 3-methyl-1-butanol, a) wherein the process for the preparation of 3-methyl-1-butanol as the last process step a (B) where said distillation of the process for producing 3-methyl-1-butanol is carried out at a pressure which is at least 0.05 MPa above the operating pressure of dehydration, c) and wherein the overhead product of the said distillation of the process for the preparation of 3-methyl-1-butanol is withdrawn in gaseous form and then fed as a feedstock for dehydration.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserabscheidung als einfache Phasentrennung in einem Flüssig- Flüssig-Abscheider durchgeführt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the water separation is carried out as a simple phase separation in a liquid-liquid separator.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehydratisierung mit einem Umsatz an 3-Methyl-1-butanol im geraden Durchgang von 50 bis 98 % durchgeführt wird.12. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the dehydration is carried out with a conversion of 3-methyl-1-butanol in the straight pass of 50 to 98%.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Dehydratisierung als Katalysatoren mit Bariumoxid modifizierte γ-Aluminiumoxide verwendet werden. 13. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that are used in the dehydration as catalysts with barium oxide modified γ-aluminum oxides.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehydratisierung in der Gasphase im Temperaturbereich von 250 bis 400 0C und im Druckbereich von 0,15 bis 0,95 MPa durchgeführt wird.14. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the dehydration in the gas phase in the temperature range of 250 to 400 0 C and in the pressure range of 0.15 to 0.95 MPa is performed.
15. Verfahren zur Modifikation von Polypropylen oder Polyethylen unter Verwendung von 3-Methyl-1-buten als Comonomer, dadurch gekennzeichnet, dass das 3- Methyl-1-buten nach einem der vorgenannten Ansprüche hergestellt wurde. 15. A process for the modification of polypropylene or polyethylene using 3-methyl-1-butene as comonomer, characterized in that the 3-methyl-1-butene was prepared according to one of the preceding claims.
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