RU2778127C1 - Method for preparation of methyl (ethyl)-tert-butyl ether - Google Patents

Method for preparation of methyl (ethyl)-tert-butyl ether Download PDF

Info

Publication number
RU2778127C1
RU2778127C1 RU2021134364A RU2021134364A RU2778127C1 RU 2778127 C1 RU2778127 C1 RU 2778127C1 RU 2021134364 A RU2021134364 A RU 2021134364A RU 2021134364 A RU2021134364 A RU 2021134364A RU 2778127 C1 RU2778127 C1 RU 2778127C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
temperature
carried out
tert
isobutylene
Prior art date
Application number
RU2021134364A
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЕВРОХИМ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЕВРОХИМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЕВРОХИМ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2778127C1 publication Critical patent/RU2778127C1/en

Links

Abstract

FIELD: fuel technology.
SUBSTANCE: present invention relates to the production of high-octane additives to gasoline, namely to a method for preparing methyl-tert-butyl ether or ethyl tert-butyl ether. The method consists in the interaction of methanol or ethanol with butane-butylene fraction in the presence of a sulfocationite catalyst in H-form, at elevated temperature and pressure, followed by the release of the target product by rectification. In this case, the process is carried out with pretreatment of the catalyst with steam condensate at a temperature no higher than 40-60°C for 5-10 hours, followed by drying by treatment with butane-butylene fraction at a temperature of 75-77°C to a residual water content of no more than 5, wt. %.
EFFECT: proposed method makes it possible to increase the productivity of the process by increasing the activity and selectivity of the catalyst.
5 cl, 1 tbl, 6 ex

Description

Настоящее изобретение относится к области производства высокооктановых добавок к бензинам, а именно к получению этил-трет-бутилового эфира и метил-трет-бутилового эфира.The present invention relates to the production of high-octane gasoline additives, namely to the production of ethyl tert-butyl ether and methyl tert-butyl ether.

Известен способ получения алкил-трет-алкиловых эфиров или их смесей [RU2456263, опубл. 10.02.2012]. Эфиры получают путем контактирования смесей углеводородов С4, содержащих изобутен, и спирта(ов) С4 с кислыми гетерогенными катализаторами в последовательных прямоточных реакционных зонах при температуре 30-110°С, меньшей в последующей за первой реакционной зоне, с последующим разделением реакционной смеси в ректификационной системе и получением потока, содержащего отработанную фракцию углеводородов С4 в виде дистиллята и целевого продукта в виде кубового потока. Процесс проводят при давлении 0,5-2,5 МПа, обеспечивающем нахождение компонентов в жидкой фазе, мольном соотношении реагентов на входе в первую реакционную зону спирт С4:изобутилен, равном (0,9-1,05):1,0, и объемной скорости подачи сырья не менее 2,5 ч-1 (2,5-10 ч-1), целевой продукт содержит преимущественно алкил-трет-алкиловый(ые) эфир(ы), дистиллят ректификационной системы не содержит в своем составе спирта(ов) С4 и алкил-трет-алкилового(ых) эфира(ов). Конверсия изобутилена достигала 98,4%, содержание эфиров в товарном продукте 98,65% масс.A known method for producing alkyl-tert-alkyl esters or mixtures thereof [RU2456263, publ. February 10, 2012]. Esters are produced by contacting mixtures of C 4 hydrocarbons containing isobutene and C 4 alcohol(s) with acidic heterogeneous catalysts in successive once-through reaction zones at a temperature of 30-110°C, lower in the next after the first reaction zone, followed by separation of the reaction mixture into distillation system and obtaining a stream containing the spent fraction of C 4 hydrocarbons in the form of a distillate and the target product in the form of a bottom stream. The process is carried out at a pressure of 0.5-2.5 MPa, which ensures that the components are in the liquid phase, the molar ratio of reagents at the inlet to the first reaction zone alcohol C 4 : isobutylene, equal to (0.9-1.05): 1.0, and a feed space velocity of at least 2.5 h -1 (2.5-10 h -1 ), the target product contains mainly alkyl-tert-alkyl(s) ether(s), the distillate of the distillation system does not contain alcohol in its composition (s) C 4 and alkyl-tert-alkyl(s) ether(s). The conversion of isobutylene reached 98.4%, the content of esters in the commercial product 98.65% of the mass.

Известен способ получения метил-трет-бутилового эфира и катализатор для его осуществления [CN105536870A, опубл. 04.05.2016]. Способ включает взаимодействие смесей углеводородов С4 и метанола. В качестве катализатора используют макропористую катионообменную смолу, преимущественно марки Amberlyst 15, обработанную H4SiW12O40. Конверсия изобутилена составляла 62,5%.A known method for producing methyl tert-butyl ether and a catalyst for its implementation [CN105536870A, publ. 05/04/2016]. The method includes the interaction of mixtures of C 4 hydrocarbons and methanol. The catalyst used is a macroporous cation exchange resin, preferably Amberlyst 15 brand, treated with H 4 SiW 12 O 40 . The isobutylene conversion was 62.5%.

Наиболее близким по своей технической сути является способ получения метил-трет-бутилового эфира путем взаимодействия метанола с изобутиленсодержащими углеводородами при 60 - 100°С и повышенном давлении в присутствии сульфокатионитного формованного катализатора [RU1707937, опубл. 27.01.2002]. В процессе используют катализатор КУ-2ФПП, предварительно обработанный 5 - 88%-ным водным раствором трет-бутилового спирта при 70 - 90°С и давлении 1-20 атм. Основу данного катализатора составляет сильнокислотный макропористый катионит, являющийся сульфированным сополимером стирола с дивинилбензолом, формованный на полипропилене.The closest in its technical essence is a method for producing methyl tert-butyl ether by reacting methanol with isobutylene-containing hydrocarbons at 60 - 100°C and elevated pressure in the presence of a sulfonic cation exchange molded catalyst [RU1707937, publ. 27.01.2002]. The process uses the catalyst KU-2FPP, pre-treated with 5 - 88% aqueous solution of tert-butyl alcohol at 70 - 90°C and a pressure of 1-20 atm. The basis of this catalyst is a strongly acidic macroporous cation exchanger, which is a sulfonated copolymer of styrene with divinylbenzene, molded on polypropylene.

Недостатком известных способов является применение катализатора с коротким сроком службы, плохой термической стабильностью и механической прочностью в следствие чего снижается его активность.The disadvantage of the known methods is the use of a catalyst with a short service life, poor thermal stability and mechanical strength, as a result of which its activity is reduced.

Цель изобретения заключается в повышении производительности процесса за счет повышения активности и селективности катализатора.The purpose of the invention is to increase the productivity of the process by increasing the activity and selectivity of the catalyst.

Для достижения цели предложен способ получения метил(этил)-трет-бутилового эфира путем взаимодействия метанола (этанола) с бутан-бутиленовой фракцией в присутствии катализатора сульфокатионита в Н-форме, при повышенной температуре и давлении, с последующим выделением целевого продукта ректификацией, процесс проводят с предварительной обработкой катализатора паровым конденсатом при температуре не выше 40-60°С в течении 5-10 часов с последующей сушкой, путем обработки бутан-бутиленовой фракцией при температуре 75-77°С до остаточного содержания воды не более 5% масс.To achieve the goal, a method is proposed for producing methyl (ethyl)-tert-butyl ether by reacting methanol (ethanol) with a butane-butylene fraction in the presence of a sulfonic cation exchanger catalyst in the H-form, at elevated temperature and pressure, followed by isolation of the target product by distillation, the process is carried out with pre-treatment of the catalyst with steam condensate at a temperature not exceeding 40-60°C for 5-10 hours, followed by drying, by processing the butane-butylene fraction at a temperature of 75-77°C to a residual water content of not more than 5% of the mass.

В качестве катализатора используют макропористую смолу на полимерной основе со сферической формой гранул марки Lewatit K 2629, Purolite СТ175, Purolite СТ275.As a catalyst, a polymer-based macroporous resin with a spherical shape of granules of the brand Lewatit K 2629, Purolite CT175, Purolite CT275 is used.

Процесс проводят при мольном соотношении реагентов на входе в первую реакционную зону спирт:изобутилен равном (0,8-1,2):1,0.The process is carried out at a molar ratio of reagents at the entrance to the first reaction zone alcohol:isobutylene equal to (0.8-1.2):1.0.

Процесс осуществляют при давлении 0,8-1,2 МПа, температуре 45-80°С, объемной скорости подачи сырья 2-4 ч-1.The process is carried out at a pressure of 0.8-1.2 MPa, a temperature of 45-80°C, a feed space velocity of 2-4 h -1 .

В качестве бутан-бутиленовой фракции (ББФ) используют фракцию с содержанием изобутилена 15-20% масс., бутадиена не более 0,3% масс.As a butane-butylene fraction (BBF) use a fraction with an isobutylene content of 15-20% wt., butadiene not more than 0.3% wt.

Метанол по ГОСТ 2222-78, этанол по ГОСТ 17299-78.Methanol according to GOST 2222-78, ethanol according to GOST 17299-78.

Паровой конденсат для обработки катализатора получают путем нагревания обессоленной воды.Steam condensate for catalyst treatment is obtained by heating demineralized water.

Для реализации процесса можно использовать один или несколько реакторов, расположенных последовательно или параллельно, и работать либо в периодическом, либо в непрерывном режиме. Преимущественно в производстве используют два реактора, первый работает при более высокой температуре, второй при более низкой.To implement the process, you can use one or more reactors located in series or in parallel, and work either in batch or continuous mode. Two reactors are mainly used in production, the first operates at a higher temperature, the second at a lower one.

Использование заявленного изобретения позволяет повысить производительности процесса за счет повышения активности и селективности катализатора.The use of the claimed invention allows to increase the productivity of the process by increasing the activity and selectivity of the catalyst.

Промышленная применимость предлагаемого способа подтверждается следующими примерами. Эксперименты проводились на пилотной установке.Industrial applicability of the proposed method is confirmed by the following examples. The experiments were carried out on a pilot plant.

Пример 1.Example 1

Синтез метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) проводят в реакторе, снабженном устройством для отвода тепла, выделяющегося в процессе реакции. В реактор загружают катализатор марки Lewatit K 2629, который предварительно обрабатывают паровым конденсатом при температуре 40°С в течении 10 часов, после чего смолу сушат путем обработки бутан-бутиленовой фракцией с содержанием изобутилена 18% масс., бутадиена 0,3% масс. при температуре 75°С до остаточного содержания воды 5% масс.The synthesis of methyl tert-butyl ether (MTBE) is carried out in a reactor equipped with a device for removing the heat generated during the reaction. The reactor is loaded with a catalyst brand Lewatit K 2629, which is pre-treated with steam condensate at a temperature of 40°C for 10 hours, after which the resin is dried by treatment with a butane-butylene fraction containing isobutylene 18% wt., butadiene 0.3% wt. at a temperature of 75°C to a residual water content of 5% of the mass.

В реактор с загруженным катализатором подают 53,57 г/ч бутан-бутиленовой фракции (ББФ), содержащей 18,2% масс. изобутилена, бутадиена не более 0,3% масс. и 6,01 г/ч метанола. Молярное соотношение метанол/изобутилен в реакционной смеси равно 1,091. Объемная скорость подачи сырья в реактор составляет 2,0 ч-1, температура на входе в реактор на уровне 80°С, на выходе из реактора 45°С, давление в реакционной зоне 1,9 МПа. Выходящий из реактора поток направляют в ректификационную колонну эффективностью 28 теоретических тарелок, работающую с флегмовым числом 0,5.53.57 g/h of butane-butylene fraction (BBF) containing 18.2% of the mass is fed into the reactor loaded with catalyst. isobutylene, butadiene not more than 0.3% of the mass. and 6.01 g/h of methanol. The molar ratio of methanol/isobutylene in the reaction mixture is 1.091. The volumetric feed rate of raw materials into the reactor is 2.0 h -1 temperature at the inlet to the reactor at 80°C, at the outlet of the reactor 45°C, the pressure in the reaction zone of 1.9 MPa. The reactor effluent is sent to a distillation column with an efficiency of 28 theoretical plates operating at a reflux ratio of 0.5.

Из куба ректификационной колонны выводят 14,88 г товарного метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), соответствующего требованиям ТУ 38.103704-90 (содержание метанола не более 0,5%).From the bottom of the distillation column, 14.88 g of commercial methyl tert-butyl ether (MTBE) is removed that meets the requirements of TU 38.103704-90 (methanol content is not more than 0.5%).

В условиях проведенного эксперимента конверсия изобутилена составляет 98,2%, отработанная фракция содержит 0,4% изобутилена и менее 0,01% метанола, селективность превращения изобутилена в эфир 98,7%. При испытании катализатора в течение 6 циклов в реакции получения эфира не наблюдалось снижения активности и селективности.Under the conditions of the experiment, the conversion of isobutylene is 98.2%, the spent fraction contains 0.4% isobutylene and less than 0.01% methanol, the selectivity of isobutylene conversion to ether is 98.7%. When testing the catalyst for 6 cycles in the ester production reaction, no decrease in activity and selectivity was observed.

Пример 2.Example 2

Синтез МТБЭ проводят в реакторе, снабженном устройством для отвода тепла, выделяющегося в процессе реакции. В реактор загружают катализатор марки Lewatit K 2629, предварительно обработанный паровым конденсатом при температуре 60°С в течении 5 часов, после чего смолу сушат путем обработки бутан-бутиленовой фракцией с содержанием изобутилена 18% масс., бутадиена 0,3% масс. при температуре 77°С до остаточного содержания воды 5% масс.Synthesis of MTBE is carried out in a reactor equipped with a device for removing heat released during the reaction. The catalyst is loaded into the reactor brand Lewatit K 2629, pre-treated with steam condensate at a temperature of 60°C for 5 hours, after which the resin is dried by treatment with butane-butylene fraction containing isobutylene 18% wt., butadiene 0.3% wt. at a temperature of 77°C to a residual water content of 5% of the mass.

Далее процесс проводят аналогично примеру 1.Further, the process is carried out similarly to example 1.

В условиях проведенного эксперимента конверсия изобутилена составляет 98,6%, отработанная фракция содержит 0,4% изобутилена и менее 0,01% метанола, селективность превращения изобутилена в эфир 99,2%. При испытании катализатора в течение 6 циклов в реакции получения эфира не наблюдалось снижения активности и селективности.Under the conditions of the experiment, the conversion of isobutylene is 98.6%, the spent fraction contains 0.4% isobutylene and less than 0.01% methanol, the selectivity of isobutylene conversion to ether is 99.2%. When testing the catalyst for 6 cycles in the ester production reaction, no decrease in activity and selectivity was observed.

Пример 3.Example 3

Процесс проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что используют макропористую смолу марки Purolite СТ175.The process is carried out analogously to example 1, except that the use of macroporous resin brand Purolite CT175.

В условиях проведенного эксперимента конверсия изобутилена составляет 98,6%, отработанная фракция содержит 0,4% изобутилена и менее 0,01% метанола, селективность превращения изобутилена в эфир 99,1%. При испытании катализатора в течение 6 циклов в реакции получения эфира 2021122821 не наблюдалось снижения активности и селективности.Under the conditions of the experiment, the conversion of isobutylene is 98.6%, the spent fraction contains 0.4% isobutylene and less than 0.01% methanol, the selectivity of isobutylene conversion to ether is 99.1%. When testing the catalyst for 6 cycles in the reaction for obtaining ester 2021122821, no decrease in activity and selectivity was observed.

Пример 4.Example 4

Процесс проводят аналогично примеру 2, за исключением того, что используют макропористую смолу марки Purolite СТ СТ275.The process is carried out analogously to example 2, except that the use of macroporous resin brand Purolite CT CT275.

В условиях проведенного эксперимента конверсия изобутилена составляет 98,8%, отработанная фракция содержит 0,4% изобутилена и менее 0,01% метанола, селективность превращения изобутилена в эфир 99,2%. При испытании катализатора в течение 6 циклов в реакции получения эфира не наблюдалось снижения активности и селективности.Under the conditions of the experiment, the conversion of isobutylene is 98.8%, the waste fraction contains 0.4% isobutylene and less than 0.01% methanol, the selectivity of isobutylene conversion to ether is 99.2%. When testing the catalyst for 6 cycles in the ester production reaction, no decrease in activity and selectivity was observed.

Пример 5.Example 5

Процесс проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что на синтез подают 8,64 г/ч этанола.The process is carried out analogously to example 1, except that the synthesis serves 8.64 g/h of ethanol.

Из куба ректификационной колонны выводят 17,32 г товарного этил-трет-бутилового эфира (ЭТБЭ).17.32 g of commercial ethyl tert-butyl ether (ETBE) are removed from the bottom of the distillation column.

Конверсия изобутилена составляет 98,1%, селективность превращения изобутилена в ЭТБЭ 98,9%. При испытании катализатора в течение 6 циклов в реакции получения эфира не наблюдалось снижения активности и селективности.The conversion of isobutylene is 98.1%, the selectivity of the conversion of isobutylene to ETBE is 98.9%. When testing the catalyst for 6 cycles in the ester production reaction, no decrease in activity and selectivity was observed.

Пример 6 (для сравнения).Example 6 (for comparison).

Процесс проводят аналогично примеру 5, за исключением того, что на синтез в реактор загружают катализатор Lewatit K 2629 без дополнительной обработки.The process is carried out analogously to example 5, except that Lewatit K 2629 catalyst is loaded into the reactor for synthesis without additional processing.

Конверсия изобутилена составляет 93,6%, селективность превращения изобутилена в ЭТБЭ 89,1%. При испытании катализатора в течение 6 циклов в реакции получения эфира не наблюдалось снижения активности и селективности.The conversion of isobutylene is 93.6%, the selectivity of the conversion of isobutylene to ETBE is 89.1%. When testing the catalyst for 6 cycles in the ester production reaction, no decrease in activity and selectivity was observed.

Основные показатели примеров приведены в таблице.The main indicators of the examples are shown in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (5)

1. Способ получения метил(этил)-трет-бутилового эфира путем взаимодействия метанола (этанола) с бутан-бутиленовой фракцией в присутствии катализатора сульфокатионита в Н-форме, при повышенной температуре и давлении, с последующим выделением целевого продукта ректификацией, отличающийся тем, что процесс проводят с предварительной обработкой катализатора паровым конденсатом при температуре не выше 40-60°С в течение 5-10 ч с последующей сушкой путем обработки бутан-бутиленовой фракцией при температуре 75-77°С до остаточного содержания воды не более 5% масс.1. A method for producing methyl (ethyl)-tert-butyl ether by reacting methanol (ethanol) with a butane-butylene fraction in the presence of a sulfonic cation exchanger catalyst in the H-form, at elevated temperature and pressure, followed by isolation of the target product by distillation, characterized in that the process is carried out with pre-treatment of the catalyst with steam condensate at a temperature not exceeding 40-60°C for 5-10 hours, followed by drying by treatment with a butane-butylene fraction at a temperature of 75-77°C to a residual water content of not more than 5 wt%. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют макропористую смолу на полимерной основе со сферической формой гранул марки Lewatit К 2629, Purolite СТ175, Purolite СТ275.2. The method according to p. 1, characterized in that the catalyst used is a polymer-based macroporous resin with a spherical granule shape Lewatit K 2629, Purolite CT175, Purolite CT275. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс проводят при мольном соотношении реагентов на входе в первую реакционную зону спирт:изобутилен, равном (0,8-1,2):1,0.3. The method according to p. 1, characterized in that the process is carried out at a molar ratio of reagents at the inlet to the first reaction zone alcohol:isobutylene, equal to (0.8-1.2):1.0. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс проводят при давлении 0,8-1,2 МПа и температуре 45-80°С.4. The method according to p. 1, characterized in that the process is carried out at a pressure of 0.8-1.2 MPa and a temperature of 45-80°C. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс проводят при объемной скорости подачи сырья 2-4 ч-1.5. The method according to p. 1, characterized in that the process is carried out at a volumetric feed rate of raw materials 2-4 h -1 .
RU2021134364A 2021-11-24 Method for preparation of methyl (ethyl)-tert-butyl ether RU2778127C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778127C1 true RU2778127C1 (en) 2022-08-15

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2121791B (en) * 1982-05-20 1986-06-25 Snam Progetti Process for producing t-butyl alkyl ethers and butene-1
US4978807A (en) * 1989-03-23 1990-12-18 Chemical Research & Licensing Company Method for the preparation of methyl tertiary butyl ether
RU2063957C1 (en) * 1993-04-12 1996-07-20 Научно-производственное предприятие "Ярсинтез" Method of ether synthesis
RU1707937C (en) * 1989-12-14 2002-01-27 Научно-производственное объединение "Ярсинтез"
RU2214388C1 (en) * 2002-04-29 2003-10-20 Открытое акционерное общество "Уралоргсинтез" Method for preparing methyl-tertiary-butyl ester

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2121791B (en) * 1982-05-20 1986-06-25 Snam Progetti Process for producing t-butyl alkyl ethers and butene-1
US4978807A (en) * 1989-03-23 1990-12-18 Chemical Research & Licensing Company Method for the preparation of methyl tertiary butyl ether
RU1707937C (en) * 1989-12-14 2002-01-27 Научно-производственное объединение "Ярсинтез"
RU2063957C1 (en) * 1993-04-12 1996-07-20 Научно-производственное предприятие "Ярсинтез" Method of ether synthesis
RU2214388C1 (en) * 2002-04-29 2003-10-20 Открытое акционерное общество "Уралоргсинтез" Method for preparing methyl-tertiary-butyl ester

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2529893C (en) Process and apparatus for oligomerization in multiple stages with single fractionation column
KR101376185B1 (en) Process for fine purification of 1-butenic streams
Antunes et al. Alkenes oligomerization with resin catalysts
KR101688254B1 (en) Producing isobutene by cracking mtbe
TW200422288A (en) Preparation of butene oligomers and tert-butyl ethers from isobutenic C4 streams
CN101104572A (en) Process for preparing 3-methylbut-1-ene
RU2640578C2 (en) Method of obtaining high-purity isobutene as result of cracking ether of mtbe or etbe and integrated method of obtaining corresponding ether
CA1185273A (en) Process for the preparation of pure tert.-olefins
RU2778127C1 (en) Method for preparation of methyl (ethyl)-tert-butyl ether
RU2744099C1 (en) Method for producing 3-methyl-3-buten-1-ol
JP2001316307A (en) Method for cleaving alkyl tert-alkyl ether to corresponding isoolefin and alkanol
JPS6058894B2 (en) Manufacturing method of tertiary alcohol
EP0075838A1 (en) Process for the preparation of methyl tert-butyl ether
Jayadeokar et al. Absorption of isobutylene in aqueous ethanol and mixed alcohols: cation exchange resins as catalyst
CN101108793A (en) Method of preparing alkyl tert-butyl ether at best temperature control in reactor
TW200418768A (en) Process for preparing tert-butanol by means of reactive rectification
JPH0352826A (en) Preparation of pure c4-c7-tertiary alkene
JP2612194B2 (en) Direct hydration of linear olefins.
JPS6058893B2 (en) Method for producing tertiary alcohol
RU2070553C1 (en) Method of preparing c1-c2-alkyl-tert-c4-c5-alkyl ethers
CN103228599A (en) Production of isoprene from iso-butanol
RU2068838C1 (en) Method of preparing alkyl-tert-alkyl ethers
CN109232156A (en) A method of preparing iso-amylene
RU2070552C1 (en) Method of preparing alkyl-tert-alkyl ethers
RU2029758C1 (en) Process for preparing methyl tert-butyl ether