JPH07206747A - メチル−tert−ブチルエーテルの製造方法 - Google Patents

メチル−tert−ブチルエーテルの製造方法

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JPH07206747A
JPH07206747A JP6314986A JP31498694A JPH07206747A JP H07206747 A JPH07206747 A JP H07206747A JP 6314986 A JP6314986 A JP 6314986A JP 31498694 A JP31498694 A JP 31498694A JP H07206747 A JPH07206747 A JP H07206747A
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tert
butyl alcohol
catalyst
etherification
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チャールズ・ジョセフ・クルーズ
Kyle Lee Preston
カイル・リー・プレストン
Brian Lawrence Benac
ブライアン・ローレンス・ベナク
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 tert−ブチルアルコール(tBA)とメタノ
ール(MeOH)の反応でメチル−tert−ブチルエーテ
ル(MTBE)を製造する方法において、第一の反応帯
域で、tBA1モルに対しMeOH2〜3モルの混合物
をLHSV1〜10で通し;反応生成物を蒸留して、イ
ソブチレン、MeOHおよびMTBEを含む軽質留分を
得て;これを第二の反応帯域で、LHSV1〜10で反
応させる各段階を含むことを特徴とする方法。 【効果】 2段階の反応を総合して、MTBEが高い回
収率で得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、メチル−tert−ブチル
エーテルを製造する方法に関する。より詳細には、本発
明は、tert−ブチルアルコールをメタノールと反応さ
せ、その反応によって形成されたメチル−tert−ブチル
エーテル含有反応生成物混合物を精製する過程で生ずる
留分を利用することを含む上記の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関から出る排気ガスの鉛によって
引き起こされる環境汚染および人間の健康障害に対する
関心が、自動車用ガソリンの配合を見直して鉛含有化合
物を取り除く動機となった。同じオクタン価の無鉛ガソ
リンを製造するために、自動車用ガソリンの配合におい
て、テトラエチル鉛に代えて高オクタン価酸素化炭化水
素化合物を用いてきた。
【0003】多数の酸素化炭化水素化合物が、高いオク
タン価を有することが知られている。特に、メチル−te
rt−ブチルエーテル(MTBE)、エチル−tert−ブチ
ルエーテル(ETBE)、イソプロピル−tert−ブチル
エーテル、tert−アミルメチルエーテル(TAME)お
よびtert−ブチルアルコール(tBA)を工業的に使用
して、自動車用ガソリンのオクタン価を向上している。
第三級炭素原子に隣接する二重結合を有するオレフィン
へのアルコールの接触付加によるこれらのエーテルの製
造は、広く研究されてきた。マクロ網状構造の酸性樹脂
触媒が、この処理方法に好ましい触媒である。
【0004】米国特許第5,243,091号明細書
は、メタノールとtert−ブチルアルコールからメチル−
tert−ブチルエーテルを製造する方法を教示している。
メチル−tert−ブチルエーテルの精製においては、イソ
ブチレンをエーテル化反応帯域の下流で抽出剤として使
用している。また、イソブチレンをメタノールと反応さ
せて、さらなるメチル−tert−ブチルエーテルを得てい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来技術に比べて高い
MTBEの回収水準を提供する、実施しやすい処理方法
が求められている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明においては、tert
−ブチルアルコールをメタノールと反応させてメチル−
tert−ブチルエーテルを製造する。反応は、2個の接触
反応帯域において実施する。
【0007】供給原料は、tert−ブチルアルコール1モ
ルに対しメタノール2〜3モルのモル比の、メタノール
とtert−ブチルアルコールとの混合物を含む。
【0008】原料の全部を、触媒1容量に対し原料1〜
10容量の時間あたり液空間速度で、第一の反応帯域に
通す。第一の反応生成物混合物を分別蒸留して、イソブ
チレン、メタノールおよびメチル−tert−ブチルエーテ
ルを含む第一の軽質留分と、メタノール、tert−ブチル
アルコールおよび水を含む第二の重質留分とを得る。
【0009】第一の軽質留分を、触媒1容量に対し原料
1〜10容量の時間あたり液空間速度で、第二の反応帯
域に通す。第二の反応生成物混合物は、イソブチレン、
メタノール、メチル−tert−ブチルエーテルおよび少量
のtert−ブチルアルコールを含む。この第二の反応生成
物を水洗して、メタノールおよびtert−ブチルアルコー
ルを除去する。メチル−tert−ブチルエーテルを回収す
る。
【0010】メタノールおよびtert−ブチルアルコール
を再循環させて、さらなるメチル−tert−ブチルエーテ
ルを製造する。
【0011】本発明のメチル−tert−ブチルエーテル
(MTBE)の製造方法によると、それぞれがエーテル
化触媒床を有する2個の別々のエーテル化反応帯域が利
用されることが理解される。この目的には、担持された
酸タイプの触媒のような、多様なエーテル化触媒を使用
することができる。好ましい触媒は、ジビニルベンゼン
で架橋されたスルホン化ポリスチレン樹脂のような、ス
ルホン酸樹脂エーテル化触媒である。
【0012】この目的には、いかなる好適な固形樹脂エ
ーテル化触媒を使用してもよい。たとえば、共重合され
たジビニルベンゼンを0.5〜20%含有する、ジビニ
ルベンゼンで架橋されたポリスチレンマトリックスのよ
うな、スルホン化ポリスチレンから本質的になる強酸性
イオン交換樹脂を使用してもよい。この性質の樹脂は、
Dowex(登録商標)50、Dowex M-31、 Nalcite(登録商
標)HCR 、 Amberlyst(登録商標)16およびAmberlyst
15のような種々の商品名のもとで製造され、市販されて
いる。このタイプの触媒の使用は、たとえば米国特許第
4,144,138号明細書に開示されている。
【0013】また、米国特許第2,282,469号明
細書に開示されているような、リン酸を含浸させたけい
そう土、米国特許第4,822,921号明細書に開示
されているような、含浸させたリン酸を上に有する酸化
チタン、または十二タングストリン酸や十二モリブドリ
ン酸のようなヘテロポリ酸を酸化チタンに担持させたも
のを使用してもよい。また、米国特許第4,058,5
76号明細書に開示されているような、ゼオライトまた
はアルミノケイ酸塩ゼオライトを使用してもよい。
【0014】スルホン酸樹脂エーテル化触媒の存在にお
いて、メタノールをtert−ブチルアルコールと反応させ
るときに利用される反応条件は、35〜140℃の反応
温度、0.2〜3.5MPa (30〜500psia)の圧
力、およびエーテル化触媒1容量に対し原料0.5〜2
0容量の時間あたり空間速度を包含する。
【0015】本発明によると、回収処理において得られ
る、第一の軽質留分として扱われる留分であって、メタ
ノール、イソブチレンおよびメチル−tert−ブチルエー
テルを含有する留分を、固形樹脂エーテル化触媒と接触
させて、メタノールおよび残存するイソブチレンのかな
りの部分をメチル−tert−ブチルエーテルに転換する。
【0016】この目的には、上述のような好適な固形樹
脂エーテル化触媒を使用することができる。
【0017】第一の留分は、通常、イソブチレン5〜1
5重量%、メチル−tert−ブチルエーテル70〜80重
量%およびメタノール10〜20重量%を含有するであ
ろう。
【0018】第二の留分は、通常、メタノール40〜6
0重量%、tert−ブチルアルコール20〜40重量%、
水15〜35重量%およびメチル−tert−ブチルエーテ
ル1重量%未満を含有するであろう。
【0019】第二のエーテル化反応帯域において、たと
えば35〜130℃の温度、0.2〜3.5MPa (30
〜500psia)の圧力、およびエーテル化触媒1容量に
対し第一の留分1〜10容量の時間あたり液空間速度を
含む転換条件のもと、第一の留分を固形樹脂エーテル化
触媒と接触させる。その結果、通常はイソブチレン1〜
10重量%、メチル−tert−ブチルエーテル75〜90
重量%およびメタノール5〜15重量%を含有する第二
の反応生成物混合物が形成される。
【0020】過剰モルのメタノール、たとえばtert−ブ
チルアルコール1モルに対し1.1〜3モルのメタノー
ルが第一および第二のエーテル化反応帯域に存在するよ
う、供給原料であるメタノールおよびtert−ブチルアル
コールの流量を調整する。第二のエーテル化帯域中のメ
タノールおよびイソブチレンは、第一のエーテル化帯域
の生成物中の未反応物である。第一のエーテル化帯域に
は、イソブチレン1モルに対しメタノール2〜3モルの
モル比を与えることが好ましい。これは、メタノールを
過剰に再生することなく、イソブチレン1モルに対しメ
タノール1.1〜2モルの過剰モルを第二のエーテル化
反応帯域に与えることになる。
【0021】第一のエーテル化反応帯域において、メタ
ノールはtert−ブチルアルコールとの間で発熱反応し、
第二のエーテル化帯域において、メタノールはイソブチ
レンと反応してメチル−tert−ブチルエーテルを形成
し、このメチル−tert−ブチルエーテルが、エーテル化
反応帯域から排出されてメチル−tert−ブチルエーテル
(MTBE)蒸留帯域に送られる反応生成物中に含有さ
れる。
【0022】具体例として、固形のエーテル化触媒がAm
berlyst 15のようなスルホン酸樹脂であり、第一のエー
テル化反応帯域に供給される原料混合物中のtert−ブチ
ルアルコールに対するメタノールのモル比が、tert−ブ
チルアルコール1モルに対しメタノール2.0モルであ
り、触媒1容量に対する原料混合物2.0容量の時間あ
たり液空間速度で反応を110℃で実施するならば、第
一のエーテル化反応生成物は、以下の表に示す割合の組
成を有することができる。
【0023】
【表1】
【0024】第一のMTBE蒸留帯域に供給した第一の
エーテル化反応生成物を、その中で、30〜100℃、
より好ましくは40〜80℃の液還流温度、80〜11
5℃、より好ましくは95〜105℃のリボイラー温
度、および0.1〜0.4MPa(15〜60psia)の圧
力を含む蒸留条件のもとで分別蒸留する。このとき、蒸
留条件は、エーテル化反応生成物中のMTBEの実質的
に全部が、第一の蒸留帯域から塔頂を経て取り出される
ような条件を選択する。結果として、蒸留帯域から塔頂
を経て取り出された第一の留分は、イソブチレンの実質
的に全部、およびメチル−tert−ブチルエーテルの実質
的に全部、ならびに第一の蒸留帯域に供給されたメタノ
ールのいくらかを含むであろう。第一のMTBE蒸留帯
域から排出された第二の重質留分は、メタノール、tert
−ブチルアルコールおよび水を含むであろう。
【0025】通常、第二のエーテル化帯域でのMTBE
への転換率は、イソブチレンを基準にして、30〜60
モル%に達するであろう。
【0026】第二の反応生成物混合物が形成される。典
型的な第二の反応生成物混合物の組成は、次のとおりで
ある。
【0027】
【表2】
【0028】通常、第二の反応生成物混合物を溶媒で抽
出して、メタノールおよびtert−ブチルアルコールを除
去する。
【0029】メタノール溶媒抽出帯域には、抽出原料混
合物1部に対し水0.1〜0.3部、より好ましくは抽
出原料混合物1部に対し水0.1〜0.2部の時間あた
り比率を含む、向流溶媒抽出のための溶媒抽出条件を設
定する。設定する抽出条件は、20〜60℃、より好ま
しくは30〜40℃の温度、および0.3〜3.4MPa
(50〜500psia)、より好ましくは0.3〜1.0
MPa (50〜150psia)の圧力を包含することが好適
である。
【0030】結果として、イソブチレン、メチル−tert
−ブチルエーテルおよび少量の水を含むラフィネートが
形成される。また、メタノール、水および少量のメチル
−tert−ブチルエーテルを含む抽出物が形成される。
【0031】好ましい実施態様においては、ラフィネー
トを第二のMTBE蒸留帯域に通して、イソブチレンお
よび水を含む第三の軽質留分と、本質的にメチル−tert
−ブチルエーテルからなる第四の重質留分とを製造す
る。
【0032】
【発明の効果】間に蒸留段階を挿入した2段階の反応を
組み合わせる本発明の方法によって、tert−ブチルアル
コールとメタノールを出発物質として用いて、MTBE
を高い回収率で得ることができる。
【0033】
【実施例】以下の実施例によって、本発明を詳述する。
【0034】実施例1〜4 Amberlyst 15酸性樹脂触媒をメタノール中に2日間浸漬
した。浸漬した触媒の25ml分を、第一の上昇流式管状
反応器に仕込んだ。浸漬した触媒の別の25ml分を、第
二の上昇流式管状反応器に仕込んだ。
【0035】メタノールおよびtert−ブチルアルコール
を含む供給原料を、tert−ブチルアルコール1モルに対
しメタノール2〜3モルのモル比で、第一の反応器に供
給した。第一の反応器の生成物を分別蒸留して、本質的
に全部のメチル−tert−ブチルエーテルを塔頂から回収
し、第二の反応器に通した。反応器圧力は1.48MPa
(214.7psia)であった。
【0036】表3に示す組成の供給物を、表4に示すL
HSVにより、表4に示す反応温度で第二の反応器に通
したところ、イソブチレンの転換率は表4のとおりであ
った。また、各実施例におけるイソブチレンのMTBE
への選択率は、表5に示す範囲であった。
【0037】
【表3】
【0038】
【表4】
【0039】
【表5】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カイル・リー・プレストン アメリカ合衆国、テキサス 77642、ポー ト・アーサー、ラットガーズ・ストリート 3829 (72)発明者 ブライアン・ローレンス・ベナク アメリカ合衆国、テキサス 78666、サ ン・マーコス、ニコルス 104

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 tert−ブチルアルコールをメタノールと
    反応させてメチル−tert−ブチルエーテルを製造する方
    法において、 a)メタノールおよびtert−ブチルアルコールを、tert
    −ブチルアルコール1モルに対しメタノール2〜3モル
    のモル比で含む原料混合物を、エーテル化条件のもと、
    触媒1容量に対し原料混合物1〜10容量の時間あたり
    液空間速度で、エーテル化触媒を含む第一のエーテル化
    反応帯域に通して、第一の反応生成物混合物を形成し; b)第一の反応生成物混合物を蒸留帯域に通し、イソブ
    チレン、メタノールおよびメチル−tert−ブチルエーテ
    ルを含む第一の軽質留分と、メタノール、tert−ブチル
    アルコールおよび水を含む第二の重質留分とに分別し; c)第一の軽質留分を、エーテル化条件のもと、触媒1
    容量に対し原料混合物1〜10容量の時間あたり液空間
    速度で、エーテル化触媒を含む第二のエーテル化反応帯
    域に通して、第二の反応生成物混合物を形成する各段階
    を含むことを特徴とする方法。
JP6314986A 1993-12-21 1994-12-19 メチル−tert−ブチルエーテルの製造方法 Pending JPH07206747A (ja)

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US08/170,849 US5387721A (en) 1993-12-21 1993-12-21 Methyl tertiary butyl ether process
US08/170849 1993-12-21

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