JPS6366134A - 第三オレフィンの改良方法 - Google Patents

第三オレフィンの改良方法

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JPS6366134A
JPS6366134A JP62174596A JP17459687A JPS6366134A JP S6366134 A JPS6366134 A JP S6366134A JP 62174596 A JP62174596 A JP 62174596A JP 17459687 A JP17459687 A JP 17459687A JP S6366134 A JPS6366134 A JP S6366134A
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    • C07C7/14891Purification; Separation; Use of additives by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound with organic compounds alcohols

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は第三オレフィンをその他のオレフィンおよびジ
オレフィンをも含む流れから抽出する工業的プロセスに
おいて、このような流れをメタノールと反応させて選択
的に第三オレフィンをメチルエーテルに変え、メチルエ
ーテルを蒸溜によつ−3= て分離し、分離したメチルエーテル流をその後酸触媒上
で分解して純粋な第三オレフィンを回収するという改良
に関するものである。より詳細に述べるならばそれは分
離したメチルエーテル流を分解する前に水素化して、ジ
オレフィンから生成した不飽和エーテルを飽和エーテル
に変換する改良に関するものである。本発明はこのよう
な水素化に用いられる好ましい触媒および条件にも関係
する。
イソオレフィンの抽出は工業的にはインオレフィンが選
択的にメタノールと反応して対応するメチルエーテル化
合物を形成することを利用して行われる。エーテルを蒸
溜によって分離した後、エーテルを高温で酸触媒上で分
解することにより純粋なイソオレフィンを再生すること
ができる。たとえばイソブチレンはメチルjert−ブ
チルエーテル(MTBE)を選択的に形成し、残りの軽
C4物質を溜去し、最後にMTBEを分解してメタノー
ルとイソブチレンに戻すことによって混合C4流から抽
出することができる。同様にインアミレンは1eri−
一  4  − アミルメチルエーテルを形成し、その後蒸溜して分解す
ることによってC5流から抽出することができる。
上記の各側では、混合流中のジオレフィンの存在が操作
上の問題となる。ジオレフィンもオレフィンも蒸気分解
および/またはコーキング(coking)の際に生成
し、先行処理、たとえばT)MP(ジメチルホルムアミ
ド)抽出において大部分のジオレフィンの除去後に混合
蒸気中に少量存在する二とがよくある。このようなジオ
レフィンもメタノールと容易に反応し、1箇の二重結合
を含むメチルエーテル化合物(不飽和エーテル)を生成
する。少量でも不飽和エーテルを含むメチルエーテル蒸
気はエーテル分解触媒を速かに汚す。一般的にはこの問
題は、蒸気がエーテル化反応炉に入る前にジエンを選択
的に水素化することによって解決する。
このアプローチにいくつかの欠点をもっている。
第一に過水素化を避けなければならない。これは容易に
は実現されない、なぜならばモノオレフィンが存在する
場合は非常に少量のジエン(1−3%)があるのが普通
だからである。過水素化は所望のモノオレフィン生成物
および水素の損失に通づるのみならず、水素化が発熱性
反応である限り、この状態は潜在的に非常に危険な状態
でもある。その上C4またはC5オレフィン流は通常比
較的多量のメルカプタンを含む。メルカプタンは貴金属
触媒毒として知られている。これらの要因のすべてが一
緒になって、非常に選択的且つ大ざっばな水素化触媒を
用いることを必要とする。最後にこの段階におけるジエ
ンの処理では、オレフィンを含有する全部の流れを水素
化反応炉を通過させることが必要である。これは非常に
大きな、したがって高価な反応炉の使用を必要とする。
本発明は、オレフィン流中にジエンが存在することから
おこる操作上の困難を処理する別法を記載している。発
明によると、ジエンを水素化する代りに、またはエーテ
ル分解触媒の付着物(汚れ)を受は入れる代りに、ジエ
ンをイソオレフィンと共にメタノールと反応せしめ、軽
質、未反応オレフィンの溜去後、生成した不飽和エーテ
ルを水素化する。これは大き過ぎる発熱および潜在的無
制御反応に関する安全性の問題を軽減する。過水素化は
、生成物の無損失および水素の効率的使用を意味するも
のではない。さらに、未反応オレフィンのすべてが溜去
されてしまうから水素化反応炉へ入る生成物の容量は明
らかに少ない:このためずっと小さい、したがってずっ
と安い反応炉ですむ。エーテル生成物中のメルカプタン
レベルが、粗混合オレフィン流中に見出されるメルカプ
タンレベルに比較して著しく低いことが最近発見された
。このため市販の未変形貴金属触媒を使用できる。
本発明の水素化段階は、供給材料中に存在する不飽和1
モルあたり、約1.0〜2.0、好ましくは1.0〜1
.3モルの水素の存在下で約40°C〜200°C1好
ましくは509C〜180℃の温度で行われる。反応は
、液体容量/触媒容量/時間(LIISV)で表現する
立体速度的0.5〜4.OLIISV、 ヨり好ましく
ハ1,0LIISV〜3.OLIISVで行われる。水
素化は気相または=  7  一 液相、より好ましくは液相で、約200 psIg〜5
00psig (14,08〜35.15 kg/cJ
) 、より好ましくは250 pslg 〜350 p
sjg (L7.I3〜24.6kg/cJ)の圧力で
行われる。
水素化段階への供給材料の水分含量は1000 ppm
以下に保つのが好ましく、50ppH以下であるのがよ
り好ましい。これはケトンおよびアルデヒドという不都
合な副産物の生成を弱めるために望ましい。このような
副産物生成の化学は次のようである:不飽和エーテル、
すなイ)ち Me ぎ R11C−CH−C−HR は触媒によって水素異性化がおこりビニルエーテル、ず
なイつち (1)Me RII2 C−C11−C−R が生ずる。これらのビニルエーテルは不飽和ニーチルよ
り水素化がむづかしく、その上容易に加水分解されてケ
トンまたはアルデヒドを生成する、すなわち エノール化 ↓  0 1?112 C−C112−CR 水がしめ出されていればビニルエーテルは水素化される
;さもなければ、それらは一部がケトンまたはアルデヒ
ドになる可能性がある。
どんな水素化触媒でも4使用できる。しかしながら好ま
しい触媒は、触媒的水素化に一般に使用される周期表1
群に属する貴金属触媒およびそれらの酸化物であって、
担体物質、たとえば活性炭素またはアルミナがあっても
なくてもよい。」二記の群に属さない適した触媒は特に
、ラニーニッケルである。触媒は普通二が用いられ、水
素化される出発化合物に対して計算して約0.005〜
約0.2重量%(金属)の量が好ましい。
支持触媒の場合、好ましい支持物質は表面積1.0〜2
00rrf / gm、より好ましくは2..0〜15
0rrf’/gmを有するアルミナである。好ましいア
ルミナはシリカ含有量の低いアルミナで、酸度および異
性化を減らすためにシリカ含有量1%以下がより好まし
い。触媒上に分散する金属の量は0.1〜1.0重量%
が好ましく、 0.1〜0.5重量%がより一層好まし
い。
特に好ましい触媒はアルミナ上のIPP LD−285
0,3%Pd触媒、アルミナ上(7)UCI G−68
0,1%Pd触媒で、最も好ましいのはアルミナ上のカ
ルシカート(Calclcat)B−144SDU O
,5%Pd触媒である。
本発明のエーテル化プロセスの第一段階においては少量
の酸触媒の存在下で第三オレフィンと第一アルコールと
の間に付加が容易におこり、第三エーテルが生成する。
生成した第三エーテルは出発炭化水素混合物の成分とは
沸点において異なり、したがって蒸溜等のような一般的
方法で容易に分離できる。第三オレフィン以外のモノオ
レフィンは不活性飽和炭化水素とほぼ同様に分離される
、なぜならばそれらの第一アルコールとの反応速度は極
めて低いからである。
分離した第三エーテルは気相で、たとえば種々の金属硫
酸塩から成る固体触媒との接触によって第三オレフィン
と第一アルコールとに完全に分解することができる。
このように、本発明の分離過程においては両方の反応が
緩和な条件下で行われるため、高価な装置を使用する必
要がない。その上、両反応において副反応はほんのわづ
かおこるだけであるがら、この反応プロセスは収量が高
く生成物の品質もすぐれているという利点を有する。
本発明のエーテル化段階は既知の方法によって行うこと
ができる。たとえば第三オレフィンおよび第一アルコー
ルを含む炭化水素混合物を、液相を維持するのに十分な
圧力下で、少量の酸触媒の存在下で約70〜150℃の
温度に加熱するとき、第三オレフィンは高収率で第三エ
ーテルに変換する。
エーテル化に用いられる酸触媒は鉱酸、たとえば硫酸、
燐酸、塩酸等;有機ズルフォン酸、たとえばベンゼンズ
ルフォン酸、パラートルエンズルフォン酸等;フリーデ
ルクラフッ触媒、たとえば塩化第一銅、塩化第−鉄部;
水素型イオン交換樹脂等である。
第三オレフィンの反応速度がらみて、液相の使用が好ま
しい。エーテル化に適した第一アルコールとして、C,
〜C4アルコールが使用されるとはいえ、最後に分離さ
れる第三オレフィンの沸点と大きく異なる沸点を有する
アルコールが最も適している。たとえばC4フラクショ
ン中に存在するインブチレンまたはC5フラクション中
に存在するイソアミレンを分離するにはメタノールおよ
びエタノールが適している。前者の場合にはイソブチレ
ンは第三ブチルメチルエーテルまたは第三ブチルエチル
エーテルに変換され、その沸点はそれぞれ55℃および
73℃である。そして生成した第三エーテルの各々は、
エーテルと未反応のC4混合物との沸点の差が大きいた
め、容易に分離される。同様に、イソアミレンは第三ア
ミルメチルエーテル、または第三アミルエチルエーテル
に変換され、その沸点はそれぞれ86℃および101℃
であり、ここでもこれらは沸点の差によって未反応のC
5混合物から容易に分離される。
第三エーテルを未反応の炭化水素混合物から分離した後
、そのエーテルを上述のように上記固体水素化触媒と接
触させる。
存在する不飽和エーテルを水素化して飽和させた後、水
素化生成物を既知のエーテル分解触媒と接触させ、その
生成物を元の第三オレフィンと第一アルコールに分解す
る。このような触媒としては金属硫酸塩触媒、シリカま
たはその他の担体上に支持されたアルミニウム化合物、
変形カチオン交換樹脂触媒等がある。分解段階に適した
反応条件は温度100〜250 ”C1液体容量/触媒
容量/時間(LIISV)で表現した立体速度0,5〜
30の範囲である。条件は、第三エーテルの変換率80
%以上を維持するためにも好都合に選ばれる。本発明は
次の実施例に関してより詳細に説明される。但し次の実
施例は発明の範囲を制限するものではない。
4、好ましい実施例 本発明による不飽和エーテルの水素化において、多数の
好ましい水素化触媒を好ましい条件下で試験した。
使用した実験器具は外径1/2インチ(1,27cm)
(内径0.41インチ(1,04cm))長さ18イン
チ(45,72cm)のステンレス鋼製反応器であった
。熱はホットオイルを反応器をとり巻くジャケットを通
して循環させることによって供給された。供給材料は高
圧ポンプによって供給され、水素は反応器入口に達する
前に供給材料と混合され、マス・フロー・コントローラ
によってコントロールされた。
反応器は逆流(upflov)モードで作動し、反応器
圧力は背圧調節器によってコントロールされた。
典型的実験においては触媒30 ccを使用し、それを
グラスウール栓によって固定した。
反応器流出物を冷却し、ガス抜きをし、集めて毛細管ガ
スクロマトグラフィーを行った。反応器から出るガスは
ウェットテストメーターによって測定し、そのデータを
用いて物質収支計算を行った。
結  果 水素化は、液相で、アルミナ上固体パラジウム触媒で行
った。認められた圧力範囲は200−450psIg(
14,06〜31.64 kg / clIf) 、温
度範囲は40〜200℃であった。 0.3〜4.0の
L HS Vも認められた。
大ていの場合水素は供給材料中にある不飽和のモル%を
基にして20%モルだけ過剰に維持された。
全実験に用いたTAME供給材料は、実際にイソアミレ
ンを含むeatクラッカー流から、それを50重量%の
メタノールと、温度50℃で6時間酸触媒の存在下で反
応させることによって製造され、下記のことを除くと、
商業上工場に見出されるものを代表している。TAME
は重質イソプレンエーテルまたはシクロペンタジェンの
エーテル類を含まない。
この理由は、未反応炭化水素を分離するためのTAME
の実験室的規模は非常に効率的で、重質イソプレンエー
テルおよびシクロペンタジェンエーテルは底に行くから
である。重質イソプレンエーテルの水素化を試験するた
めに、−実験でそれをTAMEに添加した。これを下表
に示す。TAMEの硫黄含量は10 ppmであった。
商売上の供給拐料中の硫黄レベルは10 ppmであっ
た(40 ppmチオフェン、10ppmメルカプタン
)。この差は触媒の性能を変化させないはずである、な
ぜならば供給材料および生成物の分析は同レベルの硫黄
を示しているがらである。これは、硫黄を含有するこの
種の化合物は触媒に高い親和性をもたないことを示して
いる。3種類のTAME 15ガロンバレル(樽)を用
いた各々は少しづつ異なる量の不飽和エーテルを含んで
いた。各バレルのTAMEおよび不飽和エーテル組成を
下に示す。
TAME供給材料分析 −wt% □ TA)IIE          96J    92
.47  94.447軽質イソプレンエーテル   
0.594   0.299   0.347ピベリレ
ンエーテル      、721   2.818  
 2.8741PP LD−265(供給材料乾燥の効
果)最初に試験した触媒はlPP−265であった。こ
の触媒はアルミナ上に分散したパラジウムを0.8%含
む。この触媒は2−4mmの球状に製造される;しかし
ながら実験室的規模の1/2インチ(1,27cm)反
応器に詰めるためにはこれを破砕して+2−18メツシ
ユでふるい分けする必要があった。触媒は、入手したと
きは酸化型である。水素化触媒として使用するとき、酸
化パラジウム上を純粋な水素を80℃で16時間流す(
100ml/m1n)ことによって酸化パラジウムを先
づPd”に還元した。
この触媒で得られた結果を下の1表に示す。
最初の3実験では圧力は300 pslg(21,09
kg/ cJ)LllSVは2であった。実験125[
1O−42015テは圧力は450 psig(31,
84kg/ eシ) 、LIISVは2,5であった。
1表 飽和ピペリ  ビニル    2−ペンタ水分    
    レンエーテ  エーテル   ノンに選択丸駒
No、       ppm    Tη  ルに選択
   に選択    される12580−11−106
   5000    80   31.5     
  G4.2      3.012580−11−1
06  100−200   11.4   40.4
      53.9      4.912500−
42−8   100−200   100   83
.0      11.4      7.41258
0−42015   100−200   100  
 74.5      14.4       [i、
7表かられかるように、供給材料が乾燥している場合、
すなわちtoo−200pp1M水分の場合には所望の
ピペリレンエーテルへの選択性は著しく増大し、所望で
ないビニルエーテルへの選択性は減少する。
乾燥供給物を用いても、実験12560−11−108
に関する場合のように、触媒をあらかじめ湿供給物にさ
らした場合には選択性は良くない。実験12580−4
2015では、供給材料に0.6重量%の重質イソプレ
ンエーテルを加えた。この実験の生成物を分析し、重質
イソプレンエーテルの 100%が水素化されたことが
判明した。これは、軽質および重質不飽和イソプレンエ
ーテル異性体が両方円滑に水素化され、期待される飽和
生成物になることを示している。
カルシカートE−144SDU 、  0.5%Pd/
アルミナ、8X14メツシュ球(873C−080C)
を反応器に装填した(30 cc/ 25.05 g 
)。その触媒上を純粋水素を80℃で16間通す(10
0n+1/ m1n)ことによって触媒を活性化した。
操作中の温度およびLH8Vの範囲を調べた。これらの
全実験において、圧力は一定に300 pslg(21
,09kg/cシ)に保たれ水素流はTAME供給材料
の不飽和のモル%を基にして2096モル過剰に維持さ
れた。スクリーニングの結果を以下の2表に示す。
変換率および選択性に与える温度の影響は下に示す実験
から明らかとなる。スクリーニングしたIPP LD−
285およびUCIGO8E触媒に比較してカルシカー
トE−144SDUの方が性能が良いこともわかる。
UCI G−[18触媒は、表面積支持が非常に低い(
2−5rrl’/gram)アルミナ上0.1%Pdか
ら成る選択的水素化触媒である。
カルシカートE−1448DUを用いると40℃のよう
な低温で、イソプレンエーテルの完全な変換およびピペ
リレンエーテルの非常に完全に近い変換が実現される。
真に印象的なことは、60℃でも所望の飽和ピペリレン
エーテルへの選択性が非常に高いことである(95%)
。40℃では選択性は88%に低下し、一方ビニルエー
テルは14%に増加する。
この緩和な温度条件では、ビニルエーテルを生成する異
性化反応が所望の水素化反応と効果的に競争し得るよう
に見える。
カシルカー) E−1443DUが、飽和ピペリレンエ
ーテルへの選択性に関してIPP LD−2[i5また
はUCIG−68Bのどちらよりもすぐれていることも
2表かられかる。ビニルエーテルへの低い選択性も非常
に重要である、なぜならば水が痕跡量でも存在する場合
、加水分解を受けて2−ペンタノンをりえるのはこれら
化合物であるからである。IPP LD−285触媒が
飽和ピペリレンエーテルに94%もの高い選択性を示し
たとはいえ、これを達成するために必要な条件は相対的
にずっと厳しく、100℃、 LIISV−1であった
。カルシカートE−1443DUは高活性を有するため
60℃という低温で操作可能であり、それでも尚飽和ピ
ペリレンエーテルに対する高い選択性が得られる。
低温で操作可能ということは、触媒のランレングスが著
しく延長することに通ずる。その理由は、触媒が硫黄含
有化合物によって害される速度が温度に依存することが
知られており、また、低温度で始めれば、触媒が徐々に
不活性化されるにつれて温度を上げる余地が残っている
からでもある。
立体速度がカルシカートE−144SDIの性能に与え
る影響も研究した。以下に示す実験はすべて80℃、3
[1[1psig(21,09kg/ cシ)で行われ
た。
インプレン−およびピペリレンエーテルの完全なまたは
完全に近い変換がLH8VI−3で達成される。
立体速度がより大きくなるとビニルエーテルへの選択性
が増加することは驚くにあたらない。これは、生成した
ビニルエーテルが完全に水素化される程長く触媒表面と
接触しないからである。
特許出願代理人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ジオレフィンを含むC_4〜C_7炭化水素混合物
    に存在するC_4〜C_7第三モノオレフィン(1また
    は複数)を分離するための方法であって、上記第三モノ
    オレフィン混合物を酸触媒の存在下で第一アルコールと
    選択的に反応させて第三モノオレフィン(1または複数
    )を第三エーテル(1または複数)に変換し、第三エー
    テル(1または複数)を未反応炭化水素混合物から分離
    して第三エーテル(1または複数)を含む流れを形成し
    、第三エーテル(1または複数)を含む流れを触媒と接
    触させて第三エーテル(1または複数)を第三オレフィ
    ン(1または複数)と第一アルコールに分解することに
    より構成される方法において、第三エーテル(1または
    複数)を含む流れを、その流れを未反応炭化水素混合物
    から分離後、そして分解段階前に水素化して炭化水素混
    合物中に存在するジオレフィンから生成する不飽和エー
    テル(1または複数)を飽和させることから成る改良点
    を持つ、ジオレフィンを含むC_4〜C_7炭化水素混
    合物に存在するC_4〜C_7第三モノオレフィン(1
    または複数)を分離するための方法。 2、第三モノオレフィンがイソブチレンで、第一アルコ
    ールがメタノールである特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 3、第三モノオレフィンがイソアミレンで、第一アルコ
    ールがメタノールである特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 4、水素化触媒がVIII属の貴金属触媒で、供給原料中に
    存在する不飽和1モルあたり、1.0〜2.0モルの水
    素の存在下で温度40℃〜200℃、空間速度0.5L
    HSV〜4.0LHSVで水素化が行われる特許請求の
    範囲第1項記載の方法。 5、水素化触媒が1.0〜200m^2/gmの表面積
    を有するアルミナ上に分散された0.1〜1.0重量パ
    ーセントのVIII属貴金属である特許請求の範囲第4項記
    載の方法。 6、水素化触媒が、約35m^2/gmの表面積を有す
    るアルミナ上の0.5重量パーセントPd触媒である特
    許請求の範囲第4項記載の方法。 7、水素化段階に行く第三エーテル含有の流れが100
    0ppmより少ない水分を含む特許請求の範囲第4項記
    載の方法。 8、水素化段階が、約30〜40m^2/gmの表面積
    を有するアルミナ上の0.5重量パーセントPdから成
    る触媒の存在下で、液相で行われる特許請求の範囲第1
    0項記載の方法。 9、飽和エーテルの存在下で不飽和エーテルを水素化す
    る方法であって、 少量の不飽和エーテルと、大量のC_4〜C_7飽和第
    三エーテルとを含む混合エーテル流をC_4〜C_7炭
    化水素を含む流れから分離する段階と、混合エーテル流
    を、温度40℃〜200℃で、混合エーテル流に存在す
    る不飽和1モルにつき1.0〜2.0モルのH_2の存
    在下で、空間速度0.5〜4.0LHSVで、表面積1
    〜200m^2/gmを有するアルミナ上に分散した0
    .1〜1.0重量パーセントのVIII属貴金属から成る水
    素化触媒と接触させて、C_4〜C_7不飽和エーテル
    を飽和させる段階、 とから成る飽和エーテルの存在下で不飽和エーテルを水
    素化する方法。 10、水素化段階に行く第三エーテル含有供給原料が5
    0ppmより少ない水分を含む特許請求の範囲第7項記
    載の方法。 11、水素化段階に行く第三エーテル含有供給原料が1
    000ppmより少ない水分を含む特許請求の範囲第9
    項記載の方法。 12、水素化段階に行く第三エーテル含有供給原料が5
    0ppmより少ない水分を含む特許請求の範囲第11項
    記載の方法。
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