【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明はガソリン添加剤、イソブチレン製造原
料として有用なメチルターシヤリーブチルエーテ
ル(以下MTBEという)の製造方法に関するも
のである。更に詳しくは、イソブチレンとメタノ
ールを酸性イオン交換樹脂の存在下に反応させて
MTBEを製造する方法に関するものである。
酸性イオン交換樹脂を触媒としてイソブチレン
とメタノールからMTBEを製造することは広く
公知であり、イソブチレン源としては通常エチレ
ン製造工場から副生する炭素数4の炭化水素留分
(C4留分)又はこれから1,3―ブタジエンを除
去したいわゆるスペントBB留分が用いられる。
本発明者らはスペントBB留分を用いてMTBE
の製造方法を検討したところ、触媒として用いた
酸性イオン交換樹脂が予想外に早く失活する事を
見出し、その対策につき鋭意検討した結果、スペ
ントBB留分を水で洗滌した後、該反応に供給し
たところ触媒が長時間活性を維持することを見出
し、本発明を完成した。
すなわち本発明はイソブチレンとメタノールを
酸性イオン交換樹脂の存在下に反応させて
MTBEを製造する方法において、イソブチレン
を含む炭素数4の炭化水素混合物の水洗したもの
を原料として使用することを特徴とするMTBE
の製造方法である。
本発明に用いられる酸性イオン交換樹脂とは強
酸性カチオン交換樹脂であり、ジビニルベンゼン
で架橋したスチレン系スルホン酸樹脂、ホルムア
ルデヒドで架橋したフエノールスルホン酸樹脂等
が代表例として挙げられる。好ましくはマクロポ
ーラス型の樹脂が採用され、具体例としてはデユ
オライトC―26、デユオライトC―20、アンバー
ライトIR―120H、アンバーライト200、アンバー
リスト15、ダウエツクス50―X―4、ダウエツク
スMSC―1(登録商標)等が挙げられる。
本発明でいうイソブチレンを含む炭素数4の炭
化水素混合物の代表例としてはエチレン製造設備
より副生するC4留分からブタジエンを抽出した
残りのいわゆるスペントBB留分、又はこのスペ
ントBB留分から部分的にイソブチレンを除去し
て得られる留分等が挙げられるがこれに限定され
るものではない。
これらスペントBB留分には金属カチオン、ア
ミンが通常数ppm含まれているが、数ppm〜数
10ppmのアセトニトリルも含まれている金属カ
チオン、アミン等による触媒被毒はよく知られて
おり、このような被毒物質の場合、反応器を二つ
以上に区分し、最初の反応器で被毒物質をトラツ
プし、第二反応器以後への影響を無くすことがで
きるし又、失活した第一反応器の触媒は酸処理に
より容易に活性を回復することができるのである
が、アセトニトリルの場合は、被毒が触媒層全域
に広がり前記保護反応器の設置では対処し得な
い。又アセトニトリルで失活した触媒は通常の酸
処理、アルカリ処理ではその活性が回復しないこ
とを見い出し、工業的に重大な問題であつた。
本発明の方法を実施する際の反応条件は水洗し
た原料C4留分を用いる以外は文献記載の公知反
応条件が採用できる。
本発明の方法の水洗を実施する場合、通常C4
炭化水素混合物と水の混合比は1:0.1〜1:10
好ましくは1:0.5〜1:2が採用される。
イソブチレンとメタノールからイオン交換樹脂
の存在下にMTBEを合成する場合、水分が共存
すると触媒の活性を低下させる。従つて、使用す
るメタノールは水を含まないことが望ましい。通
常工業的に得られるメタノールは十分使用でき
る。又、飽和量以下の水分を含むスペントBB留
分も使用することができるが、供給原料中の水分
は1wt%以下が好ましく、0.5wt%以下がさらに
好ましい。
本発明の方法の具体的反応条件としては、圧力
5〜50Kg/cm2、好ましくは10〜30Kg/cm2温度10〜
120℃、好ましくは30〜100℃、メタノール/イソ
ブチレンモル比は0.5〜20、好ましくは1.0〜10が
採用される。
以下本発明につき実施例にてさらに詳しく説明
するが、本発明はこれら実施例のみに限定される
ものではない。
実施例 1
SUS製内径25mmのジヤケツト付反応管に強酸性
イオン交換樹脂触媒デユオライトC―26を400ml
充填した。
ジヤケツトに50℃の温水を流し第1表に示すス
ペントBBをスペントBB対水1:5で水洗したも
の700g/Hとメタノール182g/Hを反応管に供
給し圧力を20Kg/cm2に保つた。反応開始後2時間
目イソブチレン転化率は96.5%、触媒層の最高温
度は102℃を示したがその後600時間反応を継続
し、転化率および触媒層最高温度の観察を続けた
ところ転化率、触媒層最高温度ともほとんど変化
せず活性を持続した。
The present invention relates to a method for producing methyl tert-butyl ether (hereinafter referred to as MTBE), which is useful as a gasoline additive and a raw material for producing isobutylene. More specifically, isobutylene and methanol are reacted in the presence of an acidic ion exchange resin.
The present invention relates to a method for producing MTBE. It is widely known that MTBE can be produced from isobutylene and methanol using an acidic ion exchange resin as a catalyst, and the source of isobutylene is usually a hydrocarbon fraction with a carbon number of 4 (C 4 fraction) produced as a by-product from an ethylene manufacturing plant or from this. A so-called spent BB fraction from which 1,3-butadiene has been removed is used. The present inventors used spent BB fraction to obtain MTBE
When we investigated the production method for the reaction, we found that the acidic ion exchange resin used as a catalyst deactivated earlier than expected.As a result of intensive study on countermeasures, we found that after washing the spent BB fraction with water, we started the reaction. It was discovered that the catalyst maintained its activity for a long time when it was supplied, and the present invention was completed. That is, the present invention involves reacting isobutylene and methanol in the presence of an acidic ion exchange resin.
A method for producing MTBE, characterized in that a water-washed mixture of hydrocarbons having 4 carbon atoms containing isobutylene is used as a raw material.
This is a manufacturing method. The acidic ion exchange resin used in the present invention is a strongly acidic cation exchange resin, and typical examples include styrene sulfonic acid resin crosslinked with divinylbenzene and phenolsulfonic acid resin crosslinked with formaldehyde. Preferably, a macroporous type resin is used, and specific examples include Duolite C-26, Duolite C-20, Amberlyte IR-120H, Amberlyte 200, Amberlyst 15, Dowex 50-X-4, and Dowex MSC-1. (registered trademark), etc. A representative example of the C4 hydrocarbon mixture containing isobutylene as used in the present invention is the so-called spent BB fraction remaining after extracting butadiene from the C 4 fraction by-produced from ethylene production equipment, or a partial fraction from this spent BB fraction. Examples include, but are not limited to, a fraction obtained by removing isobutylene. These spent BB fractions usually contain several ppm of metal cations and amines, but
Catalyst poisoning by metal cations, amines, etc., including 10 ppm of acetonitrile, is well known.In the case of such poisonous substances, the reactor should be divided into two or more, and the first reactor should be poisoned. It is possible to trap the substance and eliminate its influence on the second reactor and beyond, and the deactivated catalyst in the first reactor can be easily restored to activity by acid treatment, but in the case of acetonitrile. In this case, the poisoning spreads throughout the catalyst layer and cannot be dealt with by installing the above-mentioned protective reactor. It was also discovered that the activity of a catalyst deactivated by acetonitrile could not be recovered by ordinary acid or alkali treatment, which was a serious problem industrially. As for the reaction conditions when carrying out the method of the present invention, known reaction conditions described in literature can be employed, except for using a water-washed raw material C 4 fraction. When carrying out the water washing of the method of the invention, usually C 4
The mixing ratio of hydrocarbon mixture and water is 1:0.1 to 1:10
Preferably, the ratio is 1:0.5 to 1:2. When MTBE is synthesized from isobutylene and methanol in the presence of an ion exchange resin, the presence of water reduces the activity of the catalyst. Therefore, it is desirable that the methanol used does not contain water. Methanol, which is usually obtained industrially, can be used satisfactorily. A spent BB fraction containing less than a saturation amount of water can also be used, but the water content in the feedstock is preferably 1 wt% or less, more preferably 0.5 wt% or less. Specific reaction conditions for the method of the present invention include pressure of 5 to 50 kg/cm 2 , preferably 10 to 30 kg/cm 2 and temperature of 10 to 30 kg/cm 2 .
The temperature is 120°C, preferably 30-100°C, and the methanol/isobutylene molar ratio is 0.5-20, preferably 1.0-10. EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 400 ml of strong acidic ion exchange resin catalyst Duolite C-26 was placed in a reaction tube made of SUS with an inner diameter of 25 mm and equipped with a jacket.
Filled. 50℃ hot water was poured into the jacket, and 700g/H of Spent BB shown in Table 1 washed with 1:5 SpentBB to water and 182g/H of methanol were supplied to the reaction tube, and the pressure was maintained at 20Kg/ cm2 . . Two hours after the start of the reaction, the isobutylene conversion rate was 96.5% and the maximum temperature of the catalyst layer was 102°C, but the reaction was continued for 600 hours and the conversion rate and the maximum temperature of the catalyst layer were observed. It maintained its activity with almost no change even at the maximum layer temperature.
【表】
比較例 1
第1表に示した組成のスペントBBを水洗せず
にそのまま使用した以外は実施例1と同一の条件
で反応を行つた。反応開始後2時間のイソブレン
転化率は96.5%、触媒層最高温度は102℃を示し
たが、600時間反応を継続後イソブチレンの転化
率は90%まで低下し、触媒層最高温度も97℃に低
下し、触媒層最高温度を示す位置も反応器の出口
側に移動していた。このことは明らかに触媒の活
性が低下したことを示している。[Table] Comparative Example 1 A reaction was carried out under the same conditions as in Example 1, except that Spent BB having the composition shown in Table 1 was used as it was without being washed with water. Two hours after the start of the reaction, the isobrene conversion rate was 96.5% and the maximum catalyst layer temperature was 102°C, but after continuing the reaction for 600 hours, the isobutylene conversion rate decreased to 90% and the catalyst layer maximum temperature was 97°C. The temperature of the catalyst layer decreased, and the position showing the highest temperature of the catalyst layer also moved to the outlet side of the reactor. This clearly indicates that the activity of the catalyst has decreased.