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DE10118634A1 - Propene production from mixture, comprising ethylene, hexenes, other olefins and optionally other inert hydrocarbons,contacted with a metathesis catalyst at high temperature - Google Patents

Propene production from mixture, comprising ethylene, hexenes, other olefins and optionally other inert hydrocarbons,contacted with a metathesis catalyst at high temperature

Info

Publication number
DE10118634A1
DE10118634A1 DE2001118634 DE10118634A DE10118634A1 DE 10118634 A1 DE10118634 A1 DE 10118634A1 DE 2001118634 DE2001118634 DE 2001118634 DE 10118634 A DE10118634 A DE 10118634A DE 10118634 A1 DE10118634 A1 DE 10118634A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metathesis
ethylene
butadiene
streams
propylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2001118634
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Roeper
Juergen Stephan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DE2001118634 priority Critical patent/DE10118634A1/en
Priority to PCT/EP2002/003828 priority patent/WO2002083609A1/en
Priority to EP02745221A priority patent/EP1379489A1/en
Priority to US10/474,343 priority patent/US20040138512A1/en
Publication of DE10118634A1 publication Critical patent/DE10118634A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/32Selective hydrogenation of the diolefin or acetylene compounds
    • C10G45/34Selective hydrogenation of the diolefin or acetylene compounds characterised by the catalyst used
    • C10G45/40Selective hydrogenation of the diolefin or acetylene compounds characterised by the catalyst used containing platinum group metals or compounds thereof

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Production of propene (Pr) from a mixture (M1) that comprises: (1) ethylene (E); (2) hexenes (H); (3) other olefins (K1a); and (4) optionally other inert hydrocarbons (K1b). The mixture is contacted with a metathesis catalyst (MC) at 20-350 deg C. Production of propene from a mixture (M1) that comprises: (1) ethylene (E); (2) hexenes (H); (3) other olefins (K1a); and (4) optionally other inert hydrocarbons (K1b). The mixture is contacted with a metathesis catalyst (MC) at 20-350 deg C. The mixture (M1) has: (i) a molar proportion of the sum of 2-hexene (H2) and 3-hexene (H3) in (H) of 4-99:1; (ii) a molar ratio of (E) to the sum of (H) and (K1a) of 1-100:1; and (iii) a ratio of (H2) to (H3) of at least 2:1, as long as (H3) is not simultaneously isomerized to increase the (H2) proportion correspondingly.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flexiblen Produktion von Olefinen, inbesondere von reinen C3-/C4-/C5- und C6-Olefinströmen aus Steamcracker- und/oder FCC-C4-Strömen, da­ durch gekennzeichnet, daß folgende Verfahrenssequenz durchlaufen wird:
The invention relates to a process for the flexible production of olefins, in particular pure C 3 - / C 4 - / C 5 - and C 6 -olefin streams from steam cracker and / or FCC-C 4 streams, characterized in that the following process sequence is run through:

  • - Selektivhydrierung oder Extraktion von Butadien in Roh-C4-Schnitt mit nachgeschalteter Selektivhydrierung, mit Hilfe derer das Isomerengleichgewicht zwischen 1-Buten und 2- Buten-Verhältnis eingestellt werden kann,Selective hydrogenation or extraction of butadiene in crude C 4 cut with subsequent selective hydrogenation, with the aid of which the isomer equilibrium between 1-butene and 2-butene ratio can be adjusted,
  • - Abtrennung von Isobuten aus dem verbleibenden C4-Strom durch chemische, physika­ lisch-chemische oder physikalische Methoden, ggf. zu dessen Reingewinnung,Separation of isobutene from the remaining C 4 stream by chemical, physico-chemical or physical methods, if necessary for its purification,
  • - Reinigung des so erhaltenen C4-Stroms an Adsorbermaterialien zur Entfernung von Ka­ talysatorgiften,- purification of the C 4 stream thus obtained on adsorber materials to remove catalyst poisons,
  • - Metathese des so erhaltenen C4-Stroms, ggf. unter Einsatz von Ethylen, zur Herstellung hochreiner C3-/C5-/C6-Olefinströme, welche direkt als solche weiterverarbeitet werden können.- Metathesis of the C 4 stream thus obtained, if appropriate using ethylene, for the production of high-purity C 3 / C 5 / C 6 olefin streams which can be further processed directly as such.
  • - Metathese der erhaltenen C6- und/oder C5-Stromes unter isomerisierenden Bedingungen unter Einsatz von Ethen, um so weiteres Propen zu gewinnen- Metathesis of the C 6 and / or C 5 streams obtained under isomerizing conditions using ethene in order to obtain further propene

Der Vorteil der beschriebenen Verfahrenssequenz liegt in der Flexibilisierung der Austrags­ ströme von Steamcrackern und FCC-Einheiten dahingehend, daß die Wertschöpfung der als Nebenausbeute anfallenden C4-Ströme je nach Marktlage und Bedarf optimiert werden kann. Insbesondere ist es mit dem letzten Schritt möglich, das Verhältnis der Koppelpro­ dukte Propen und 3-Hexen, welches in der ersten Metathesestufe durch das im Feed vor­ herrschende 1-Buten/2-Butenverhältnis bestimmt wird, weiter in Richtung des wertvollen Propens zu führen.The advantage of the process sequence described lies in the flexibility of the discharge streams from steam crackers and FCC units in such a way that the added value of the C 4 streams which are produced as a secondary yield can be optimized depending on the market situation and needs. In particular, with the last step it is possible to continue the ratio of the coupling products propene and 3-hexene, which is determined in the first metathesis stage by the 1-butene / 2-butene ratio prevailing in the feed, in the direction of the valuable propene.

Grundlagen und HintergründeBasics and background

Steamcracker stellen die Hauptquelle für petrochemische Basischemikalien, wie Ethylen, Propylen, C4-Olefine und höhere Kohlenwasserstoffe dar. Beim Crackprozeß ist es notwen­ dig, große Energiemengen bei hohen Temperaturen in einer Zeitspanne zu übertragen, die einerseits zwar ausreicht, die Spaltung durchzuführen, andererseits aber eine Weiterreaktion der Spaltprodukte nicht zuläßt. Bei der Spaltung von Kohlenwasserstoffen wird die Ausbeute an Ethylen und Propylen daher im wesentlichen durch die
Steam crackers are the main source of petrochemical basic chemicals such as ethylene, propylene, C 4 -olefins and higher hydrocarbons. In the cracking process, it is necessary to transfer large amounts of energy at high temperatures in a time period which is sufficient on the one hand to carry out the cleavage and on the other hand but does not allow a further reaction of the fission products. When hydrocarbons are split, the yield of ethylene and propylene is therefore essentially determined by the

  • - Art der eingesetzten Kohlenwasserstoffe (Naphtha, Ethan, LPG, Gasöl, o. ä.),- type of hydrocarbons used (naphtha, ethane, LPG, gas oil, etc.),
  • - Spalttemperatur,- cracking temperature,
  • - Verweilzeit - dwell  
  • - und die Partialdrücke der jeweiligen Kohlenwasserstoffe- and the partial pressures of the respective hydrocarbons

bestimmt.certainly.

Die höchste Ausbeute an Ethylen und Propylen wird bei Spalttemperaturen zwischen 800 und 850°C und Verweilzeiten von 0.2 bis 0.5 s erzielt. Hauptprodukt ist in diesem Bereich stets Ethylen, wobei das C3/C2-Austragsverhältnis von ca. 0.5 bis 0.7 durch Variation der Crack-Bedingungen in geringem Ausmaß erhöht werden kann. Weltweit steigt der Bedarf an Propylen rascher an als der von Ethylen. Dies hat u. a. zur Folge, daß Verfahren zur Downstream-Verwertung der höheren, beim Crackprozeß gebildeten Kohlenwasserstoffe, wie z. B. C4, in Hinblick auf die Optimierung der Propylenausbeute stark an Bedeutung ge­ winnen. Mithilfe der Metathesereaktion von Raffinat II und Ethylen gelingt es beispielsweise, das Austragsverhältnis Propylen zu Ethylen von standardmäßig 0.5 bis 0.7 auf Werte über 1 zu erhöhen. Die Wirtschaftlichkeit einer derartigen Metathesestufe hängt neben der Verfüg­ barkeit von C4-Olefinen in erster Linie von der Preisdifferenz zwischen Ethylen und Propylen ab und ist nicht zu jeder Zeit gewährleistet.The highest yield of ethylene and propylene is achieved at gap temperatures between 800 and 850 ° C and residence times of 0.2 to 0.5 s. The main product in this area is always ethylene, whereby the C 3 / C 2 discharge ratio can be increased to a small extent from about 0.5 to 0.7 by varying the cracking conditions. Worldwide, the demand for propylene is growing faster than for ethylene. One of the consequences of this is that processes for the downstream utilization of the higher hydrocarbons formed in the cracking process, such as, for. B. C 4 , in terms of optimizing the propylene yield ge gain significant. With the metathesis reaction of raffinate II and ethylene, for example, the discharge ratio of propylene to ethylene can be increased from 0.5 to 0.7 as standard to values above 1. In addition to the availability of C 4 olefins, the economy of such a metathesis stage depends primarily on the price difference between ethylene and propylene and is not guaranteed at all times.

In bekannten Verfahren nach Stand der Technik kann der Olefinaustrag eines Steamcra­ ckers oder einer FCC-Einheit je nach Bedarf ohne bauliche bzw. prozeßtechnische Verände­ rung bedarfsgerecht so gesteuert werden, daß
In known methods according to the prior art, the olefin discharge from a steam cracker or an FCC unit can be controlled as required without structural or process engineering changes so that

  • - die Propylenausbeute bei reduziertem Austrag an funktionalisierbaren C5/C6-Olefinen durch einen hohen 2-Butengehalt im Feed und gezielte Zudosierung von Ethylen erhöht wird,- The propylene yield with reduced discharge of functionalizable C5 / C6 olefins increased by a high 2-butene content in the feed and targeted addition of ethylene becomes,

oderor

  • - die Ausbeute an funktionalisierbaren C5/C6-Olefinen auf Kosten einer geringeren Pro­ pylenausbeute durch einen hohen 1-Butengehalt im Feed ohne Zusatz hochpreisigen Ethylens optimiert wird,the yield of functionalizable C 5 / C 6 olefins is optimized at the expense of a lower propylene yield by a high 1-butene content in the feed without the addition of high-priced ethylene,

oderor

  • - eine beliebige zwischen den beiden beschriebenen Fahrweisen liegende Variante durchgeführt wird.- Any variant lying between the two described modes of operation is carried out.

Bei den bislang bekannten Verfahren wird die maximal mögliche Ausbeute an Propylen durch die 2-Butenkonzentration im Feed bestimmt.In the processes known to date, the maximum possible yield of propylene determined by the 2-butene concentration in the feed.

Da insbesondere im Falle von Steamcrackerströmen die Butadienselektivhydrierung ange­ wendet wird, um Butadien aus dem Feedstrom zu entfernen, sind die Verfahren limitiert be­ züglich des maximal möglichen Propylenoutputs, da eine Maximierung des 2-Butens nur bis zu gewissen Grenzen möglich ist, ohne eine Überhydrierung des Butadiens zu reaktions inerten Butanen erreichen. Since the butadiene selective hydrogenation is particularly useful in the case of steam cracker streams is used to remove butadiene from the feed stream, the processes are limited regarding the maximum possible propylene output, since maximizing 2-butene only up to is possible to certain limits without over-hydrogenating the butadiene reach inert butanes.  

In beiden Betriebsweisen fällt derart in größeren oder kleineren Mengen eine reine Penten- und/oder Hexen-Olefinfraktion an, die entweder als kostengünstige, alternative Rohstoffba­ sis für Weichmacher- oder Tensidalkohole eingesetzt werden kann oder, wie im erfindungs­ gemässen Verfahren unter isomerisierenden Bedingugen zu weiterem Propylen umgesetzt werden kann.In both modes of operation, a pure pension and / or hexene olefin fraction, either as an inexpensive, alternative raw material ba sis can be used for plasticizer or surfactant alcohols, or as in the invention implemented according to the process under isomerizing conditions to further propylene can be.

Um die für den abschließenden Verfahrensschritt Metathese optimierte Zusammensetzung des C4-Feedstocks zu gewährleisten, wird der Roh-C4-Strom im erfindungsgemäßen Verfah­ ren vorzugsweise durch die Kombination folgender Verfahrensschritte verarbeitet:
In order to ensure the composition of the C 4 feedstock optimized for the final method step metathesis, the raw C 4 stream is preferably processed in the process according to the invention by the combination of the following process steps:

  • 1. Selektivhydrierung von Roh-C4-Schnitt zur Entfernung von 1,3-Butadien, 1,2-Butadien, 1- Butin (Ethylacetylen) und Butenin (Vinylacetylen), bzw. Butadienextraktion mit nachfol­ gender Selektivhydrierung zur Entfernung von Restmengen an 1,3-Butadien, 1,2- Butadien, 1-Butin (Ethylacetylen) und Butenin (Vinylacetylen), wobei jeweils im Verfah­ rensschritt Selektivhydrierung das je nach Bedarf an C5-/C5-/C6-Olefinaustrag für den je­ weiligen Metatheseschritt optimierte Molverhältnis 1-Buten zu 2-Buten eingestellt wird,1. Selective hydrogenation of crude C 4 cut to remove 1,3-butadiene, 1,2-butadiene, 1-butyne (ethyl acetylene) and butenine (vinyl acetylene), or butadiene extraction with subsequent selective hydrogenation to remove residual amounts of 1 , 3-butadiene, 1,2-butadiene, 1-butyne (ethyl acetylene) and butenine (vinyl acetylene), in each case in the selective hydrogenation process step depending on the need for C 5 - / C 5 - / C 6 -olefin discharge for the particular one Metathesis step optimized molar ratio 1-butene to 2-butene is set,
  • 2. Isobuten-Abtrennung aus dem so erhaltenen Raffinat I-Strom, vorzugsweise via Verethe­ rung mit Alkoholen oder Hydratisierung, mittels sauerkatalysierter selektiver Dimerisie­ rung, Oligomerisierung oder Polymerisation von Isobuten, destillativ mittels einer sog. Deisobutenizer-Kolonne oder durch physikalische Adsorption, ggf. zur Reingewinnung von Isobuten2. Separation of isobutene from the raffinate I stream thus obtained, preferably via Verethe tion with alcohols or hydration, using acid-catalyzed selective dimerization tion, oligomerization or polymerization of isobutene, by distillation using a so-called. Deisobutenizer column or by physical adsorption, if necessary for the purification of isobutene
  • 3. Reinigung des hierbei erhaltenen Raffinat II-Stroms an Adsorbermaterialien zur Abtren­ nung von Oxygenaten, Schwefelverbindungen, Wasser, Chloriden und sonstige den nachfolgenden Verfahrensschritt Metathese störende Nebenkomponenten sowie3. Purification of the raffinate II stream obtained in this way on adsorber materials for removal tion of oxygenates, sulfur compounds, water, chlorides and other substances subsequent process step metathesis disruptive secondary components as well
  • 4. einstufige Metathesereaktion, ggf. unter Einspeisung von Ethylen, zur flexibel steuerbaren Produktion reiner C3-, C5- und C6-Olefinströme4. one-stage metathesis reaction, possibly with ethylene feed, for the flexibly controllable production of pure C 3 , C 5 and C 6 olefin streams
  • 5. Einleiten des erhaltenen C6 und/oder C5-Olefinstroms unter Zugabe von Ethen in eine weitere Metathesestufe unter isomerisierenden Bedingungen sowie Abtrennung des pro­ duzierten Propylens und ggf. Rückführung der nicht umgesetzten Olefine, entweder in die erste oder wahlweise in die zweite, isomerisierende Stufe.5. Introducing the C 6 and / or C 5 olefin stream obtained with the addition of ethene into a further metathesis stage under isomerizing conditions, and separating off the propylene produced and, if appropriate, recycling the unreacted olefins, either into the first or optionally into the second, isomerizing stage.

Nicht beschrieben ist bislang ein Verfahren, dessen Flexibilität es gestattet, den gesamten 3-Hexenausstoss zusätzlich in Propylen umzuwandeln. Da die Verwertung von 3-Hexen je nach Marktlage verschieden gross sein kann und gleichzeitig grosser Bedarf an Propylen bestehen kann, ist ein Verfahren wünschenswert, das es gestattet, auch den gesamten C6- und/oder C5-Olefinausstoss in Richtung Propylen umzuwandeln. Die Aufgabe wird erfin­ dungsgemäss durch das nach folgend beschriebene Verfahren gelöst:
Nachfolgend werden die einzelnen Verfahrensschritte näher beschrieben.
So far, a process has not been described whose flexibility allows the entire 3-hexene output to be additionally converted into propylene. Since the utilization of 3-hexene can vary in size depending on the market situation and, at the same time, there can be a great need for propylene, a process is desirable which allows the total C 6 and / or C5 olefin output to be converted to propylene. The object is achieved according to the invention by the method described below:
The individual process steps are described in more detail below.

Zu 1.) Selektivhydrierung von Roh-C4-SchnittTo 1.) Selective hydrogenation of crude C 4 cut

Aus der aus einem Steamcracker oder einer Raffinerie stammenden Roh-C4-Fraktion wird zunächst Butadien (1,2- und 1,3-Butadien) sowie im C4-Schnitt enthaltene Alkine oder Alke­ nine in einem zweistufigen Verfahren selektivhydriert. Der aus der Raffinerie stammende C4- Strom kann gemäß einer Ausführungsform auch direkt in den zweiten Schritt der Selektiv­ hydrierung eingespeist werden.From the raw C 4 fraction from a steam cracker or refinery, butadiene (1,2- and 1,3-butadiene) and alkynes or alkene nine contained in the C 4 cut are selectively hydrogenated in a two-stage process. According to one embodiment, the C 4 stream originating from the refinery can also be fed directly into the second step of the selective hydrogenation.

Der erste Schritt der Hydrierung wird vorzugsweise an einem Katalysator durchgeführt, der 0.1 bis 0.5 Gew.-% Palladium auf Aluminiumoxid als Träger enthält. Die Umsetzung wird in Gas/Flüssigphase im Festbett (Rieselfahrweise) mit einem Flüssigkreislauf betrieben. Die Hydrierung erfolgt bei einer Temperatur im Bereich 40 bis 80°C und einem Druck von 10 bis 30 bar, einem Molverhältnis von Wasserstoff zu Butadien von 10 bis 50 und einer Volumen­ geschwindigkeit LHSV von bis 15 m3 Frischfeed pro m3 Katalysator pro Stunde und einem Verhältnis von Recycle zu Zustrom von 5 bis 20 betrieben.The first step of the hydrogenation is preferably carried out on a catalyst which contains 0.1 to 0.5% by weight of palladium on aluminum oxide as a support. The reaction is carried out in the gas / liquid phase in a fixed bed (trickle mode) with a liquid circuit. The hydrogenation takes place at a temperature in the range from 40 to 80 ° C. and a pressure of 10 to 30 bar, a molar ratio of hydrogen to butadiene from 10 to 50 and a volume rate of LHSV of up to 15 m 3 fresh feed per m 3 catalyst per hour and a ratio of recycle to inflow operated from 5 to 20.

Der zweite Schritt der Hydrierung wird vorzugsweise an einem Katalysator durchgeführt, der 0.1 bis 0.5 Gew.-% Palladium auf Aluminiumoxid als Träger enthält. Die Umsetzung wird in Gas/Flüssigphase im Festbett (Rieselfahrweise) mit einem Flüssigkreislauf betrieben. Die Hydrierung erfolgt bei einer Temperatur im Bereich 50 bis 90°C und einem Druck von 10 bis 30 bar, einem Molverhältnis von Wasserstoff zu Butadien von 1.0 bis 10 und einer Volumen­ geschwindigkeit LHSV von 5 bis 20 m3 Frischfeed pro m3 Katalysator pro Stunde und einem Verhältnis von Recycle zu Zustrom von 0 bis 15 betrieben.The second step of the hydrogenation is preferably carried out on a catalyst which contains 0.1 to 0.5% by weight of palladium on aluminum oxide as a support. The reaction is carried out in the gas / liquid phase in a fixed bed (trickle mode) with a liquid circuit. The hydrogenation takes place at a temperature in the range from 50 to 90 ° C. and a pressure of 10 to 30 bar, a molar ratio of hydrogen to butadiene from 1.0 to 10 and a volume rate LHSV of 5 to 20 m 3 fresh feed per m 3 catalyst per hour and operated with a recycle to inflow ratio of 0 to 15.

Die Hydrierung wird je nach Bedarf unter "low isom"-Bedingungen (für maximale Hexen- Produktion im Metatheseschritt) oder unter "high isom"-Bedingungen (für maximale Propy­ len-Produktion im Metatheseschritt) durchgeführt. Der Restgehalt an Butadien kann je nach Hydrierschärfe 0 bis 50 ppm betragen.The hydrogenation is carried out as required under "low isom" conditions (for maximum hexene Production in the metathesis step) or under "high isom" conditions (for maximum propy len production in the metathesis step). The residual butadiene content can vary depending on Hydrogen sharpness be 0 to 50 ppm.

Der so erhaltene Reaktionsaustrag wird als Raffinat I bezeichnet und weist neben Isobuten und n-/Isobutan 1-Buten und 2-Buten in einem Molverhältnis von 3 zu 1 bis 1 zu 10, vor­ zugsweise von 2 zu 1 bis 1 zu 7 auf.The reaction product thus obtained is referred to as raffinate I and has isobutene and n- / isobutane 1-butene and 2-butene in a molar ratio of 3 to 1 to 1 to 10 preferably from 2 to 1 to 1 to 7.

zu 1.) alternativ: Abtrennung von Butadien aus Roh-C4-Schnitt via Extraktionto 1.) alternatively: separation of butadiene from crude C 4 cut via extraction

Die Extraktion von Butadien aus Roh-C4-Schnitt erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von N-Methylpyrrolidon.The extraction of butadiene from crude C 4 cut is preferably carried out using N-methylpyrrolidone.

Der Reaktionsaustrag der Extraktion wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in die vorangehend beschriebene Selektivhydrierung, ggf. in deren zweiten Schritt, eingespeist, um Restmengen an 1,3-Butadien, 1,2-Butadien, 1-Butin (Ethylacetylen) und Butenin (Vinylace­ tylen) zu entfernen, wobei auch in diesem Fall das bedarfsgerecht für den Verfahrensschritt Metathese optimierte Molverhältnis 1-Buten zu 2-Buten von 3 zu 1 bis 1 zu 10, vorzugsweise von 2 zu 1 bis 1 zu 7, eingestellt werden kann.The reaction discharge of the extraction is according to one embodiment of the invention in the Selective hydrogenation described above, possibly in its second step, fed in Residual amounts of 1,3-butadiene, 1,2-butadiene, 1-butyne (ethyl acetylene) and butenine (vinyllace tylen) to remove, in this case also as required for the process step  Metathesis optimized molar ratio 1-butene to 2-butene from 3 to 1 to 1 to 10, preferably from 2 to 1 to 1 to 7.

zu 2) Abtrennung von Isobuten via Veretherung mit Alkoholento 2) separation of isobutene via etherification with alcohols

In der Veretherungsstufe wird Isobuten mit Alkoholen, vorzugsweise mit Isobutanol, an ei­ nem sauren Katalysator, vorzugsweise an einem sauren Ionenaustauscher, zu Ether, vor­ zugsweise Isobutyl-tert.-butylether umgesetzt. Die Umsetzung erfolgt gemäß einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung in einer dreistufigen Reaktorkaskade, in der geflutete Festbettkata­ lysatoren von oben nach unten durchströmt werden. Im ersten Reaktor beträgt die Ein­ gangstemperatur 0 bis 60°C, vorzugsweise 10 bis 50°C; die Ausgangstemperatur liegt zwi­ schen 25 und 85, vorzugsweise zwischen 35 und 75°C, und der Druck beträgt 2 bis 50 bar, vorzugsweise 3 bis 20 bar. Bei einem Verhältnis von Isobutanol zu Isobuten von 0.8 bis 2.0, vorzugsweise 1.0 bis 1.5 beträgt der Umsatz zwischen 70 und 90%.In the etherification stage, isobutene is mixed with alcohols, preferably with isobutanol, on egg acid catalyst, preferably on an acidic ion exchanger, to ether preferably implemented isobutyl tert-butyl ether. The implementation takes place according to an implementation Form of the invention in a three-stage reactor cascade, in the flooded fixed bed kata flow through the analyzers from top to bottom. In the first reactor, the on transition temperature 0 to 60 ° C, preferably 10 to 50 ° C; the initial temperature is between 25 and 85, preferably between 35 and 75 ° C, and the pressure is 2 to 50 bar, preferably 3 to 20 bar. With a ratio of isobutanol to isobutene of 0.8 to 2.0, preferably 1.0 to 1.5, the conversion is between 70 and 90%.

Im zweiten Reaktor beträgt die Eingangstemperatur 0 bis 60°C, vorzugsweise 10 bis 50°C; die Ausgangstemperatur liegt zwischen 25 und 85, vorzugsweise zwischen 35 und 75°C, und der Druck beträgt 2 bis 50 bar, vorzugsweise 3 bis 20 bar. Der Gesamtumsatz über die zwei Stufen erhöht sich auf 85 bis 99%, vorzugsweise 90 bis 97%.In the second reactor, the inlet temperature is 0 to 60 ° C, preferably 10 to 50 ° C; the initial temperature is between 25 and 85, preferably between 35 and 75 ° C, and the pressure is 2 to 50 bar, preferably 3 to 20 bar. The total sales over the two stages increases to 85 to 99%, preferably 90 to 97%.

Im dritten und größten Reaktor wird bei gleicher Eingangs- und Ausgangstemperatur von 0 bis 60°C, vorzugsweise 10 bis 50°C; der Gleichgewichtsumsatz erzielt. An die Veretherung und Abtrennung des gebildeten Ethers schließt sich die Etherspaltung an: Die endotherme Reaktion wird an sauren Katalysatoren, vorzugsweise an sauren Heterogenkontakten, bei­ spielsweise Phosphorsäure auf einem SiO2-Träger, bei einer Eingangstemperatur von 150 bis 300°C, vorzugsweise bei 200 bis 250°C, und einer Ausgangstemperatur von 100 bis 250°C, vorzugsweise bei 130 bis 220°C durchgeführt.In the third and largest reactor at the same inlet and outlet temperature from 0 to 60 ° C, preferably 10 to 50 ° C; the equilibrium turnover achieved. The ether cleavage follows the etherification and separation of the ether formed: the endothermic reaction is carried out on acidic catalysts, preferably on acidic heterogeneous contacts, for example phosphoric acid on an SiO 2 support , at an inlet temperature of 150 to 300 ° C., preferably at 200 to 250 ° C, and an initial temperature of 100 to 250 ° C, preferably at 130 to 220 ° C.

Bei Einsatz von FCC-C4-Schnitt ist damit zu rechnen, daß Propan in Mengen um 1 Gew.-%, Isobuten in Mengen um 30 bis 40 Gew.-% sowie C5-Kohlenwasserstoffe in Mengen um 3-­ 10% eingeschleust werden, welche die nachfolgende Verfahrenssequenz beeinträchtigen können. Im Rahmen der Aufarbeitung des Ethers ist demzufolge die Möglichkeit einer destillativen Abtrennung der genannten Komponenten vorgesehen.When using FCC-C 4 cuts, it is to be expected that propane in amounts of around 1% by weight, isobutene in amounts of around 30 to 40% by weight and C 5 hydrocarbons in amounts of around 3 to 10% will be introduced , which can impair the subsequent process sequence. Accordingly, the possibility of a distillative separation of the components mentioned is provided as part of the processing of the ether.

Der so erhaltene, als Raffinat II bezeichnete Reaktionsaustrag weist einen Isobuten- Restgehalt von 0.1 bis 3 Gew.-% auf.The reaction product thus obtained, referred to as raffinate II, has an isobutene Residual content of 0.1 to 3% by weight.

Als weitere Möglichkeiten zur Abtrennung von Isobuten aus Raffinat I-Strömen durch Ve­ retherung empfiehlt sich der Einsatz von Diolen, wie z. B. 1,2-Propylenglykol, 1,4-Butandiol oder 1,6-Hexandiol, zur vereinfachten Phasentrennung zwischen dem entsprechenden Ether und dem Rest-C4-Strom. As further options for the separation of isobutene from raffinate I streams by retarding, the use of diols, such as, for. B. 1,2-propylene glycol, 1,4-butanediol or 1,6-hexanediol, for simplified phase separation between the corresponding ether and the residual C 4 stream.

Ohne Einschränkung für den nachfolgenden Metatheseschritt durchführbar ist ferner die direkte Abtrennung von Isobuten aus Raffinat I mittels selektiver Dimerisierung von Isobuten an sauren Festbett-Katalysatoren wie H3PO4/SiO2, sowie die homogen oder heterogenkata­ lysierte saure Oligomerisierung bzw. Polymerisation von Isobuten in Gegenwart von Brönstedt- oder Lewis-Säuren wie z. B. BF3, zur Herstellung hochreaktiven Polyisobutens.The subsequent metathesis step can also be carried out without restriction by the direct removal of isobutene from raffinate I by means of selective dimerization of isobutene over acidic fixed bed catalysts such as H 3 PO 4 / SiO 2 , and the homogeneous or heterogeneously catalyzed acidic oligomerization or polymerization of isobutene in Presence of Brönstedt or Lewis acids such as B. BF 3 , for the production of highly reactive polyisobutene.

Bei größeren Mengen an Isobuten im Austrag, wie beispielsweise bei Einsatz von FCC-C4- Fraktionen oder bei der Abtrennung von Isobuten durch sauerkatalysierte Polymerisation zu Polyisobuten (Teilumsatz), kann der verbleibende Raffinatstrom gemäß einer Ausführungs­ form der Erfindung vor der Weiterverarbeitung destillativ aufbereitet werden.With larger amounts of isobutene in the discharge, such as when using FCC-C 4 fractions or when separating isobutene by acid-catalyzed polymerization to polyisobutene (partial conversion), the remaining raffinate stream can be prepared by distillation according to an embodiment of the invention before further processing ,

zu 3) Reinigung des Raffinat II-Stroms an Adsorbermaterialiento 3) Purification of the raffinate II stream on adsorber materials

Der nach der Veretherung/Polymerisation (bzw. Destillation) erhaltene Raffinat II-Strom wird an mindestens einem Guard Bed, bestehend aus hochoberflächigen Aluminiumoxiden, Kie­ selgelen, Alumosilikaten oder Molsieben, gereinigt. Das Schutzbett dient hierbei zum Trock­ nen des C4-Stroms sowie zur Entfernung von Substanzen, welche als Katalysatorgift im nachfolgenden Metatheseschritt wirken können. Die bevorzugten Adsorbermaterialien sind Selexsorb CD und CDO sowie 3Å- und NaX-Molsiebe (13X). Die Reinigung erfolgt in Tro­ ckentürmen bei Temperaturen und Drucken, die so gewählt sind, daß sämtliche Kompo­ nenten in der flüssigen Phase vorliegen. Gegebenenfalls wird der Reinigungsschritt zur Feed-Vorwärmung für den nachfolgenden Metatheseschritt eingesetzt.The raffinate II stream obtained after the etherification / polymerization (or distillation) is purified on at least one guard bed consisting of high-surface area aluminum oxides, silica gels, aluminosilicates or molecular sieves. The protective bed serves to dry the C 4 stream and to remove substances which can act as a catalyst poison in the subsequent metathesis step. The preferred adsorbent materials are Selexsorb CD and CDO as well as 3Å and NaX molecular sieves (13X). The cleaning takes place in drying towers at temperatures and pressures which are chosen so that all components are in the liquid phase. If necessary, the cleaning step for feed preheating is used for the subsequent metathesis step.

Bei der Feedreinigung empfiehlt sich der Einsatz zweier Adsorberbetten, die im A/B- Swingmodus Betrieb/Regeneration betrieben werden, wobei verbrauchtes Adsorbermaterial (Molsiebe und hochoberflächige Aluminiumoxide) regeneriert werden kann.For feed cleaning, the use of two adsorber beds is recommended, which are in the A / B Swing mode operation / regeneration are operated, whereby used adsorber material (Molecular sieves and high-surface aluminum oxides) can be regenerated.

Der verbleibende Raffinat II-Strom ist annähernd frei von Wasser, Oxygenaten, organischen Chloriden und Schwefelverbindungen.The remaining raffinate II stream is almost free of water, oxygenates, organic Chlorides and sulfur compounds.

Bei Durchführung des Veretherungsschritt mit Methanol zur Herstellung von MTBE kann es aufgrund der Bildung von Dimethylether als Nebenkomponente erforderlich sein, mehrere Reinigungsschritte zu kombinieren bzw. hintereinander zu schalten.When performing the etherification step with methanol to produce MTBE, it can due to the formation of dimethyl ether as a minor component, several are required Combine cleaning steps or connect them in series.

zu 4) einstufige Metathesereaktion, ggf. unter Einspeisung von Ethylen, zur flexiblen Produktion reiner C3-, C5- und C6-Olefinströmeto 4) single-stage metathesis reaction, possibly with ethylene feed, for flexible production of pure C 3 -, C 5 - and C 6 -olefin streams

Die so erhaltene Raffinat II-Fraktion wird im Rahmen einer Metathesereaktion, ggf. unter Zudosierung von Ethylen, an einem homogenen oder vorzugsweise heterogenen Metathe­ sekatalysator umgesetzt.The raffinate II fraction thus obtained is, if necessary, in the context of a metathesis reaction Dosing of ethylene, on a homogeneous or preferably heterogeneous metath secondary catalyst implemented.

Folgende beiden Grenzfälle werden hierbei unterschieden: The following two borderline cases are distinguished:  

a) Maximale Propylenausbeute bei reduzierter Ausbeute an C5- und/oder C6- Olefingemisch mit gezieltem Ethyleneinsatza) Maximum propylene yield with a reduced yield of C 5 and / or C 6 olefin mixture with targeted use of ethylene

Prinzipiell wird durch Reaktion der im Raffinat II enthaltenen C4-Olefine 1-Buten, 2-Buten und ggf. Isobuten im Rahmen von Kreuz- und Selbstmetathesereaktionen das in der nach­ folgenden Gleichung gezeigte Produktgemisch, bestehend aus inerten Butanen, nicht um­ gesetztem 1-Buten, 2-Buten und ggf. Isobuten sowie den Metatheseprodukten Ethylen, Pro­ pylen, 2-Penten, ggf. 2-Methyl-2-buten, 3-Hexen und ggf. 2-Methyl-2-penten, erhalten:
In principle, by reaction of the C 4 -olefins 1-butene, 2-butene and possibly isobutene contained in the raffinate II in the context of cross and self-metathesis reactions, the product mixture shown in the following equation, consisting of inert butanes, is not converted to 1- Butene, 2-butene and possibly isobutene and the metathesis products ethylene, propylene, 2-pentene, optionally 2-methyl-2-butene, 3-hexene and optionally 2-methyl-2-pentene are obtained:

Die bei geringer Ethylen zu Propylen-Preisdifferenz bevorzugte Variante a) liefert ein Pro­ duktgemisch, in welchem durch gezielten Ethylen-Zusatz das zwischen den Komponenten vorliegende chemische Gleichgewicht in Richtung Propylen als Hauptprodukt und eine 2- Penten und/oder 3-Hexen enthaltende C5- bzw. C6-Fraktion als Nebenausbeute verschoben wird. Bedingt durch die gezielte Ausschleusung von C5- und/oder C6-Hochsiedern wird die Ethylen-Einsatzzahl vom theoretischen Wert 0.33 t Ethylen pro t Propylen für die Ethenolyse von 2-Buten zu 2 mol Propylen
The preferred variant a) in the case of low ethylene to propylene price difference provides a product mixture in which, through targeted addition of ethylene, the chemical equilibrium present between the components in the direction of propylene as the main product and a C 5 containing 2-pentene and / or 3-hexene - or C 6 fraction is shifted as a secondary yield. As a result of the targeted removal of C 5 and / or C 6 high boilers, the ethylene number used is from the theoretical value of 0.33 t ethylene per t propylene for the ethenolysis of 2-butene to 2 mol propylene

auf Werte unter 0.30 t Ethylen pro t Propylen reduziert.reduced to values below 0.30 t ethylene per t propylene.

Das in der nachfolgenden Skizze vereinfacht dargestellte Verfahrensschema beinhaltet eine Reaktoreinheit, die nach herkömmlichem Stand der Technik bevorzugt aus zwei im Swing­ modus Synthese/Regeneration betriebenen Reaktoren R besteht, sowie einer dreistufigen Destillationssequenz, die neben dem C4-Purgestrom die Ausschleusung reiner C3-, C5- und/oder C6-Olefinströme ermöglicht:
The process diagram shown in simplified form in the following sketch includes a reactor unit which, according to conventional prior art, preferably consists of two reactors R operated in the swing mode synthesis / regeneration, and a three-stage distillation sequence which, in addition to the C 4 purge stream, also removes pure C 3 - , C 5 - and / or C 6 -olefin flows enables:

Frisch-Raffinat II gelangt zusammen mit Frisch-Ethylen sowie den Recycleströmen C2 =, C4 -/C4 = und ggf. C5 = in den bevorzugt als Festbett betriebenen Reaktor R. Dessen aus C2-C6- Olefinen und Butanen bestehender Austragsstrom wird in der Destillation D1 getrennt in eine aus Ethylen und Propylen bestehende Leichtsiederfraktion, welche entweder in die Aufar­ beitungssequenz eines Crackers eingespeist werden kann oder vorzugsweise in einer weite­ ren Destillationskolonne D3 in die Reinkomponenten Ethylen und Propylen getrennt wird, sowie in eine Hochsiederfraktion, die aus C4-Olefinen und Butanen sowie gebildetem 2- Penten und 3-Hexen besteht. In D3 über Kopf abgezogenes Ethylen wird zumindest teilwei­ se in den Metathesereaktor zurückgeführt. Der Sumpfabzug von Kolonne D3 wird in einer weiteren Kolonne D2, die ggf. als Seitenabzugskolonne oder Trennwandkolonne ausgelegt sein kann, getrennt in eine aus C4-Olefinen und Butanen bestehende Leichtsiederfraktion, die ganz oder teilweise in den Metatheseschritt zurückgeführt werden kann, in eine vor­ zugsweise aus 2-Penten bestehende Mittelsiederfraktion, die ganz oder teilweise in den Metatheseschritt zurückgeführt werden kann, und in eine aus 3-Hexen in hoher Reinheit von min. 99% bestehende Wertproduktfraktion, die vorzugsweise ausgeschleust wird.Fresh raffinate II, together with fresh ethylene and the recycled streams C 2 = , C 4 - / C 4 = and possibly C 5 =, enter the reactor R, which is preferably operated as a fixed bed. The latter consists of C 2 -C 6 olefins and butanes Existing discharge stream is separated in distillation D1 into a low boiler fraction consisting of ethylene and propylene, which can either be fed into the processing sequence of a cracker or preferably separated into the pure components ethylene and propylene in a further distillation column D3, and into a high boiler fraction, which consists of C 4 olefins and butanes as well as 2-pentene and 3-hexene. Ethylene withdrawn overhead in D3 is at least partially returned to the metathesis reactor. The bottom draw from column D3 is separated into a further column D2, which can optionally be designed as a side draw column or dividing wall column, into a low boiler fraction consisting of C 4 -olefins and butanes, which can be wholly or partly recycled to the metathesis step preferably a middle boiler fraction consisting of 2-pentene, which can be wholly or partly returned to the metathesis step, and into a 3-hexene in high purity of min. 99% existing valuable product fraction, which is preferably discharged.

In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die Reaktoreinheit R und die Destillationskolonne D1 zu einer Reaktivdestillationseinheit zu ver­ knüpfen. In a special embodiment of the method according to the invention, the Ver reactor unit R and the distillation column D1 to a reactive distillation unit socialize.  

Als Katalysatoren werden im Metatheseschritt literaturbekannte heterogene Rhenium- Katalysatoren, wie Re2O7 auf γ-Al2O3 oder auf Mischträgern, wie z. B. SiO2/Al2O3, B2O3/SiO2/Al2O3 oder Fe2O3/Al2O3 mit unterschiedlichem Metallgehalt bevorzugt. Der Rheni­ umoxid-Gehalt beträgt unabhängig vom gewählten Träger zwischen 1 und 20%, vorzugs­ weise zwischen 3 und 10%. Die Katalysatoren werden frisch calziniert eingesetzt und be­ dürfen keiner weiteren Aktivierung (z. B. durch Alkylierungsmittel). Deaktivierter Katalysator kann durch Abbrennen von Coke-Rückständen oder polymeren Belegungen bei Tempera­ turen oberhalb von 400°C im Luftstrom und Abkühlung unter Inertgas-Atmosphäre mehrfach regeneriert werden. Vergleichsweise weniger geeignet sind homogene Katalysatoren, die zwar teilweise aktiver sind, jedoch in den meisten Fällen eine deutlich geringere Standzeit aufweisen.As catalysts in the metathesis step known heterogeneous rhenium catalysts, such as Re 2 O 7 on γ-Al 2 O 3 or on mixed supports, such as. B. SiO 2 / Al 2 O 3 , B 2 O 3 / SiO 2 / Al 2 O 3 or Fe 2 O 3 / Al 2 O 3 with different metal content is preferred. The Rheni umoxid content is regardless of the carrier chosen between 1 and 20%, preferably between 3 and 10%. The catalysts are used freshly calcined and need no further activation (e.g. by alkylating agents). Deactivated catalyst can be regenerated several times by burning off coke residues or polymer coatings at temperatures above 400 ° C in an air stream and cooling under an inert gas atmosphere. Homogeneous catalysts are comparatively less suitable, although they are sometimes more active, but in most cases they have a significantly shorter service life.

Druck und Temperatur im Metatheseschritt sind so gewählt, daß sämtliche Reaktionspartner in der flüssigen Phase vorliegen (T = 0-150°C, bevorzugt 20-80°C; p = 2-200 bar). Alternativ kann es aber von Vorteil sein, insbesondere bei Feedströmen mit höherem Isobutengehalt, die Umsetzung in der Gasphase durchzuführen und/oder einen Katalysator einzusetzen, der über eine geringere Acidität verfügt.Pressure and temperature in the metathesis step are selected so that all reactants be in the liquid phase (T = 0-150 ° C, preferably 20-80 ° C; p = 2-200 bar). alternative However, it can be an advantage, especially with feed streams with a higher isobutene content, carry out the reaction in the gas phase and / or use a catalyst which has a lower acidity.

In der Regel ist die Umsetzungen nach 1 s bis 1 h, vorzugsweise nach 30 s bis 30 min be­ endet.As a rule, the reactions are carried out after 1 s to 1 h, preferably after 30 s to 30 min ends.

Verbrauchter Katalysator kann durch Abbrennen von oligo- oder polymeren Ablagerungen auf der Oberfläche des Katalysators im Luftstrom bei Temperaturen oberhalb von 400°C regeneriert werden, wobei für den konstanten Betrieb der Anlage der Einsatz von zwei im Swingmodus Synthese/Regeneration betriebenen Reaktoren bevorzugt wird.Used catalyst can be burned off by oligomeric or polymeric deposits on the surface of the catalyst in an air stream at temperatures above 400 ° C be regenerated, with the use of two in the constant operation of the system Swing mode synthesis / regeneration operated reactors is preferred.

In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die Reaktoreinheit R und die Destillationskolonne D1 zu einer Reaktivdestillationseinheit zu ver­ knüpfen.In a special embodiment of the method according to the invention, the Ver reactor unit R and the distillation column D1 to a reactive distillation unit socialize.

b) Maximale Ausbeute an C5- und/oder C6-Olefinfraktion auf Kosten einer reduzierten Propylenausbeute ohne Ethyleneinsatzb) Maximum yield of C 5 and / or C 6 olefin fraction at the expense of a reduced propylene yield without the use of ethylene

Die bei hoher Ethylen zu Propylen-Preisdifferenz bevorzugte Variante b) liefert ein Produkt­ gemisch, in welchem ohne Ethylen-Zusatz das zwischen den Komponenten vorliegende chemische Gleichgewicht in Richtung einer 2-Penten und/oder 3-Hexen enthaltenden C5- bzw. C6-Fraktion verschoben wird, wobei Propylen formal in einer Folgereaktion aus dem bei der Selbstmetathese von 1-Buten zu 3-Hexen äquimolar gebildeten Ethylen und 2-Buten erhalten wird. The preferred variant b) with high ethylene to propylene price difference provides a product mixture in which, without the addition of ethylene, the chemical equilibrium present between the components in the direction of a C 5 - or C 6 containing 2-pentene and / or 3-hexene Fraction is shifted, propylene being formally obtained in a subsequent reaction from the ethylene and 2-butene formed in equimolar amounts in the self-metathesis of 1-butene to 3-hexene.

Das nachfolgend vereinfacht dargestellt Verfahrensschema entspricht dem der Variante b) mit der Ausnahme, daß kein Frisch-Ethylen eingespeist wird und lediglich das im Rahmen der Metathesereaktion gebildete Ethylen in den Metatheseschritt zurückgeführt wird.The simplified process diagram shown below corresponds to that of variant b) with the exception that no fresh ethylene is fed in and only that in the frame ethylene formed in the metathesis reaction is returned to the metathesis step.

Der Verzweigungsgrad der C5/C6-Olefinfraktion ist abhängig vom Isobuten-Gehalt im C4- Feed und wird in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens möglichst gering gehalten. Besteht kein Bedarf an der hauptsächlich 2-Penten enthaltenden C5-Olefinfraktion, die als Seitenabzug der Kolonne D2 entnommen wird, so kann durch Rückführung der ge­ nannten Fraktion in den Metathesereaktor die Ausbeute an der vornehmlich 3-Hexen ent­ haltenden C6-Olefinfraktion erhöht werden. Für Folgereaktionen, wie z. B. die Übergangs­ metall-katalysierte Dimerisierung von 3-Hexen zu einem C12-Olefingemisch, ist die nach dem obigen Verfahrensschema erhaltene, olefinische C6-Sumpffraktion von ausreichend hoher Reinheit. The degree of branching of the C 5 / C 6 olefin fraction depends on the isobutene content in the C 4 feed and is kept as low as possible in a preferred embodiment of the process. If there is no need for the C 2 -olefin fraction, which contains mainly 2-pentene and is withdrawn as a side draw from column D2, the yield of the C 6 -olefin fraction containing primarily 3-hexene can be increased by recycling the fraction mentioned into the metathesis reactor become. For subsequent reactions, such as B. the transition metal-catalyzed dimerization of 3-hexene to a C 12 olefin mixture, the olefinic C 6 bottom fraction obtained according to the above process scheme is of sufficiently high purity.

In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die Reaktoreinheit R und die Destillationskolonne D1 zu einer Reaktivdestillationseinheit zu ver­ knüpfen.In a special embodiment of the method according to the invention, the Ver reactor unit R and the distillation column D1 to a reactive distillation unit socialize.

Als Katalysatoren werden im Metatheseschritt literaturbekannte heterogene Rhenium- Katalysatoren, wie Re2O7 auf γ-Al2O3 oder auf Mischträgern, wie z. B. SiO2/Al2O3, B2O3/SiO2/Al2O3 oder Fe2O3/Al2O3 mit unterschiedlichem Metallgehalt bevorzugt. Der Rheni­ umoxid-Gehalt beträgt unabhängig vom gewählten Träger zwischen 1 und 20%, vorzugs­ weise zwischen 3 und 10%. Die Katalysatoren werden frisch calziniert eingesetzt und be­ dürfen keiner weiteren Aktivierung (z. B. durch Alkylierungsmittel). Deaktivierter Katalysator kann durch Abbrennen von Coke-Rückständen bei Temperaturen oberhalb von 400°C im Luftstrom und Abkühlung unter Inertgas-Atmosphäre mehrfach regeneriert werden. Ver­ gleichsweise weniger geeignet sind homogene Katalysatoren, die zwar teilweise aktiver sind, jedoch in den meisten Fällen eine deutlich geringere Standzeit aufweisen.As catalysts in the metathesis step known heterogeneous rhenium catalysts, such as Re 2 O 7 on γ-Al 2 O 3 or on mixed supports, such as. B. SiO 2 / Al 2 O 3 , B 2 O 3 / SiO 2 / Al 2 O 3 or Fe 2 O 3 / Al 2 O 3 with different metal content is preferred. The Rheni umoxid content is between 1 and 20%, preferably between 3 and 10%, regardless of the carrier selected. The catalysts are used freshly calcined and need no further activation (e.g. by alkylating agents). Deactivated catalyst can be regenerated several times by burning off coke residues at temperatures above 400 ° C in an air stream and cooling under an inert gas atmosphere. Comparatively less suitable are homogeneous catalysts, which are partly more active, but in most cases have a significantly shorter service life.

Druck und Temperatur im Metatheseschritt sind so gewählt, daß sämtliche Reaktionspartner in der flüssigen Phase vorliegen (T = 0-150°C, bevorzugt 20-80°C; p = 2-200 bar). Alternativ kann es aber von Vorteil sein, insbesondere bei Feedströmen mit höherem Isobutengehalt, die Umsetzung in der Gasphase durchzuführen und/oder einen Katalysator einzusetzen, der über eine geringere Acidität verfügt.Pressure and temperature in the metathesis step are selected so that all reactants be in the liquid phase (T = 0-150 ° C, preferably 20-80 ° C; p = 2-200 bar). alternative However, it can be an advantage, especially with feed streams with a higher isobutene content, carry out the reaction in the gas phase and / or use a catalyst which has a lower acidity.

In der Regel ist die Umsetzungen nach 1 s bis 1 h, vorzugsweise nach 30 s bis 30 min be­ endet. Sie kann kontinuierlich oder diskontinuierlich in Reaktoren, wie Druckglasgefäßen, Strömungsrohren oder Reaktivdestillationsvorrichtungen durchgeführt werden, wobei Strö­ mungsrohre bevorzugt werden.As a rule, the reactions are carried out after 1 s to 1 h, preferably after 30 s to 30 min ends. It can be used continuously or discontinuously in reactors, such as pressure glass vessels, Flow tubes or reactive distillation devices are carried out, with Strö pipes are preferred.

Verbrauchter Katalysator kann durch Abbrennen von oligo- oder polymeren Ablagerungen auf der Oberfläche des Katalysators im Luftstrom bei Temperaturen oberhalb von 350 bis 450°C regeneriert werden.Used catalyst can be burned off by oligomeric or polymeric deposits on the surface of the catalyst in an air stream at temperatures above 350 to 450 ° C can be regenerated.

Die vorgestellten Varianten a) und b) entsprechen den jeweiligen Grenzfällen. Durch Ein­ speisung unterschiedlicher Mengen Ethylen können bei Anpassung des 1-Buten zu 2-Buten- Molverhältnisses im Raffinat II-Feed die olefinischen Austragsströme C3 = und C5 = und/oder C6 = je nach Bedarf angepaßt werden. Für erhöhten Propylenbedarf beträgt das bevorzugte Molverhältnis 1-Buten zu 2-Buten zwischen 1 zu 10 und 1 zu 2, für erhöhten Bedarf an C5- und/oder C6-Olefingemisch zwischen 1 zu 2 und 3 zu 1.The variants a) and b) presented correspond to the respective borderline cases. By feeding in different amounts of ethylene, the olefinic discharge streams C 3 = and C 5 = and / or C 6 = can be adjusted as required when the 1-butene to 2-butene molar ratio in the raffinate II feed is adjusted. The preferred molar ratio of 1-butene to 2-butene is between 1 to 10 and 1 to 2 for increased propylene requirements, and between 1 to 2 and 3 to 1 for increased requirements for C 5 and / or C 6 olefin mixture.

Zu 5.) Isomerisierende Metathese des erhaltenen C5 und/oder C6-SchnittesRe 5.) Isomerizing metathesis of the C5 and / or C6 section obtained

In einem weiteren Metatheseschritt wird nun der aus Schritt 4.) erhaltenen C5- und/oder C6- Olefinstrom unter Zudosierung von Ethylen an einem homogenen oder heterogenen Metathesekatalysator umgesetzt. Dabei wird die Reaktion unter isomerisierenden Bedingungen durchgeführt, um zumindest einen Teil des eingesetzten Olefinstromes zum entsprechenden 2-Olefin umzuwandeln. Derart erzeugte 2-Olefine können mit Ethylen zu weiterem Propylen reagieren. Dies ist im folgenden am Beispiel von 3-Hexen gezeigt:
In a further metathesis step, the C 5 and / or C 6 olefin stream obtained from step 4) is then reacted with the addition of ethylene over a homogeneous or heterogeneous metathesis catalyst. The reaction is carried out under isomerizing conditions in order to convert at least part of the olefin stream used to the corresponding 2-olefin. 2-Olefins produced in this way can react with ethylene to form further propylene. This is shown below using the example of 3-hexes:

Die durch Ethenolyse entstandenen 1-Olefine können nun weiter isomerisiert werden und die dabei zumindest in Anteilen enststehenden 2-Olefine zu weiterem Propylen umgesetzt werden.The 1-olefins formed by ethenolysis can now be further isomerized and the 2-olefins formed, at least in portions, converted to further propylene become.

Dabei kann die Isomerisierung entweder dadurch erreicht werden, dass Isomerisierung und Metathese in getrennten Reaktoren durchgeführt werden oder bevorzugterweise in einem Reaktor. In diesem Reaktor können auch Metathese- und Isomerisierungskatalysator ge­ trennt vorhanden sein. Der Metathesekatalysator enthält eine Verbindung eines Metalls der Gruppen Vob, VIIb oder VIII des Priodensystems der Elemente. Vorzugsweise enthält der Metathesekatalysator ein Oxid eines Metalls der Gruppe VIb oder VIIb des Periodensystems der Elemente. Insbesondere ist der Metathesekatalysator ausgewählt aus der Gruppe be­ stehend aus Re2O7, WO3 und MoO3.The isomerization can be achieved either by isomerization and Metathesis can be carried out in separate reactors, or preferably in one Reactor. Metathesis and isomerization catalysts can also be used in this reactor separates. The metathesis catalyst contains a compound of a metal Groups Vob, VIIb or VIII of the Periodic Table of the Elements. Preferably, the Metathesis catalyst is an oxide of a metal of group VIb or VIIb of the periodic table of the elements. In particular, the metathesis catalyst is selected from the group be consisting of Re2O7, WO3 and MoO3.

Der Isomerisierungskatalysator enthält ein Metall aus den Gruppen Ia, Iia, IIIb, Ivb, Vb oder VIII des Periodensystems der Elemente oder eine Verbindung davon. Vorzugsweise ist der Isomerisierungskatalysator ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus RuO2, MgO und K2CO3.The isomerization catalyst contains a metal from groups Ia, Iia, IIIb, Ivb, Vb or VIII of the Periodic Table of the Elements or a combination thereof. Preferably, the Isomerization catalyst selected from the group consisting of RuO2, MgO and K2CO3.

Die Katalysatoren sind generell auf den üblichen, dem Fachmann bekannten Materialien geträgert. Beispiele für geeignete Materialien umfassen SiO2, y-Al2O3, MgO oder Mischun­ gen dieser Materialien.The catalysts are generally based on the usual materials known to the person skilled in the art supported. Examples of suitable materials include SiO2, y-Al2O3, MgO or mixtures against these materials.

Gemäss einer Variante der Erfindung kann die Isomerisierung der Olefine in Richtung 2-Olefine auch dadurch erreicht werden, dass die Metathese an oben genannten Metathe­ sekatalysatoren durchgeführt wird, dabei jedoch spezielle Bedingungen bezüglich Druck und Temperatur gewählt werden. Besonders bevorzugt ist dabei die Durchführung der isomeri­ sierenden Metathesereaktion im Temperaturbereich von 110 bis 350°C und Drücken von 1 bis 60 bar, besonders bevorzugt bei 150° und 5 bar mit Re2O7 auf Al2O3.According to a variant of the invention, the isomerization of the olefins can be in the direction 2-olefins can also be achieved in that the metathesis on the above metaths is carried out, but special conditions with regard to pressure and Temperature can be selected. Carrying out the isomeri is particularly preferred metathesis reaction in the temperature range from 110 to 350 ° C and pressures of 1 up to 60 bar, particularly preferably at 150 ° and 5 bar with Re2O7 on Al2O3.

Die isomerisierende Metathesereaktion kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.The isomerizing metathesis reaction can be continuous or discontinuous be performed.

Das nach der isomerisierende Metathesereaktion erhaltene Olefingemisch wird dann mit dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise Destillation aufgetrennt. Propylen wird als Hauptprodukt gewonnen, während andere Ströme wahlweise in Schritt 4) oder auch Schritt 5 rückgeführt werden können. The olefin mixture obtained after the isomerizing metathesis reaction is then added methods known to the person skilled in the art, for example distillation. Propylene will obtained as the main product, while other streams optionally in step 4) or also Step 5 can be traced back.  

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform von Schritt S wird die aus Schritt 4) erhal­ tene 3-Hexenfraktion eingesetzt, um so die Propylenausbeute zu erhöhen.In a particularly preferred embodiment of step S, that from step 4) is obtained tene 3-hexene fraction used to increase the propylene yield.

Claims (1)

Verfahren zur flexiblen Produktion von Olefinströmen aus Steamcracker- und/oder FCC- C4-Strömen, umfassend die Teilschritte
  • a) Selektivhydrierung von Roh-C4-Schnitt mit Wasserstoff in Gegenwart von Pd/Al2O3 als Katalysator, zur Entfernung von 1,3-Butadien, 1,2-Butadien, 1-Butin (Ethylacetylen) und Butenin (Vinylacetylen), bzw. Butadienextraktion unter Einsatz polar-aprotischer Löse­ mittel mit nachfolgender Selektivhydrierung zur Entfernung von Restmengen an 1,3- Butadien, 1,2-Butadien, 1-Butin (Ethylacetylen) und Butenin (Vinylacetylen), wobei im Verfahrensschritt Selektivhydrierung das je nach Bedarf an C3-/C5-/C6-Olefinaustrag für den jeweiligen Metatheseschritt optimierte Molverhältnis 1-Buten zu 2-Buten eingestellt werden kann,
  • b) Isobuten-Abtrennung aus dem so erhaltenen Raffinat I-Strom, vorzugsweise via Verethe­ rung mit Alkoholen oder Diolen, wie z. B. Methanol (zu MTBE), Isobutanol (zu Isobutyl- tert-butylether IBTBE) oder 1,2-Propylenglykol (zu Propylenglykol-tert.-butylether), oder durch Hydratisierung zu tert-Butanol, mittels selektiver Dimerisierung, Oligomerisierung oder Polymerisation von Isobuten, vorzugsweise in Gegenwart homogener und hetero­ gener Brönsted- oder Lewis-Säuren, bzw. destillativ unter Einsatz einer Desiobutenizer- Destillationskolonne
  • c) Reinigung des dabei erhaltenen Raffinat II-Stromes an Adsorbermaterialien zur Entfer­ nung von Verunreinigungen, wie Oxygenates, Chloride, Schwefelverbindungen, Wasser, vorzugsweise an hochoberflächigen Aluminiumoxiden oder Molsieben sowie
  • d) Metathesereaktion des so erhaltenen Raffinat II-Stromes, ggf. unter Einspeisung von Ethylen, in Gegenwart eines Metathesekatalysators, der mindestens eine Verbindung ei­ nes Metalls der VI.b, VII.b oder VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente enthält, zur flexiblen Produktion reiner C3-, C5- und C6-Olefinströme.
  • e) Einspeisen der aus Schritt (d) erhaltenen Olefinströme in eine isomerisierende Metathese ggf. unter Zudosierung von Ethylen zur Erzeugung weiterer propylenhaltiger Ströme.
Process for the flexible production of olefin streams from steam cracker and / or FCC-C 4 streams, comprising the substeps
  • a) Selective hydrogenation of crude C 4 cuts with hydrogen in the presence of Pd / Al 2 O 3 as a catalyst, for removing 1,3-butadiene, 1,2-butadiene, 1-butyne (ethyl acetylene) and butenyne (vinyl acetylene) , or butadiene extraction using polar aprotic solvents with subsequent selective hydrogenation to remove residual amounts of 1,3-butadiene, 1,2-butadiene, 1-butyne (ethyl acetylene) and butenine (vinyl acetylene), in the process step selective hydrogenation depending on The need for C 3 - / C 5 - / C 6 -olefin discharge for the respective metathesis step optimized molar ratio 1-butene to 2-butene can be set,
  • b) separation of isobutene from the raffinate I stream thus obtained, preferably via Verethe tion with alcohols or diols, such as. B. methanol (to MTBE), isobutanol (to isobutyl tert-butyl ether IBTBE) or 1,2-propylene glycol (to propylene glycol tert-butyl ether), or by hydration to tert-butanol, by means of selective dimerization, oligomerization or polymerization of Isobutene, preferably in the presence of homogeneous and heterogeneous Brönsted or Lewis acids, or by distillation using a desiobutenizer distillation column
  • c) Purification of the raffinate II stream obtained in this way on adsorber materials for removing impurities, such as oxygenates, chlorides, sulfur compounds, water, preferably on high-surface area aluminum oxides or molecular sieves, and
  • d) metathesis reaction of the raffinate II stream thus obtained, optionally with ethylene feed, in the presence of a metathesis catalyst which contains at least one compound of a metal of VI.b, VII.b or VIII. subgroup of the Periodic Table of the Elements, for flexible use Production of pure C 3 , C 5 and C 6 olefin streams.
  • e) feeding the olefin streams obtained from step (d) into an isomerizing metathesis, optionally with the addition of ethylene, to produce further propylene-containing streams.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007096296A1 (en) * 2006-02-23 2007-08-30 Basf Se Process for preparation of polyisobutylene whose content of terminal double bonds is more than 50% from an industrial c4 hydrocarbon stream comprising 1-butene, 2-butene and isobutene
US7714179B2 (en) 2004-08-27 2010-05-11 Basf Se Method for the production of C5 aldehydes and propene from a C4 stream containing 1-butene and 2-butene

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