Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR ELIMINATING POLARIZABLE IMPURITIES FROM HYDROCARBONS WITH IONIC LIQUIDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/037835
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for eliminating polarizable impurities from hydrocarbons and hydrocarbon mixtures by using ionic liquids as an extraction medium, in order to reduce the degree of impurity of the hydrocarbon or hydrocarbon mixture to a low or very low level.

Inventors:
WASSERSCHEID PETER (DE)
BOESMANN ANDREAS (DE)
JESS ANDREAS (DE)
DATSEVITCH LEONID (DE)
SCHMITZ CHRISTOPH (DE)
LAUTER ANDREA (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/012239
Publication Date:
May 08, 2003
Filing Date:
November 02, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SOLVENT INNOVATION GMBH (DE)
WASSERSCHEID PETER (DE)
BOESMANN ANDREAS (DE)
JESS ANDREAS (DE)
DATSEVITCH LEONID (DE)
SCHMITZ CHRISTOPH (DE)
LAUTER ANDREA (DE)
International Classes:
C07B63/00; C07C7/10; C07C9/00; C10G21/08; C10G21/20; C10G21/22; C10G21/24; (IPC1-7): C07C7/00
Domestic Patent References:
WO2001055060A22001-08-02
WO2001040150A12001-06-07
Foreign References:
DE767891C1954-07-05
Other References:
See also references of EP 1442001A2
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Entfernung polarer Verunreinigungen aus Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffgemischen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Extraktion der polaren Verunreinigungen mit ionischen Flüssigkeiten erfolgt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete ionische Flüssigkeit eine ionische Flüssigkeit der allgemeinen Formel [A] n" [Y]" ist wobei n = 1 oder 2 ist und das Anion [Y]"ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Tetrafluoroborat ([BF4], Tetrachloroborat ([BCl4]), Hexafluorophosphat ([PF6]), Hexafluoroan timonat ([SbF6]), Hexafluoroarsenat ([AsF6]), Tetrachloroaluminat ([AlCl4]), Trichlorozinkat [(ZnCl3]), Dichlorocuprat ([CuCl2]), Sulfat ([SO4]2), Carbonat ([C03] 2), Fluorosulfonat, [RCOO], [R'SO, [RS04], [Tetrakis (3, 5bis (trifluormethyl)phenyl) borat] ( [BARF]) oder [(R'SO2)2N], und R'ein linearer oder verzweigter 1 bis 16 Kohlenstoffatome enthaltender aliphatischer oder alicyclischer Alkyloder ein C5C18Aryl, C5C18ArylC1C6alkyl oder C1C6 AlkylC5C18arylRest ist, der durch Halogenatome substituiert sein kann, das Kation [A] + ist ausgewählt aus quarternären AmmoniumKationen der allgemeinen Formel [NR'RRR] +, PhosphoniumKationen der allgemeinen Formel [PR1R2R3R] +, ImidazofiumKationen der allgemeinen Formel wobei der ImidazolKern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus CiC6Alkyl, C1CóAlkoxy, C1C6Aminoalkyl, C5C16 Aryloder C5CisArylClC6Alkylgruppen, PyridiniumKationen der allgemeinen Formel wobei der PyridinKern substituiert sein kann mit mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus C1C6Alkyl, C1C6Alkoxy, ClC6Aminoalkyl, C5C16 Aryloder C5Ct6ArylClC6Alkylgruppen, PyrazoliumKationen der allgemeinen Formel wobei der PyrazolKern substituiert sein kann mit mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus ClC6Alkyl, C1C6Alkoxy, C1C6Aminoalkyl, C5C16Aryl oder C5C16ArylC1C6Alkylgruppen, und TriazoliumKationen der allgemeinen Formel wobei der TriazolKern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus ClCsAlkyl, C1C6Alkoxy, C1C6Aminoalkyl, C5C16Aryl oder C5C16ArylC1C6Alkylgruppen, und die Reste Ru, R2, R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff ; linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder alicyclischen Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ; Heteroaryl, HeteroarylCC6Alkylgruppen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im HeteroarylRest und wenigstens einem Heteroatom ausgewählt aus N, O und S, der mit wenigstens einer Gruppe ausgewählt aus ClC6Alkylgruppen und/oder Halogenatomen substituiert sein können ; Aryl, ArylC1C6Alkylgruppen mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen im Arylrest, die gegebenenfalls mit wenigstens einer C1C6Alkylgruppen und/oder einem Halogenatomen substituiert sein können ; und der Rest R ausgewählt ist aus linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder alicyclischen Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ; HeteroarylC,C6Alkylgruppen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Arylrest und wenigstens einem Heteroatom ausgewählt aus N, O und S, die mit wenigstens einer C1C6Alkylgruppen und/oder Halogenatomen substituiert sein können ; ArylClC6Alkylgruppen mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen im Arylrest, die gegebenenfalls mit wenigstens einer ClC6Alkylgruppe und/oder einem Halogenenatomen substituiert sein können, durch Alkylierung der zugrundeliegenden Amine, Phosphine, Imidazole, Pyridine, Triazole und Pyrazol mit einem Halogenid RX und Austausch des Halogenidanions Xdurch das oben definierte Anion [Y]oder [Y] 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ohne Isolierung der Zwischenprodukte durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ist, dass es sich bei Substraten, die entfernt werden sollen um schwefelhaltige oder halogenhaltige Verbindungen handelt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Extraktion in einem Temperaturbereich von 150°C bis 500°C, vorteilhafter im Bereich25°C bis zoo'c und besonders vorteilhaft von 0°C bis 150°C durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ist, dass sowohl Extraktion als auch Abtrennung vom Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemisch in einem Temperaturbe reich stattfinden, in dem die ionische Flüssigkeit in fester oder flüssiger Form vorliegt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Menge zugesetzter ionischer Flüssigkeit einen Massenanteil im Bereich 0,01 bis 99%, vorzugsweise 0,1 bis 50% und am geeignetsten 0,5 bis 30% hat.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Extraktion in einem MixerSettlerAnlage, Bodenkolonne, Blasensäulekolonne, Packungskolonne, Füllkörperkolonne, Tellerabscheider, Rotating Disc Kolonne oder Schwingplattenkolonne stattfindet.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abtrennung der extrahierten Verunreinigungen aus der ionischen Flüssigkeit, mit oder ohne vorhergehende Hydrierung oder Oxidation, mittels einer Extraktion mit einem Kohlenwasserstoff oder einem Kohlenwasserstoffgemisch, einer organische Verbindungen oder einem Gemisch organischer Verbindungen, flüssigem Kohlendioxid, überkritischem Kohlendioxid, flüssigem Propan oder überkritischem Propan oder durch Destillation, Wasserdampfdestillation, Sublimation oder Absorption an einem Absorbens (z. B. Aktivkohle oder Zeolith) erfolgt.
9. Zusammensetzung umfassend ein Kohlenwasserstoff bzw. Kohlenwasserstoff gemisch, polarisierbarere Verunreinigungen/Substrate und wenigstens eine ionische Flüssigkeit oder einem Gemisch aus ionischen Flüssigkeiten.
10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ioni sche Flüssigkeit oder die Einzelkomponenten der Mischung wie in Anspruch 2 definiert ist.
11. Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie die ionische Flüssigkeit als Extraktionsmedium oder als Bestandteil des Reaktionsmediums enthält.
12. Verwendung von ionischen Flüssigkeiten als Extraktionsmedium oder als Bestandteil des Reaktionsmediums für Extraktion von polarisierbaren Verunreinigungen/Substraten.
Description:
Verfahren zur Entfernung polarisierbarer Verunreinigungen aus Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffgemischen Beschreibung Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung von polarisierbaren Verunreinigungen aus Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffgemischen unter Verwendung von ionischen Flüssigkeiten als Extraktionsmedium mit dem Ziel den Verunreinigungsgrad des Kohlenwasserstoffs bzw. Kohlenwasserstoffgemisches auf ein niedriges oder sehr niedriges Niveau abzusenken.

Stand der Technik und Problemstellung Die Abtrennung polarisierbarer Verunreinigungen aus Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen-bis in den ppm-Bereich hinein-ist technisch von großem Interesse und erweist sich häufig als problematisch. Die Bedeutung solcher Reinigungsverfahren beruht auf der Tatsache, dass viele polarisierbare Verunreinigungen in Kohlenwasserstoffen bzw. Kohlenwasserstoffgemischen deren technische Verwendbarkeit einschränken, da sie sich entweder störend auf den eigentlichen technischen Prozess auswirken oder zu aus umweltpolitischer Sicht unerwünschten Nebenprodukten führen. Wichtige Beispiele hierfür sind die Abtrennung von Schwefel-und Stickstoffkomponenten aus Treibstoffen zur Reduktion der SO2-Emissionen oder die Reduzierung chlorhaltiger Verbindungen aus Motorölen zur Vermeidung von Korrosionsproblemen.

Die Tiefentschwefelung von Kraftstoffen zur Erreichung sehr kleiner Schwefelgehal- te (> 50ppm) stellt ein großes Problem bei der Treibstoffherstellung dar. Die gesetzlichen Rahmenbedingungen sehen zur Zeit eine Absenkung des Schwefelgehaltes in Otto-und Dieselkraftstoffen auf 50 ppm für das Jahr 2005 innerhalb der Europäischen Union vor. Deutsche Regierungsvorschläge zielen bereits auf eine Absenkung auf 10 ppm im Jahre 2003 (W. Bonse-Geuking, Erdöl Erdgas Kohle, 116,9 (2000) 407). Nach dem heutigen Stand der Technik erfolgt in einer Raffinerie die Abtrennung von schwefelhaltigen Verbindungen durch katalytische Hydrierung (J. Pachano, J. Guitian, O. Rodriguez, J. H. Krasuk (Intevep, S. A. ), US4752376 (1988), Jr. Hensley, L. Albert, L. M. Quick (Standard Oil Company), US4212729 (1980), S. B. Alpert, R. H. Wolk, M. C. Chervenak, G. Nongbri (Hydrocarbon Research, Inc. ), US3725251 (1971), G. R. Wilson (Gulf Research &

Development Company), US3898155 (1975), Y. Fukui, Y. Shiroto, M. Ando, Y.

Homma (Chiyoda Chemical Engineering & Construction Co., Ltd. ), US4166026 (1979), R. H. Fischer, J. Ciric, T. E. Whyte (Mobil Oil Corporation), US3867282 (1975), 3. G. Gatsis (Universal Oil Products Company), US3859199 (1975), L. K.

Riley, W H. Sawyer (Esso Research and Engineering Company), US3770617 (1973), C. E. Adams, W. T. House (Esso Research and Engineering Company), US3668116 (1972)). Die Abtrennung des entstehenden Schwefelwasserstoffes wird durch Aminwäscher erreicht (W. W. Kensell, M. P. Quinlan, The M. W. Kellogg Company Refinery Sulfur Management, in : R. A. Meyers (Ed. ), Handbook of Petroleum Refining Processes, New York, San Francisco, Washington, D. C., Auckland, Bogotä, Caracas, Lisbon, London, Madrid, Mexico City, Milan, Montreal, New Dehli, San Juan, Singapore, Sydney, Tokyo, Toronto : McGraw-Hill, 1996,11. 3). Ein weiteres Verfahren ist der UOP Merox Prozess. Hierbei werden die im Kraftstoff vorhandenen Mercaptane in Anwesenheit eines metallorganischen Katalysators bei niedrigen Temperaturen in alkalischer Umgebung mit Sauerstoff zu Disulfiden umgesetzt (D. L. Holbrook, UOP Merox Process, in : R. A. Meyers (Ed. ), Handbook of Petroleum Refining Processes, New York, San Francisco, Washington, D. C., Auckland, Bogotä, Caracas, Lisbon, London, Madrid, Mexico City, Milan, Montreal, New Dehli, San Juan, Singapore, Sydney, Tokyo, Toronto : McGraw-Hill, 1996,11. 29).

Halogenierte Verunreinigungen in Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffgemi- schen verursachen in der Technik Korrosionsprobleme, weshalb ihr Gehalt in der Regel bis in den Bereich weniger ppm vermindert werden muß. Technisch erreicht man dies durch katalytische Hydrierung oder elektrolytische Dehalogenierung (G.

Scharfe, R. -E. Wilhelms (Bayer Aktiengesellschaft), US3892818 (1975), J. Langhoff, A. Jankowski, K.-D. Dohms (Ruhrkohle AG), US5015457 (1991), W. Dohler, R.

Holighaus, K. Niemann (Veba Oel Aktiengesellschaft), US4810365 (1989), F. F.

Oricchio (The Badger Company, Inc.), US3855347 (1974), R. W. La Hue, C. B. Hogg (Catalysts and Chemicals, Inc. ), US3935295 (1976), F. Rasouli, E. K. Krug (ElectroCom Gard, Ltd. ), US5332496 (1994), H. J. Byker (PCB Sandpiper, Inc.), US4659443 (1987), J. A. F. Kitchens (Atlantic Research Corporation), US4144152 (1979)).

Ionische Flüssigkeiten sind bereits seit vielen Jahren bekannt (P. Wasserscheid, W.

Keim, Angew. Chem., 112 (2000) 3926 ; T. Welton, Chem. Rev., 99 (1999) 2071 ; J. D. Holbrey, K. R. Seddon, Clean Products and Processes, 1 (1999), 223). Sie sind dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Flüssigkeiten handelt, die ausschließlich aus Ionen bestehen. Wichtige Eigenschaften sind ihre in weiten Grenzen durch

Variation des Kations und/oder Anions einstellbare Löslichkeitseigenschaften und ihr unmessbar-kleiner Dampfdruck. Zahireiche ionische Flüssigkeiten sind mit Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffgemischen nicht vollständig mischbar d. h. es kommt zur Ausbildung von Zwei-oder Mehrphasensystemen (P.

Wasserscheid, W. Keim, Angew. Chem., 112 (2000) 3926).

Unsere Innovation Unsere Innovation beruht auf der überraschenden Feststellung, dass durch Extraktion eines Kohlenwasserstoffs oder eines Kohlenwasserstoffgemisches mittels einer ionischen Flüssigkeit oder einem Gemisch aus ionischen Flüssigkeiten der Gehalt an polarisierbaren Verunreinigungen im Kohlenwasserstoff bzw.

Kohlenwasserstoffgemisch dann erheblich reduziert werden kann, wenn die verwendete ionische Flüssigkeit eine Mischungslücke mit dem Kohlenwasserstoff bzw. dem Kohlenwasserstoffgemisch aufweist. Damit stellt unsere Innovation eine neuartige, äußerst effiziente Lösung für die oben genannten Probleme zur Abtrennung von polarisierbaren Verunreinigungen aus Kohlenwasserstoffen bzw.

Kohlenwasserstoffgemischen dar.

Bei den verwendeten ionischen Flüssigkeiten handelt es sich um Verbindungen der allgemeinen Formel [A] n [Y] I wobei n = 1 oder 2 ist und das Anion [Y]"'ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Tetrafluoroborat ([BF4]-), Tetrachloroborat ([BCl4]-), Hexafluorophosphat ([PF6]-), Hexafluoro- antimonat ([SbF6]-), Hexafluoroarsentat ([AsF6]-), Tetrachloroaluminat [(AlCl4]- ), Trichlorozinkat [(ZnCl3]-), Dichlorocuprat, Sulfat ([SO4]2-), Carbonat ( [COs] ' ), Fluorosulfonat, [R-COO] ~, [R'-SO3]-oder [(R'-SO2) 2N]-, und R'ein linearer oder verzweigter 1 bis 16 Kohlenstoffatome enthaltender aliphatischer oder alicyclischer Alkyl-oder ein C5-C18-Aryl-, C5-C18-Aryl-C1-C6-alkyl- oder C1-C6- Alkyl-C5-Ct8-aryl-Rest ist, der durch Halogenatome substituiert sein kann, das Kation [A] + ist ausgewählt aus - quarternären Ammonium-Kationen der allgemeinen Formel [NRtR2R3R] + - Phosphonium-Kationen der allgemeinen Formel [PRlRZR3R+

Imidazolium-Kationen der allgemeinen Formel wobei der Imidazol-Kern substituiert sein kann mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C-C6-Ami- noalkyl-, C5-C16-Aryl- oder C5-C16-Aryl-C1-C6-Alkylgruppen, Pyridinium-Kationen der allgemeinen Formel wobei der Pyridin-Kern substituiert sein kann mit mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus Cl-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, Cl-C6-Ami- noalkyl-, C5-Cl6-Aryl-oder C5-Ct6-Aryl-C-C6-Alkylgruppen, Pyrazolium-Kationen der allgemeinen Formel wobei der Pyrazol-Kern substituiert sein kann mit mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus C1-C6-Alkyl-, C1-C6-Alkoxy-, C1-C5-Ami- noalkyl-, C5-C16-Aryl- oder C5-C16-Aryl-C1-C6-Alkylgruppen, und Triazolium-Kationen der allgemeinen Formel

wobei der Triazol-Kern substituiert sein kann mit mit wenigstens einer Gruppe, die ausgewählt ist aus Cl-C6-Alkyl-, C,-C6-Alkoxy-, Ci-Ce-Ami- noalkyl-, C5-Ct6-Aryl-oder C5-Cj6-Aryl-C-C6-Alkylgruppen, und die Reste Rt, R, R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus - Wasserstoff ; - linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten, aliphatischen oder alicyclischen Alkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ; -Heteroaryl-, Heteroaryl-C3-C6-Alkylgruppen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Heteroaryl-Rest und wenigstens einem Heteroatom ausgewählt aus N, 0 und S, der mit wenigstens einer Gruppe ausgewählt aus C-C6-Alkylgruppen und/oder Halogenatomen substituiert sein können ; - Aryl-, Aryl-Ci-C6-Alkylgruppen mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen im Arylrest, die gegebenenfalls mit wenigstens einer C-C6-Alkylgruppen und/oder einem Halogenatomen substituiert sein können.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Zusammensetzung umfassend ein Kohlenwasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffgemisch sowie wenigstens eine der oben definierten ionischen Flüssigkeit. Diese Zusammensetzungen können als Ausgangspunkt für die Durchführung der oben genannten Extraktion sein.

Dementsprechend können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen neben dem Kohlenwasserstoff oder dem Kohlenwasserstoffgemisch auch die verschiedensten Substrate, Wertstoffe oder Verunreinigungen enthalten.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung können die Alkyl-, Aryl-, Arylal- kyl-, Alkoxy-und Alkylaryl-Sulfonatgruppen (Anion [Y] ) durch Halogenatome, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom substituiert sein. Besonders bevorzugt sind die fluorierten, insbesondere die perfluorierten Alkyl-und obengenannten Arylsulfonate, wie das Trifluormethansulfonat (Triflat). Als nicht halogenierte Vertreter sind die Methansulfonat-, Benzolsulfonat-und die Toluolsulfonat-Gruppe zu nennen, sowie alle weiteren im Stand der Technik bekannten Sulfonat- Austrittsgruppen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Alkyl-, Aryl-, Arylalkyl-, Alkoxy-und Alkylaryl-Carboxylatgruppen durch Halogenatome, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom substituiert sein. Besonders bevorzugt sind die fluorierten, insbesondere die perfluorierten Alkyl-und obengenannten Arylcarboxylate, wie das Trifluormethancarboxylat (Trifluoracetat ; CF3COO-). Als nicht halogenierte Vertreter

sind die Acetat-und Benzoat-Gruppe zu nennen, sowie alle weiteren im Stand der Technik bekannten Carboxylat-Austrittsgruppen.

In bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung können die im Zusammenhang mit den Substituenten erwähnten Cz-C6-Alkyl-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch C2-C4-Alkyl-Gruppen ersetzt werden. Ebenso können die im Zusammenhang mit den Substituenten erwähnten Cl-C6-Alkoxy-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch C2-C4-Alkoxy-Gruppen ersetzt werden. In einer weiteren Alter- native der Erfindung können die im Zusammenhang mit den Substituenten er- wähnten C5-Cj6-Aryl-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch C6-Clo-Aryl- Gruppen, die C3-C8-Heteroaryl-Gruppen jeweils unabhängig voneinander durch C3- C6-Heteroaryl-Gruppen ersetzt werden. Die Halogenatome, mit welchen die Alkyl-, Alkoxy-und Aryl-Gruppen substituiert sein können sind ausgewählt aus Fluor, Chlor, Brom und Iod, vorzugsweise Fluor, Chlor und Brom.

Ein einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Rest R'ein linearer oder verzweigter 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltender aliphatischer oder alicyclischer Alkyl-oder ein C6-Cio-Aryl-, Cs-Clo-Aryl-C1C4-alkyl-oder Ci-C4-Alkyl-C6-Clo-Arylrest, der durch Halogenatome substituiert sein kann.

Die Kationen [A] sind beispielsweise ausgewählt aus Cocosalkylpentaethoxymethy- ammonium, Trimethylphenylammonium, Methyltrioctylammonium, Benzyldimethyl- tetradecylammonium, Tetrabutyl-phosphonium, Trihexyl (tetradecyl) phosphonium, 3-Butyl-1-methyl-imidazolium, 3-Ethyl-1-methyl-imidazolium, N-Butylpyridinium, N-Ethylpyridinium, Diethylpyrazolium, 1-Ethyl-3-methylimidazolium, 1-Butyl-3- methylimidazolium, 1-Hexyl-3-methylimidazolium, 1-Octyl-3-methylimidazolium, 1- Decyl-3-methylimidazolium, 1-Butyl-4-methylpyridinium, 1-Butyl-3-methyl- pyridinium, 1-Butyl-2-methylpyridinium, 1-Butyl-pyridinium, 1-Butyl-Methyl- <BR> <BR> <BR> <BR> Imidazolium, Nonyl-Methyl-Imidazolium, Butyl-Methyl-Imdazolium, Hexyl-Methyl- Imdazolium, Octyl-Methyl-Imdazolium, 4-Methyl-Butyl-Pyridinium, Triethylammoni- um, Trieethylmethylammonium, Butylmethyl-Pyridinium, Propylammonium, Methyl- Methyl-Imidazolium, Ethyl-Methyl-Imidazolium, Butyl-Methyl-Imidazolium und Butyl-Methyl-Imidazolium.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die ionische Flüs- sigkeit als alleiniges Extraktionsmedium, also frei von weiteren Extraktionsmitteln eingesetzt. Der Anteil der ionischen Flüssigkeit im Reaktionsmedium kann aber auch zwischen 0, 0001 bis 99,9 Volumenprozent betragen, vorzugsweise zwischen 0,1 und 50 Volumenprozent, noch bevorzugter zwischen 0,5 und 30 Volumenpro- zent, bezogen auf die Gesamtmenge des Reaktionsmediums.

Das Reaktionsmedium kann zusätzlich zu der ionischen Flüssigkeit noch ein oder mehrere weitere Extraktionsmittel enthalten. Diese können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Puffer-Lösungen (pH 2 bis 10, vorzugsweise 5 bis 8) und organischen Lösungsmitteln. Einsetzbare organische Lösungsmittel sind mit Wasser mischbar oder nicht mit Wasser mischbar. Beispielhaft seien als organische Lösungsmittel Methyl-tert.-butylether, Toluol, Hexan, Heptan, tert.-Butanol, Glycole, Polyalkylenglycole genannt. Im übrigen kommen aber grundsätzlich alle herkömmlichen, auf dem Gebiet der Extraktion bekannten Extraktionsmittel in Frage.

Das zu extrahierende Medium wird durch ein Kohlenwasserstoff oder durch ein Kohlenwasserstoffgemisch dargestellt. Exemplarisch sind die Abtrennung von Schwefel-und Stickstoffkomponenten aus Treibstoffen zur Reduktion der S02- Emissionen oder die Reduzierung chlorhaltiger Verbindungen aus Motorölen zur Vermeidung von Korrosionsproblemen zu nennen.

Als zu extrahierende Stoffe kommen grundsätzlich sämtliche polarisierbaren Verbindungen in Frage. Beispielhaft sind hier schwefelhaltige und halogenhaltige Verbindungen zu nennen.

Erfindungsgemäß wurde gefunden, das die Extraktion von schwefelhaltigen Verunreinigungen aus Kohlenwasserstoffen bzw. Kohlenwasserstoffgemischen mit ionischen Flüssigkeiten oder einem Gemisch aus ionischen Flüssigkeiten signifikante Vorteile im Vergleich zum nach heutigem Stand der Technik verwendeten Hydrierverfahren bietet. Die Vorteil beziehen sich auf Minimierung des Wasserstoffverbrauchs, Senkung der Betriebs-und Investitionskosten bis zu 50% und Erreichung, im Gegensatz zum Stand der Technik, von absoluten Minimalgrenzen des zu extrahierenden Mediums.

In Anwendung des Verfahrens gemäß dieser Erfindung tritt beispielsweise bei der Entschwefelung von Dieselkraftstoff die Extraktion der schwefelhaltigen Verunreinigungen mittels ionischer Flüssigkeiten an die Stelle der heute praktizierten Hydrierungsreaktionen. Dabei ist das Verfahren gemäß dieser Erfindung nicht auf bestimmte schwefelhaltige Verbindungsklassen beschränkt, sondern reduziert universell bei der Aufarbeitung von Erdölfraktionen den Gehalt an schwefelhaltigen Verunreinigungen. Durch mehrstufiges Extrahieren kann dabei der Restschwefelgehalt bis unter die Nachweisgrenze der verwendeten Analytik (< Ippm) abgesenkt werden. Damit stellt das Verfahren gemäß dieser Erfindung eine

neuartige Möglichkeit dar, den Schwefelgehalt in unterschiedlichen Kraftstoffen deutlich zu verringern und klar unter die in Zukunft geforderten gesetzlichen Vorgaben von 50 ppm zu bringen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Temperaturen von-150 °C bis 500 °C, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von-25 °C bis 200 °C, besonders bevor- zugt in einem Temperaturbereich von 0°C bis 150°C durchgeführt werden.

Das Verfahren kann in einem Temperaturbereich stattfinden, in dem die ionische Flüssigkeiten entweder in flüssiger oder fester Form vorliegt.

In bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung kann die Extraktion mittels einer Mixer-Settler-Anlage, Bodenkolonne, Blasensäulekolonne, Packungskolonne, Füllkörperkolonne, Tellerabscheider, Rotating Disc Kolonne oder Schwingplattenko- lonne durchgeführt werden.

Eine Reextraktion der Schwefelverbindung aus der ionischen Flüssigkeit im Sinne einer Regenerierung der als Extraktionsmittel verwendeten ionischen Flüssigkeit ist ebenfalls möglich. Hierfür eignen sich insbesondere Medien, die ebenfalls eine Mischungslücke mit der ionischen Flüssigkeit besitzen aber sehr leichtflüchtig sind.

Die Abtrennung der extrahierten Substrate aus der ionischen Flüssigkeit kann durch Extraktion, mit oder ohne vorhergehender Hydrierung oder Oxidation, mit einem Kohlenwasserstoff oder einem Kohlenwasserstoffgemisch, einer organische Verbindungen oder einem Gemisch organischer Verbindungen, flüssigem Kohlendioxid, überkritischem Kohlendioxid, flüssigem Propan oder überkritischem Propan mit anschließender Destillation, Wasserdampfdestillation, Sublimation oder Absorption an einem Absorbens (z. B. Aktivkohle oder Zeolith) erfolgen.

Die durch Reextraktion gereinigte ionische Flüssigkeit kann wieder in den Entschwefelungsprozess zurückgeführt werden.

Bei der Enthalogenierung umgeht das neuartige Verfahren gemäß dieser Erfindung die klassischen Nachteile der konventionellen Enthalogenierung durch Hydrierung (hoher Druck, hohe Temperaturen, Freisetzung des korrosiven HCI-Gas).

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher beschrieben ohne je- doch auf diese beschränkt zu sein.

Beispiele 1. Entschwefelung von Dibenzothiophen in n-Dodecan Am Beispiel der Entschwefelung der Modelikomponente Dibenzothiophen gelöst in n-Dodecan soll die Leistungsfähigkeit unserer Innovation demonstriert werden. Abb. 1 zeigt die Strukturen einiger der verwendeten ionischen Flüssigkeiten und der dadurch erzielten Schwefelgehalte nach einmaliger Extraktion ausgehend von einem Schwefelgehalt von 500 ppm. Das Dibenzothiophen dient in diesem Fall als Modellkomponente für eine nach klassischem Hydrierungsverfahren schwer zu entschwefelnde Verbindung.

Beispiele für verwendete ionische Flüssigkeiten (a) 1-Butyl-3-methylimidazoliumtetrachloroaluminat ; (b) 1-Ethyl-3- methylimidazoliumtetrachloroaluminat ; (c) Diethylcyclohexylammonium- methansulfonat/Tributylammoniummethyl-methansulfonat ; (d) Dodecyltrimethylammoniumtetrachloroaluminat ; (e) Trioctylmethylammoniumtetrachloroaluminat ; (f) Diethylmethylcyclohexylammonium-methansulfonat/Tributylammon iummethyl- methansulfonat ; (g) 1-Butyl-3-methylimidazolium-BTA ; (h) 1,3- Dimethylimidazolium-methansulfonat

Abb. 1 Die ionische Flüssigkeit und das Modellöl werden im Massenverhältnis 1 zu 5 für 15 Minuten bei Raumtemperatur bzw. bei 60°C im Falle für (c) und (f), da es sich bei diesen bei Raumtemperatur um Feststoffe handelt, intensiv gerührt. Danach wird das Modellöl aus dem Zweiphasengemisch abgetrennt und der Schwefelgehalt mittels Verbrennungsanalyse bestimmt.

2. Mehrstufige Entschwefelung von Dibenzothiophen in n-Dodecan Hier wird gezeigt, dass mittels einer mehrstufigen Extraktion der Modellkomponente Dibenzothiophen mit ionischen Flüssigkeiten eine weitere deutliche Verringerung des Schwefelgehaltes erreicht werden kann. Weiterhin wird gezeigt, dass die unterschiedlichen ionischen Flüssigkeiten zum Teil deutlich unterschiedlich gut geeignet sind. Das Verfahren selber ist das gleiche, wie in Beispiel 1. Das einmal entschwefelte Modellöl wird jedoch in einer zweiten, dritten etc. Stufe jeweils wiederum mit frischer ionischer Flüssigkeit umgesetzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 Ergebnisse mehrstufiger Extraktionen von Modellöl (500 ppm) mit ionischen Flüssigkeiten Verbin-Schwefelgehalt [ppm] Stufe dung 1 2 3 4 (a) 260 120 55 25 (c) 305 195 120 65 (f) 335 210 130 85 (h) 450 420 405

3. Entschwefelung von realen Kraftstoffen Die folgenden Beispiele zeigen, dass eine Übertragung der Versuche mit der Mode ! ! komponente Dibenzothiophen zur Entschwefelung mit ionischen Flüssigkeiten auf komplexe reale Systeme möglich ist. Hierzu wird genauso vorgegangen wie in Beispiel 2. Als Kraftstoff wird beispielhaft eine vorentschwefelte Dieselfraktion mit einem Schwefelgehalt von 375 ppm verwendet. Einige Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Tabelle 2 Ergebnisse mehrstufiger Extraktionen von Dieselkraftstoff (375 ppm) mit ionischen Flüssigkeiten Verbin-Schwefelgehalt [ppm] Stufe dung 1 2 3 4 8 (a) 220 160 130 100 40 (c) 325 290 250 225 (f) 330 300