Un procedimiento para producir ciclohexilbenceno, que comprende poner en contacto benceno e hidrógeno con un catalizador en condiciones de hidroalquilación,

para producir un efluente que contiene ciclohexilbenceno, comprendiendo el catalizador un compuesto de un tamiz molecular, un óxido inorgánico diferente de dicho tamiz molecular, y al menos un metal de hidrogenación, en el que al menos un 50% en peso de dicho metal de hidrogenación está soportado sobre el óxido inorgánico y en el que el o los metales de hidrogenación, se aplican al óxido inorgánico antes de que el óxido inorgánico forme el compuesto con el tamiz molecular

Procedimiento para producir ciclohexilbenceno Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento para producir ciclohexilbenceno y, opcionalmente, para convertir el ciclohexilbenceno resultante en fenol y ciclohexanona.

Antecedentes de la invención

El fenol es un producto importante en la industria química y es útil, por ejemplo, para la producción de resinas fenólicas, bisfenol A, £-caprolactama, ácido adípico y plastificantes.

Actualmente, la ruta más común para la producción de fenol es el procedimiento de Hock. Este es un procedimiento en tres etapas en el que la primera etapa implica la alquilación de benceno con propileno para producir cumeno, seguido de oxidación del cumeno al hidroperóxido correspondiente, y luego escisión del hidroperóxido para producir cantidades equimoleculares de fenol y acetona. Sin embargo, la demanda mundial de fenol está creciendo más rápidamente que la de acetona. Además, el coste del propileno probablemente va a incrementarse, debido una escasez de propileno creciente.

Por tanto, un procedimiento que utilice alquenos superiores en vez de propileno como materia prima y que produzca simultáneamente cetonas superiores, como ciclohexanona, más que acetona, puede ser una ruta alternativa atractiva para la producción de fenoles. Por ejemplo, existe un mercado creciente de ciclohexanona, que se usa como disolvente industrial, como activador en reacciones de oxidación, y en la producción de ácido adípico, resinas de ciclohexanona, oxima de ciclohexanona, caprolactama y nylon 6.

Se sabe por la patente de EE.UU. nº 5.053.571 que el ciclohexilbenceno se puede producir poniendo en contacto benceno con hidrógeno, en presencia de un catalizador que comprende rutenio y níquel soportado sobre zeolita beta y que el ciclohexilbenceno resultante se puede procesar en dos etapas hasta ciclohexanona y fenol. La reacción de hidroalquilación se realiza a una velocidad espacial horaria del líquido (LHSV) que varía de 1 a 100, una presión de reacción que varía de 100 a 1000 kPa, una velocidad de alimentación de hidrógeno que varía de 0, 1 a 6 moles por mol de materia prima por hora, y una temperatura de reacción que varía de 100 a 300ºC.

Además, la patente de EE.UU. nº 5.146.024, divulga que el benceno se puede hacer reaccionar con hidrógeno en presencia de monóxido de carbono y una zeolita X o Y que contenga paladio, para producir ciclohexilbenceno, que se puede convertir luego con un rendimiento elevado en fenol y ciclohexanona, mediante autooxidación con tratamiento ácido posterior. La reacción de hidroalquilación se realiza a una velocidad espacial horaria del líquido (LHSV) de la entrada de benceno de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 h-1, una presión total de reacción de aproximadamente 345 a aproximadamente 10.350 kPa, una proporción molar de H2 a benceno de aproximadamente 0, 1:1 a aproximadamente 10:1, una proporción molar de monóxido de carbono a H2 de aproximadamente 0, 01:1 a aproximadamente 0, 3:1, y una temperatura de aproximadamente 100 a aproximadamente 250ºC.

Además, la patente de EE.UU. nº 6.037.513, divulga que el ciclohexlbenceno se puede producir poniendo en contacto benceno con hidrógeno en presencia de un catalizador bifuncional, que comprende un tamiz molecular de la familia MCM-22, y al menos un metal de hidrogenación seleccionado de paladio, rutenio, níquel, cobalto y sus mezclas. El catalizador puede contener también un aglutinante y/o matriz y, en los ejemplos, el catalizador se produce impregnando un extruido del tamiz molecular de la familia MCM-22 y un aglutinante de alúmina, con una solución acuosa de una sal del metal de hidrogenación, usando impregnación de humedad incipiente. La patente 6.037.513 también divulga que el ciclohexilbenceno resultante se puede oxidar hasta el hidroperóxido correspondiente, y el peróxido descomponerse hasta el fenol deseado y ciclohexanona.

Según la presente invención, se ha descubierto ahora que la actividad de hidroalquilación de benceno de un catalizador bifuncional que comprende un tamiz molecular y un metal de hidrogenación, se puede mejorar si algo o todo el metal de hidrogenación está soportado sobre un óxido inorgánico separado de, pero compuesto con, el tamiz molecular. Adicionalmente, el catalizador resultante presenta selectividad mejorada para ciclohexilbenceno y diciclohexilbenceno y selectividad reducida frente a ciclohexano, lo cual es deseable ya que cualquier diciclohexilbenceno se puede transalquilar fácilmente con benceno adicional para producir más producto de ciclohexilbenceno.

Sumario

En un aspecto, la invención reside en un procedimiento para producir ciclohexilbenceno, que comprende poner en contacto benceno e hidrógeno con un catalizador en condiciones de hidroalquilación, para producir un efluente que contiene ciclohexilbenceno, comprendiendo el catalizador un compuesto de un tamiz molecular, un óxido inorgánico diferente de dicho tamiz molecular y al menos un metal de hidrogenación, en el que al menos 50% en peso, por ejemplo 75% en peso, incluso sustancialmente todo, incluyendo tanto como el 100% en peso de dicho metal de hidrogenación, está soportado sobre un óxido inorgánico, en el que dicho o dichos metales de hidrogenación se aplican al óxido inorgánico antes de que dicho óxido inorgánico forme el compuesto con dicho tamiz molecular.

Convenientemente, el catalizador se produce depositando el o los metales de hidrogenación sobre el óxido inorgánico y luego granulando conjuntamente una mezcla del óxido inorgánico que contiene el metal y el tamiz molecular.

Alternativamente, el catalizador se produce depositando el o los metales de hidrogenación sobre el óxido inorgánico y luego coextruyendo una mezcla del óxido inorgánico que contiene el metal y el tamiz molecular. Típicamente, la mezcla incluye además un aglutinante.

Convenientemente, el tamiz molecular tiene un tamaño de poro promedio de al menos 7 Angstrom.

Convenientemente, , el tamiz molecular comprende una o más de zeolita beta, zeolita X, zeolita Y, mordenita o un tamiz molecular de la familia MCM-22.

En una realización, el tamiz molecular es un miembro de la familia MCM-22 y tiene un patrón de difracción de rayos X que incluye máximos de espaciado d en 12, 4±0, 25, 6, 9±0, 15, 3, 57±0, 07 y 3, 42±0, 07 Angstrom. Tamices moleculares adecuados incluyen MCM-22, PSH-3, SSZ-25, ERB-1, ITQ-1, ITQ-2, MCM-36, MCM-49, MCM-56, UZM-8, y mezclas de los mismos, y especialmente MCM-22, MCM-49, MCM-56 y sus isotipos.

Convenientemente, el tamiz molecular es un aluminosilicato y, en ese caso, la proporción molar del aluminio en el tamiz molecular al metal de hidrogenación es, preferiblemente, de aproximadamente 75 a aproximadamente 750, por ejemplo de aproximadamente 100 a aproximadamente 300.

Convenientemente, el óxido inorgánico es un óxido de un elemento seleccionado de los Grupos 2, 4, 13 y 14 de la Tabla Periódica de los Elementos, como alúmina y/o titania y/o zirconia.

Convenientemente, el o los metales de hidrogenación, se seleccionan de paladio, rutenio, níquel, zinc, estaño y cobalto, especialmente paladio.

Convenientemente, las condiciones de hidroalquilación incluyen una temperatura de aproximadamente 100 a 400ºC y/o una presión de aproximadamente 100 a 7000 kPa. Típicamente, la proporción molar de hidrógeno a benceno en dicho contacto está en el intervalo de aproximadamente 0, 15:1 a aproximadamente 15:1.

En una realización, el efluente contiene también diciclohexilbenceno y al menos parte del diciclohexilbenceno se pone en contacto con benceno en condiciones de transalquilación, para producir más ciclohexilbenceno.

En un aspecto adicional, la invención reside en un método para producir conjuntamente fenol y ciclohexanona, comprendiendo dicho método producir ciclohexilbenceno mediante el procedimiento aquí descrito, oxidando el ciclohexilbenceno para producir hidroperóxido de ciclohexilbenceno y escindiendo el hidroperóxido de ciclohexilbenceno para producir fenol y ciclohexanona. En una realización de este aspecto adicional, la ciclohexanona se deshidrogena posteriormente para producir más fenol.

Descripción detallada de la invención Se describe un procedimiento de hidroalquilación de benceno para producir ciclohexilbeneno y posteriormente, en una etapa opcional adicional, la conversión del ciclohexilbenceno en un procedimiento en dos etapas, en ciclohexanona y fenol. En... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir ciclohexilbenceno, que comprende poner en contacto benceno e hidrógeno con un catalizador en condiciones de hidroalquilación, para producir un efluente que contiene ciclohexilbenceno, comprendiendo el catalizador un compuesto de un tamiz molecular, un óxido inorgánico diferente de dicho tamiz molecular, y al menos un metal de hidrogenación, en el que al menos un 50% en peso de dicho metal de hidrogenación está soportado sobre el óxido inorgánico y en el que el o los metales de hidrogenación, se aplican al óxido inorgánico antes de que el óxido inorgánico forme el compuesto con el tamiz molecular.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que al menos el 75% en peso del metal de hidrogenación está soportado sobre el óxido inorgánico.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el catalizador se produce depositando el o los metales de hidrogenación sobre el óxido inorgánico y después granulando conjuntamente una mezcla del óxido inorgánico que contiene metal y el tamiz molecular.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el catalizador se produce depositando el o los metales de hidrogenación sobre el óxido inorgánico y coextruyendo a continuación una mezcla del óxido inorgánico que contiene metal y el tamiz molecular.

5. El procedimiento según cualquier reivindicación precedente, en el que el tamiz molecular se selecciona de zeolita beta, zeolita X, zeolita Y, mordenita y tamices moleculares que tienen un patrón de difracción de rayos X que incluye máximos de espaciado d en 12, 4±0, 25, 6, 9±0, 15, 3, 57±0, 07 y 3, 42±0, 07 Angstrom.

6. El procedimiento de la reivindicación 15, en el que el tamiz molecular se selecciona de MCM-22, PSH-3, SSZ25, ERB-1, ITQ-1, ITQ-2, MCM-36, MCM-49, MCM-56, UZM-8, y combinaciones de dos cualesquiera o más de los mismos.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el tamiz molecular se selecciona de MCM-22, MCM-49, MCM56 y combinaciones de dos cualesquiera o más de los mismos.

8. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el tamiz molecular es un aluminosilicato, y la proporción molar del aluminio en el tamiz molecular al metal de hidrogenación es de 1, 5 a 1500, preferiblemente de 100 a 300.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el óxido inorgánico comprende alúmina y/o titania y/o zirconia.

10. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el metal de hidrogenación, o uno de dichos metales de hidrogenación, se selecciona de paladio, rutenio, níquel, zinc, estaño y cobalto.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el metal de hidrogenación, o uno de dichos metales de hidrogenación, comprende paladio.

12. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el efluente contiene también diciclohexilbenceno y al menos parte del diciclohexilbenceno se pone en contacto con benceno en condiciones de transalquilación para producir más ciclohexilbenceno.

13. Un método para producir conjuntamente fenol y ciclohexanona, que comprende producir ciclohexilbenceno mediante el procedimiento de cualquier reivindicación precedente, oxidar el ciclohexilbenceno para producir hidroperóxido de ciclohexilbenceno, y escindir el hidroperóxido de ciclohexilbenceno para producir fenol y ciclohexanona.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, que comprende adicionalmente deshidrogenar la ciclohexanona para producir más fenol.