Un procedimiento para producir ciclohexilbenceno, comprendiendo el procedimiento:

(a) alimentar benceno e hidrógeno a al menos una zona de reacción; (b) poner en contacto el benceno y el hidrógeno en dicha al menos una zona de reacción en condiciones de hidroalquilación con un sistema de catalizador que comprende un tamiz molecular de aluminosilicato que tiene un patrón de difracción de rayos X que incluye máximos de espaciado d a 12,4±0,25, 6,9±0,15, 3,57±0,07 y 3,42±0,07 Angstrom, y al menos un metal de hidrogenación para producir un efluente que contiene ciclohexilbenceno, en el que el sistema de catalizador tiene una relación molar de ácido a metal de 75 a 750

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REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD RELACIONADA

Esta solicitud reivindica prioridad de la solicitud de patente provisional de Estados Unidos nº 60/974.312 presentada el 21 de septiembre de 2007, cuya divulgación se incorpora en el presente documento como referencia en su totalidad.

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

El fenol es un importante producto de la industria química y es útil, por ejemplo, en la producción de resinas fenólicas, bisfenol A, º-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 la oxidación del cumeno al correspondiente hidroperóxido y, a continuación, la escisión del hidroperóxido para producir cantidades equimolares de fenol y acetona. Sin embargo, la demanda mundial de fenol está creciendo más rápidamente que la de acetona. Además, es probable que el coste del propileno aumente, debido a una creciente escasez de propileno. Así, una ruta alternativa a la producción de fenoles, puede ser un procedimiento que use alquenos superiores en lugar de propileno como alimentación y coproduzca cetonas superiores, en lugar de acetona.

Por ejemplo, la oxidación de ciclohexilbenceno (análoga a la oxidación de cumeno) podría ofrecer una ruta alternativa a la producción de fenol sin el problema de la coproducción de acetona. Esta ruta alternativa produce conjuntamente ciclohexanona, que tiene un mercado creciente y 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 nailon 6. Sin embargo, esta ruta alternativa requiere el desarrollo de un procedimiento comercialmente viable para producir el ciclohexilbenceno precursor.

Se conoce desde hace años que el ciclohexilbenceno se puede producir a partir de benceno por el procedimiento de hidroalquilación o alquilación reductora. En este procedimiento, se calienta benceno con hidrógeno en presencia de un catalizador tal que el benceno sufre hidrogenación parcial para producir ciclohexano que, a continuación, alquila el benceno material de partida. Así, las patentes de Estados Unidos números 4.094.918 y 4.177.165 divulgan la hidroalquilación de hidrocarburos aromáticos sobre catalizadores que comprenden zeolitas tratadas con níquel y compuestos de las tierras raras y un promotor de paladio. De igual forma, las patentes de Estados Unidos números

4.122.125 y 4.206.082 divulgan el uso de compuestos de rutenio y de níquel soportados sobre zeolitas tratadas con compuestos de las tierras raras como catalizadores de hidroalquilación aromática. Las zeolitas empleadas en estos procedimientos de la técnica anterior son zeolitas X e Y. Además, la patente de Estados Unidos número 5.053.571 propone el uso de rutenio y níquel soportados sobre zeolita beta como catalizador de hidroalquilación aromática. No obstante, estas primeras propuestas para la hidroalquilación de benceno adolecen de problemas porque la selectividad al ciclohexilbenceno es baja, en particular, a tasas de conversión de benceno económicamente viables, y porque se producen grandes cantidades de subproductos indeseados, en particular ciclohexano y metilciclopentano.

Más recientemente, la patente de Estados Unidos número 6.037.513 ha divulgado que la selectividad del ciclohexilbenceno en la hidroalquilación de benceno se puede mejorar poniendo en contacto el benceno e hidrógeno con un catalizador bifuncional que comprende al menos un metal de hidrogenación y un tamiz molecular de la familia MCM-22. El metal de hidrogenación se selecciona preferentemente de paladio, rutenio, níquel, cobalto y sus mezclas y la etapa de puesta en contacto se lleva a cabo a una temperatura de aproximadamente 50 a 350°C, una presión de aproximadamente 100 a 7000 kPa, una relación molar de benceno a hidrógeno de aproximadamente 0,01 a 100 y una velocidad espacial másica de aproximadamente 0,01 a 100. La patente '513 divulga que el ciclohexilbenceno resultante se puede oxidar al hidroperóxido correspondiente y el peróxido descomponerse al fenol deseado y ciclohexanona.

De acuerdo con la presente invención, se ha encontrado ahora que cuando se usa un catalizador bifuncional que comprende un tamiz molecular de aluminosilicato de la familia MCM-22 y un metal de hidrogenación para llevar a cabo la hidroalquilación de benceno, el catalizador presente una mayor selectividad al monociclohexilbenceno y una menor selectividad al diciclohexilbenceno y ciclohexano, cuando la relación molar de ácido a metal (definida como el número de moles de aluminio en el tamiz molecular respecto al número de moles del metal de hidrogenación) del catalizador varía de aproximadamente 75 a aproximadamente 750.

SUMARIO

En un aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para producir ciclohexilbenceno, comprendiendo el procedimiento:

(a) alimentar benceno e hidrógeno a al menos una zona de reacción;

(b) poner en contacto el benceno y el hidrógeno en dicha al menos una zona de reacción en condiciones de hidroalquilación con un sistema catalizador que comprende un tamiz molecular de aluminosilicato que tiene un patrón de difracción de rayos X que incluye máximos de espaciado d a 12,4±0,25, 6,9±0,15, 3,57±0,07 y 3,42±0,07 Angstrom, y al menos un metal de hidrogenación para producir un efluente que contiene ciclohexilbenceno, en el que el sistema catalizador tiene una relación molar de ácido a metal (definida como el número de moles del aluminio en el tamiz molecular con respecto al número de moles del metal de hidrogenación) de aproximadamente 75 a aproximadamente 750.

De forma conveniente, el sistema catalizador tiene una relación molar ácido a metal de aproximadamente 100 a aproximadamente 300.

De forma conveniente, el tamiz molecular se selecciona de MCM-22, PSH-3, SSZ-25, ERB-1, ITQ-1, ITQ-2, MCM36, MCM-49, MCM-56, UZM-8, y mezclas de dos o más cualesquiera de los mismos y, en especial MCM-22, MCM49, MCM-56 y sus isotipos.

De forma conveniente, dicho al menos un metal de hidrogenación se selecciona de paladio, rutenio, níquel, cinc, estaño y cobalto, en especial paladio.

En un realización, al menos el 50 % en peso, más preferentemente, al menos el 75% en peso y, lo más preferentemente, sustancialmente todo (hasta el 100% en peso, de dicho al menos un metal de hidrogenación, está soportado sobre un óxido inorgánico diferente de dicho tamiz molecular, tal como un óxido de uno de los Grupos 2, 4, 13 y 14 de la Tabla Periódica de Elementos. Dicho óxido comprende preferentemente alúmina y/o dióxido de titanio y/o dióxido de circonio.

De forma conveniente, las condiciones de hidroalquilación incluyen una temperatura en el intervalo de aproximadamente 100 a 400°C. De forma conveniente, la presión de hidroalquilación varía en el intervalo de aproximadamente 100 a 7000 kPaa.

En otro aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para producir de forma conjunta fenol y ciclohexanona, comprendiendo el procedimiento producir ciclohexilbenceno por el procedimiento descrito en el presente documento, oxidar el ciclohexilbenceno para producir hidroperóxido de ciclohexilbenceno y escindir el hidroperóxido de ciclohexilbenceno para producir fenol y ciclohexanona.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En el presente documento se describe un procedimiento para la hidroalquilación de benceno para producir ciclohexilbenceno y, seguidamente la conversión del ciclohexilbenceno en un procedimiento en dos etapas hasta ciclohexanona y fenol. En la medida en que la etapa de hidroalquilación produce diciclohexilbenceno además del producto deseado, monociclohexilbenceno, el procedimiento puede incluir la etapa adicional de transalquilación del diciclohexilbenceno con más benceno para producir más monociclohexilbenceno producto.

Hidroalquilación de benceno

La primera etapa del presente procedimiento comprende poner en contacto benceno con hidrógeno en condiciones de hidroalquilación en presencia de un catalizador de hidroalquilación, por lo que el benceno sufre... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir ciclohexilbenceno, comprendiendo el procedimiento:

(a) alimentar benceno e hidrógeno a al menos una zona de reacción;

(b) poner en contacto el benceno y el hidrógeno en dicha al menos una zona de reacción en condiciones de hidroalquilación con un sistema de catalizador que comprende un tamiz molecular de aluminosilicato que tiene un patrón de difracción de rayos X que incluye máximos de espaciado d a 12,4±0,25, 6,9±0,15, 3,57±0,07 y 3,42±0,07 Angstrom, y al menos un metal de hidrogenación para producir un efluente que contiene ciclohexilbenceno, en el que el sistema de catalizador tiene una relación molar de ácido a metal de 75 a 750.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el sistema de catalizador tiene una relación molar de ácido a metal de 100 a 300.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 ó 2, en el que el tamiz molecular se selecciona de MCM-22, PSH-3, SSZ-25, ERB-1, ITQ-1, ITQ-2, MCM-36, MCM-49, MCM-56, UZM-8 y combinaciones de dos o más cualesquiera de los mismos.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el tamiz molecular se selecciona de MCM-22, MCM-49, MCM-56 y combinaciones de dos o más cualesquiera de los mismos.

5. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un metal de hidrogenación se selecciona de paladio, rutenio, níquel, cinc, estaño y cobalto.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que el metal de hidrogenación comprende paladio.

7. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos 50% en peso del metal de hidrogenación está soportado sobre un óxido inorgánico diferente del tamiz molecular.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que al menos 75% en peso del metal de hidrogenación está soportado sobre el óxido inorgánico.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que sustancialmente todo el metal de hidrogenación está soportado sobre el óxido inorgánico.

10. El procedimiento de la reivindicación 7, 8 ó 9, en el que al menos un metal de hidrogenación se aplica al óxido inorgánico antes de que el óxido inorgánico se combine con el tamiz molecular.

11. El procedimiento de la reivindicación 7, 8, 9 ó 10, en el que el óxido inorgánico comprende un óxido de al menos un elemento de los Grupos 2, 4, 13 y 14 de la Tabla Periódica de Elementos.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que el óxido inorgánico comprende alúmina y/o dióxido de titanio y/u dióxido de circonio.

13. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la relación del número total de moles de hidrógeno alimentados a dicha puesta en contacto con respecto al número de moles de benceno alimentados a dicha puesta en contacto varía de 0,15:1 a 15:1.

14. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, 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.

15. Un procedimiento para coproducir fenol y ciclohexanona, comprendiendo el procedimiento producir ciclohexilbenceno por el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, oxidar el ciclohexilbenceno para producir hidroperóxido de ciclohexilbenceno y escindir el hidroperóxido de ciclohexilbenceno para producir fenol y ciclohexanona.