PROCEDIMIENTO MEJORADO PARA LA PRODUCCION Y LA PURIFICACION DE MONOMEROS VINILAROMATICOS.

Procedimiento mejorado para la producción y purificación de monómeros vinilaromáticos que comprende:

a) alimentar una corriente constituida por un hidrocarburo aromático junto con una corriente constituida esencialmente por una olefina C2-C3, a una sección de alquilación;

b) alimentar el producto de la reacción que procede de la sección de alquilación a una primera sección de separación;

c) descargar de la primera sección de separación, una primera corriente constituida por un hidrocarburo aromático sin reaccionar que se recicla a la sección de alquilación, una segunda corriente constituida esencialmente por un hidrocarburo aromático monoalquilado, una tercera corriente constituida esencialmente por hidrocarburos aromáticos dialquilados, enviada a una sección de transalquilación, y una cuarta corriente constituida esencialmente por una mezcla de hidrocarburos aromáticos polialquilados;

d) alimentar la segunda corriente de la etapa (c) a una sección de deshidrogenación;

e) alimentar el producto de la reacción que procede de la sección de deshidrogenación a una segunda sección de purificación/separación, que comprende por lo menos una columna de destilación;

f) alimentar la cuarta corriente de la etapa (c) a dicha por lo menos una columna de destilación;

g) descargar de la cabeza de dicha por lo menos una columna de destilación, una corriente constituida por el monómero vinilaromático que presenta una pureza superior a 99,7% en peso

Procedimiento mejorado para la producción y la purificación de monómeros vinilaromáticos.

La presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para la producción y purificación de monómeros vinilaromáticos.

Más específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para la producción y purificación de monómeros vinilaromáticos que proceden de la deshidrogenación de los productos alquilados correspondientes.

Aún más específicamente, la presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para la producción y purificación de estireno procedente de la deshidrogenación de etil-benceno.

Los monómeros vinilaromáticos, tal como el estireno, son particularmente conocidos por su utilización en la preparación de materiales plásticos, tales como el poliestireno compacto/cristalino o el poliestireno expandido. Estos monómeros se recuperan de los efluentes líquidos procedentes de una sección de hidrogenación por medio de una serie de columnas de fraccionamiento que funcionan en serie, con respecto a la corriente de monómero vinilaromático.

En el caso del estireno, hay generalmente tres o cuatro columnas de fraccionamiento dependiendo del tipo de procedimiento. La mezcla líquida de hidrocarburos aromáticos que proceden de la sección de deshidrogenación se alimenta a la primera columna. En esta columna, se separa en cabeza una mezcla de benceno y tolueno, que forma un subproducto del proceso de producción de estireno, mientras que una corriente que contiene etil-benceno, estireno y productos de alto punto de ebullición sin reaccionar se extrae del fondo. La corriente procedente del fondo de la primera columna se alimenta a una segunda columna, en la que una corriente que contiene etil-benceno sin reaccionar se separa en la cabeza y se recicla a la sección de deshidrogenación, mientras que una corriente que contiene estireno junto con productos de alto punto de ebullición se extrae del fondo. La corriente que procede del fondo de la segunda columna se alimenta a la tercera columna, en la que el estireno que forma el producto final se elimina por la cabeza, mientras que una corriente constituida por estireno y productos de alto punto de ebullición se extrae por el fondo. Como la concentración de estireno presente en la corriente que sale del fondo de la tercera columna de purificación es todavía elevada, se continúa tratando en una cuarta columna, donde dicha corriente se alimenta, o además en un aparato diferente, tal como un evaporador. Una corriente rica en productos de alto punto de ebullición que forma el residuo del proceso (corriente residual) se produce y se elimina de la última parte de la sección de purificación, ya sea una columna de destilación o un evaporador.

El expuesto anteriormente es uno de los posibles esquemas de purificación de estireno. Existe además un segundo esquema, basado en tres columnas que se describe a continuación. En este caso la mezcla de hidrocarburo se alimenta a la primera columna, donde una mezcla de benceno, tolueno y etil-benceno se separa en cabeza, mientras que una corriente que contiene estireno y productos de alto punto de ebullición se separa por el fondo. El producto extraído de la cabeza se alimenta a una segunda columna donde una mezcla de benceno y tolueno, que forma un subproducto del proceso de producción, se extrae de la cabeza, mientras que una corriente que contiene etil-benceno sin reaccionar se obtiene en el fondo y se envía a la unidad de deshidrogenación. La corriente que procede del fondo de la primera columna se alimenta a la tercera columna, donde el estireno purificado se extrae por cabeza, mientras que una corriente cuya composición es similar a la descrita en el esquema anterior, se obtiene en el fondo, que, como todavía es rica en estireno, se continúa tratando para recuperar éste con procedimientos similares a los descritos anteriormente.

El residuo (corriente residual), producido con ambos esquemas, contiene cantidades significativas de materiales pesados y viscosos constituidos por betunes y otros productos poliméricos que se forman como resultado del proceso de tratamiento. Los monómeros vinilaromáticos, por ejemplo el estireno, tienden a polimerizar si se someten a la acción del calor y consecuentemente, durante la destilación, tienden a formar residuos poliméricos sólidos que pueden depositarse y bloquear el equipo asociado al sistema de purificación. Con objeto de evitar o reducir este fenómeno, la purificación del estireno requiere la utilización de retardadores o inhibidores de polimerización tales como, por ejemplo, radicales nitróxido estables utilizados solos o combinados con retardadores de polimerización tales como, por ejemplo, nitroderivados aromáticos, tal como se describe en las patentes de US nº 4.670.131, nº 5.254.760 y nº 5.910.232. La patente de US nº 3.408.265 da a conocer un procedimiento para la recuperación de estireno procedente de etil-benceno por destilación. Se menciona que un aceite de hidrocarburo no volátil, tal como tetraetilbenceno, puede añadirse a la zona de destilación.

En el contexto de la presente invención se ha descubierto recientemente un nuevo aditivo para prevenir la polimerización prematura de monómeros vinilaromáticos, procedentes de la deshidrogenación de los correspondientes productos alquilados, particularmente durante la fase de purificación que, en el caso de la utilización de nitróxido solo, refuerza su efecto. Alternativamente, este aditivo puede sustituir el efecto retardador, cuando éste se utiliza en combinación con el nitróxido.

Este nuevo aditivo procede de la sección de alquilación que precede a la deshidrogenación y está constituido por productos pesados, esencialmente polialquilbencenos que se forman durante la reacción de alquilación y que se separan en una sección de purificación específica. De hecho, se ha descubierto sorprendentemente que la corriente más pesada que procede del fondo de la sección de destilación, corriente abajo del reactor de alquilación, si se alimenta a la sección de purificación del monómero vinilaromático, inhibe su polimerización prematura. Este resultado no solamente es inesperado sino que además es útil ya que permite una recuperación mayor del monómero procedente de los residuos de destilación del estireno.

Un objeto de la presente invención se refiere así a un procedimiento mejorado para la producción y purificación de monómeros vinilaromáticos que comprende:

Según la presente invención, el hidrocarburo aromático alimentado a la sección de alquilación puede seleccionarse de entre los que tienen de 6 a 9 átomos de carbono pero preferentemente está constituido por benceno. Otro hidrocarburo aromático que puede utilizarse en el procedimiento objeto de la presente invención es, por ejemplo, tolueno.

El hidrocarburo aromático preferido es benceno calidad refinería con una pureza superior o igual al 95% en peso.

La corriente olefínica C₂-C₃,...

1. Procedimiento mejorado para la producción y purificación de monómeros vinilaromáticos que comprende:

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el hidrocarburo aromático alimentado a la sección de alquilación está constituido por benceno, calidad refinería, mientras que la corriente olefínica está constituida por etileno o propileno, calidad refinería.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la corriente olefínica está constituida por etileno.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que las corrientes aromática y olefínica se alimentan a la unidad de alquilación para presentar relaciones molares aromática/olefina comprendidas entre 2 y 50.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción de alquilación tiene lugar en presencia de catalizadores seleccionados de entre tricloruro de aluminio, sólidos cristalinos porosos sintéticos y naturales a base de silicio y aluminio en los que la relación atómica silicio/aluminio está comprendida entre 5/1 y 200/1 y zeolitas sintéticas del grupo ZSM en el que la relación atómica silicio/aluminio está comprendida entre 20/1 y 200/1.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción de alquilación se realiza a una temperatura comprendida entre 50 y 450ºC.

7. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que el catalizador está constituido por tricloruro de aluminio y la temperatura está comprendida entre 100 y 200ºC.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción de alquilación se realiza a una presión comprendida entre 0,3 y 6 MPa.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la corriente aromática que sale del reactor de alquilación se alimenta a un sistema de separación constituido por una serie de por lo menos tres columnas de destilación para la recuperación de por lo menos el compuesto aromático monoalquil-sustituido, para ser enviado a la unidad de deshidrogenación, y un producto de fondo pesado, constituido esencialmente por productos polialquilados, tetralinas y difenil-etanos alquil-sustituidos.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción de deshidrogenación catalítica tiene lugar en un reactor de lecho fijo, a una temperatura comprendida entre 500 y 700ºC, a una presión comprendida entre 0,02 y 0,15 MPa, en presencia de un catalizador a base de óxido de hierro y carbonato de potasio.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la segunda sección de purificación/separación comprende tres o cuatro columnas de destilación conectadas en serie con respecto al flujo de monómero que debe purificarse.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la corriente de fondo que sale de la sección de separación de los productos alquilados se envía a cualquiera de las columnas de destilación, a cualquier altura de las mismas y, opcionalmente, mezclando previamente dicho producto de fondo pesado con cualquiera de las corrientes presentes en dicha segunda sección de purificación/separación.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que la corriente de fondo que sale de la sección de separación de los productos alquilados se envía en la alimentación a la primera columna de destilación de la segunda sección de purificación/separación.