Un proceso de alquilación que comprende:

a) hacer pasar una primera corriente de alimentación que comprende un sustrato de alquilación parafínico y una segunda corriente de alimentación que comprende un agente alquilante olefínico a una zona de reacción de alquilación que opera en condiciones de alquilación seleccionadas para hacer reaccionar el sustrato de alquilación parafínico y el agente alquilante olefínico en presencia de un catalizador sólido para producir alquilato,

siendo las condiciones de alquilación suficientes para depositar compuestos pesados sobre el catalizador sólido en la zona de reacción de alquilación, y retirar de la zona de reacción de alquilación un efluente de la reacción de alquilacion que comprende el alquilato y el sustrato de alquilación parafínico;

b) retirar una primera corriente de catalizador que comprende catalizador sólido que tiene compuestos pesados depositados sobre el mismo procedentes de la zona de la reacción de alquilación, hacer pasar al menos una porción de la primera corriente de catalizador a una primera zona de regeneración, poner en contacto el catalizador sólido que tiene compuestos pesados depositados sobre él con hidrógeno molecular en la primera zona de regeneración en primeras condiciones de regeneración seleccionadas para retirar al menos una porción de los compuestos pesados del catalizador sólido que tiene compuestos pesados depositados sobre él y regenerar al menos parcialmente el catalizador sólido que tiene compuestos pesados depositados sobre él;

c) retirar una segunda corriente de catalizador que comprende catalizador sólido regenerado al menos parcialmente procedente de la primera zona de regeneración, y hacer pasar al menos una porción de la segunda corriente de catalizador a la zona de reacción de alquilación;

d) retirar un primer efluente de regeneración que comprende hidrógeno molecular y los compuestos pesados procedente de la primera zona de regeneración, hacer pasar al menos una porción del primer efluente de regeneración a una zona de fraccionamiento de hidrógeno, y recuperar de la zona de fraccionamiento de hidrógeno una corriente enriquecida en hidrógeno que tiene una primera concentración de hidrógeno molecular y una corriente empobrecida en hidrógeno que comprende los compuestos pesados y que tiene una segunda concentración de hidrógeno molecular que es menor que la primera concentración de hidrógeno molecular;

e) hacer pasar al menos una porción de la corriente enriquecida en hidrógeno a la primera zona de regeneración;

f) hacer pasar al menos una porción del efluente de la reacción de alquilación y al menos una porción de la corriente empobrecida en hidrógeno a una zona de fraccionamiento del alquilato, y retirar de la zona de fraccionamiento del alquilato una corriente de reciclo que comprende el sustrato de alquilación parafínico;

g) formar la primera corriente de alimentación a partir de al menos una porción de la corriente de reciclo; y

h) recuperar el alquilato de la zona de fraccionamiento del alquilato

Proceso de alquilación con catalizador sólido que tiene sección de regeneración y zona de fraccionamiento de hidrógeno.

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a un proceso para producir componentes de mezcla de combustible de motor por alquilación de parafinas con olefinas utilizando un catalizador sólido, que se regenera en presencia de hidrógeno.

La alquilación de hidrocarburos es ampliamente utilizada en el refino del petróleo y las industrias petroquímicas para producir una diversidad de productos hidrocarbonados útiles acíclicos y cíclicos que se consumen en combustible de motor, plásticos, precursores de detergentes, y alimentaciones petroquímicas. La alquilación comprende la reacción de una alimentación de sustrato de alquilación tal como isobutano y benceno con un material de alimentación de agente alquilante tal como olefinas C₂-C₂₂. Por ejemplo, se producen grandes cantidades de parafinas para gasolina de alto octano por la alquilación de isobutano con butenos. Adicionalmente, se producen hidrocarburos aromáticos valiosos que incluyen cumeno, etilbenceno, y alquilaromáticos lineales C₁₆-C₂₂ en grandes cantidades por alquilación de benceno con olefinas del número de carbonos apropiado. Gran parte de la base de capacidad de alquilación instalada utiliza ácido fluorhídrico en fase líquida, al que se hace referencia generalmente como HF, como catalizador.

Las Figuras 1.4.3 y 1.4.4 del libro titulado Handbook of Petroleum Refining Processes, editado por Robert A. Meyers, 2ª edición, McGraw-Hill, Nueva York, 1997, muestran diagramas de flujo de procesos de alquilación con HF, que incluyen las instalaciones de recuperación de productos para recuperar los hidrocarburos contenidos en el efluente del reactor de alquilación. El uso de HF en estos procesos de combustible de motor y detergentes tiene un abundante registro de operaciones altamente fiables y seguras. La necesidad de desechar en condiciones seguras algunos subproductos producidos en el proceso ha conducido a una demanda creciente de tecnología de procesos de alquilación que no emplean HF en fase líquida como catalizador. El documento US-A-5672798, por ejemplo, describe la alquilación de hidrocarburos parafínicos tales como isobutano con hidrocloruros olefínicos tales como propileno o butenos en un elevador-reactor de lecho fluidizado que utiliza un catalizador sólido. El efluente del elevador-reactor contiene el producto alquilato deseado. El catalizador sólido se separa y el resto del efluente del elevador-reactor pasa a las instalaciones de recuperación de productos.

US-A-5672798 propone cierto número de catalizadores sólidos adecuados que contienen o han sido tratados con un ácido de Lewis, tal como una zeolita de poros grandes y un ácido de Lewis tal como trifluoruro de boro y cloruro de aluminio, un tamiz molecular cristalino de poros grandes y un ácido de Lewis gaseoso, una alúmina de transición cristalina tratada con un ácido de Lewis, una sílice lavada a los ácidos tratada con pentafluoruro de antimonio, y un óxido inorgánico refractario impregnado con un catión monovalente cuyos grupos hidroxilo superficiales combinados se han hecho reaccionar al menos parcialmente con un fluoruro, cloruro o bromuro metálico de Friedel-Crafts. Estos catalizadores parecen adolecer de tasas ligeras pero significativas de pérdida de halógeno cuando se utilizan en condiciones de reactor de alquilación comercialmente útiles. El empobrecimiento gradual en halógeno da como resultado un cambio en la composición del producto y requiere también la reposición ocasional del contenido de halógeno del catalizador. Se cree que parte de la pérdida de halógeno está causada por el desplazamiento de halógeno de los sitios catalíticamente activos del catalizador debido al isobutano y también por la deposición de compuestos pesados en los sitios catalíticamente activos. Como se utiliza en esta memoria, el término "compuestos pesados" significa moléculas que tienen al menos un átomo de carbono más que el número máximo de átomos de carbono de aquellas moléculas que se desea se encuentren en el alquilato.

Además de sufrir pérdida de halógeno, estos catalizadores parecen adolecer también de tasas de desactivación inaceptablemente altas cuando se emplean en condiciones comercialmente prácticas. El rápido cambio de actividad da como resultado un cambio en la composición del producto y requiere la regeneración periódica del catalizador. Dicha regeneración periódica se lleva a cabo típicamente por retirada del catalizador desactivado de la zona de reacción, reactivación del catalizador en una zona separada, y devolución del catalizador reactivado a la zona de reacción. Se cree que algo de la desactivación está causada por la deposición de compuestos pesados en los sitios catalíticamente activos del catalizador. US-A-5672798 describe la retirada de los depósitos de hidrocarburos pesados y el restablecimiento al menos parcial de la actividad del catalizador por contacto del catalizador dentro del proceso con hidrógeno en dos modos de regeneración separados y simultáneos: un lavado moderado en fase líquida y un agotamiento ("stripping") en fase vapor caliente. El agotamiento en fase vapor caliente consiste en poner en contacto el catalizador con una corriente gaseosa en fase vapor a una temperatura que es típicamente mayor que la empleada en la zona de alquilación. Dado que la corriente de gas utiliza hidrógeno y el contacto ocurre a una temperatura elevada, el agotamiento en fase vapor caliente, a la que se hace referencia también como "agotamiento con hidrógeno" o "regeneración severa". US-A-5627798 expone también que algo de isobutano en la corriente gaseosa aumenta deseablemente la capacidad calorífica del gas y aumenta con ello las tasas de calentamiento del catalizador. Este agotamiento con hidrógeno-isobutano caliente separa los hidrocarburos en fase líquida y los depósitos de compuestos pesados del catalizador, y produce una corriente efluente de la zona de regeneración en fase vapor que se condensa y se separa para pasar los líquidos recuperados a las instalaciones de recuperación de productos, y reciclar el hidrógeno a la zona de regeneración severa.

US-A-5310713 y 5672798 describen el lavado del catalizador en fase líquida moderada, preferiblemente con el sustrato de alquilación de alimentación (v.g., isobutano). Este lavado tiene lugar generalmente a menor temperatura que la regeneración severa, y se hace referencia al mismo generalmente como "regeneración moderada". US-A-5310713 y 5672798 exponen la disolución de hidrógeno hasta la cantidad estequiométricamente requerida en esta corriente de fase líquida por una adición controlada de hidrógeno. Para los propósitos de calcular el requisito estequiométrico, estas patentes proponen el análisis de laboratorio del catalizador en cuanto a sus depósitos de hidrocarburos pesados, suponiendo que los depósitos de hidrocarburos pesados comprenden octenos monoolefínicos. Algo de este hidrógeno se consume químicamente por saturación de los hidrocarburos insaturados en la superficie del catalizador. La regeneración moderada proporciona catalizador reactivado y un efluente en fase líquida. Este efluente de la regeneración moderada contiene usualmente hidrógeno hasta el punto de saturación de hidrógeno.

Las zonas de regeneración severa o moderada contienen típicamente hidrógeno en exceso de la cantidad que reacciona con los depósitos de hidrocarburos pesados en dicha zona. El hidrógeno contenido en el o los efluentes de estas zonas puede ser útil todavía en la regeneración del catalizador. Por ello, se buscan métodos para recuperar y reciclar el hidrógeno que está presente en el o los efluentes de la regeneración.

Sumario de la invención

Esta invención es un proceso de alquilación parafina-olefina que utiliza un catalizador sólido con una zona de regeneración del catalizador, en la cual un efluente del reactor de alquilación pasa a una zona de fraccionamiento del alquilato y un efluente de la regeneración que contiene hidrógeno pasa a una zona de fraccionamiento de hidrógeno. La zona de fraccionamiento del alquilato recicla la alimentación parafínica que no ha reaccionado o las especies químicas que contienen halógeno al reactor de alquilación a fin de mantener el contenido de halógeno del catalizador en el reactor de alquilación. Al mismo tiempo, la zona de fraccionamiento de hidrógeno recicla hidrógeno molecular a la zona de regeneración para reactivar el catalizador. La zona de fraccionamiento de hidrógeno impide que el hidrógeno molecular se mezcle...

1. Un proceso de alquilación que comprende: