PRODUCCION CATALITICA DE OLEFINAS A ELEVADAS PRESIONES PARCIALES DE METANOL.

Un método para hacer un producto olefínico a partir de un material de alimentación que contiene material oxigenado,

que comprende:

a) proporcionar un catalizador de tamiz molecular de silicoaluminofosfato;

b) poner en contacto el catalizador en un reactor con un material de alimentación que contiene material oxigenado a una presión parcial del material oxigenado mayor que 137 kPa (20 psia);

c) controlar la reacción de material oxigenado a olefinas operando a una velocidad espacial por hora en peso (WHSV) mayor que 2 h-1 y a un índice de proporción de material oxigenado de al menos 0,5, definiéndose el índice de proporción de material oxigenado como moles de material oxigenado alimentado al reactor por hora (moles de material oxigenado alimentado al reactor por hora + moles de diluyente alimentado al reactor por hora);

d) mantener una velocidad media superficial de gas mayor que 1 metro por segundo en el reactor;

e) mantener un factor de compensación presión parcial-velocidad a un nivel de al menos 0,69 kPa-1 h-1 (0,1 psia-1 h-1), controlando la velocidad espacial por hora en peso (WHSV) y el caudal molar de material oxigenado al reactor, definiéndose el factor de compensación presión parcial-velocidad como WHSV dividido por la presión parcial del material oxigenado al reactor;

para así formar un producto olefínico que tiene una selectividad de las olefinas ligeras de al menos 45% en peso, definiéndose dicha selectividad de las olefinas ligeras en porcentaje en peso como el porcentaje en peso de etileno y propileno en el producto de reacción dividido por la suma de porcentajes en peso de especies sin material de alimentación y sin diluyente en el producto de reacción

Producción catalítica de olefinas a elevadas presiones parciales de metanol.

Este invento se refiere a un método para convertir materiales oxigenados en olefinas. Más particularmente, este invento se refiere a controlar el procedimiento de reacción para mantener un factor de compensación presión parcial-velocidad de al menos 0,7 kPa^-1h^-1 (0,1 psia^-1h^-1) tal que pueda mantenerse una selectividad de la olefina ligera de al menos 45% en peso.

Las olefinas, particularmente las olefinas ligeras (es decir, etileno y propileno) se han producido tradicionalmente a partir de materiales de alimentación del petróleo mediante craqueo catalítico o al vapor. Los materiales oxigenados, sin embargo, llegan a ser materiales de alimentación deseables para hacer olefinas ligeras. Los materiales de alimentación de materiales oxigenados particularmente deseables son los alcoholes, tales como metanol y etanol, dimetil éter, metil etil éter, dietil éter, carbonato de dimetilo y formato de metilo. Muchos de estos materiales oxigenados pueden producirse a partir de una variedad de fuentes que incluyen gases de síntesis obtenidos a partir de gas natural, líquidos de petróleo, materiales carbonosos, que incluyen carbón, plásticos reciclados, residuos urbanos o cualquier material orgánico apropiado. Debido a la amplia variedad de fuentes, los alcoholes, los derivados de alcoholes y otros materiales oxigenados se presentan como una fuente no derivada del petróleo y económica para la producción de olefinas ligeras.

Una manera para producir olefinas es por conversión catalítica del metanol usando un catalizador de tamiz molecular de silicoaluminiofosfato (SAPO). Por ejemplo, el documento de patente de EE.UU. nº 4.499.327 para Kaiser, describe la elaboración de olefinas a partir de metanol usando cualquiera de una variedad de catalizadores de tamiz molecular SAPO. El procedimiento puede realizarse a una temperatura entre 300ºC y 500ºC, una presión entre 0,1 atmósferas a 100 atmósferas y una velocidad espacial por hora en peso (WHSV) de entre 0,1 a 40 h^-1.

El documento de patente WO98/29363 describe el uso de un tiempo de contacto corto en la conversión del material oxigenado.

El documento de patente WO93/24431 describe la producción de olefinas de alta pureza.

Según el invento, se proporciona un método según se define en una cualquiera de las reivindicaciones adjuntas. Se desea generalmente hacer olefinas ligeras en un reactor que funcione a una presión parcial alta del material de alimentación, ya que una masa de material de alimentación más grande puede moverse a través de un volumen/tamaño del reactor dado a un tiempo dado en relación con un reactor que funcione a una presión parcial más baja del material de alimentación.

Alternativamente, para una masa dada de material de alimentación a ser procesada a través de un reactor, el tamaño del reactor a una presión parcial más alta del material de alimentación será más pequeño y menos caro en relación con un reactor que funcione a una presión parcial más baja del material de alimentación.

También se desea hacer funcionar un reactor a una velocidad espacial por hora en peso (WHSV) más alta. Funcionando a WHSVs más altas permitirá reducir el volumen del reactor y el volumen del catalizador para un nivel de producción dado.

Además, se desea generalmente hacer funcionar un reactor que usa una proporción relativamente baja de diluyente. Ya que el nivel de diluyente aumenta, el volumen del reactor aumentará necesariamente, sin el correspondiente aumento en la capacidad de rendimiento del material de alimentación. El uso de cantidades significativas de diluyente aumenta también la complejidad del procedimiento en conjunto para producir olefinas en que el diluyente debe separarse y recuperarse, lo que requieren instalaciones adicionales en el procedimiento de producción.

Alcanzando un nivel más deseable de presión parcial y WHSV del material de alimentación más alto, a una concentración de diluyente relativamente baja es, por lo tanto, particularmente deseable para aumentar el atractivo comercial de los materiales oxigenados como materiales de alimentación alternativos. Desgraciadamente, en el procedimiento de reacción del material oxigenado, que aumenta la presión parcial del material oxigenado a un reactor tendrá a menudo efectos nocivos en las selectividades de la reacción para los productos deseados, particularmente olefinas ligeras, hasta el punto en el que no es deseable un funcionamiento más allá de una cierta presión parcial. Las reducciones en el contenido de diluyente del material de alimentación puede aumentar también la presión parcial del material oxigenado a un reactor, que da como resultado así, en una disminución de la selectividad para las olefinas ligeras. Del mismo modo, el WHSV puede dar como resultado una disminución de la conversión del material oxigenado. Por lo tanto, se necesitan parámetros de funcionamiento para mantener niveles aceptables de la selectividad de la olefina ligera en los procedimientos de conversión del material oxigenado. De otra manera, el uso alternativo de materiales de alimentación de materiales oxigenados para producir olefinas ligeras no superará el atractivo sobre procedimientos de petróleo convencionales.

Para mantener niveles deseables de la selectividad de las olefinas ligeras en materiales oxigenados que se convierten catalíticamente en productos olefínicos a escala comercial, este invento proporciona, en una realización, un método para hacer productos olefínicos a partir de materiales de alimentación que contienen materiales oxigenados. El método comprende proporcionar un catalizador sin zeolita y que pone en contacto el catalizador en un reactor con un material de alimentación que contiene materiales oxigenados a una presión parcial del material oxigenado mayor que 0,14 MPa (20 psia), preferentemente al menos 0,17 MPa (25 psia), más preferentemente al menos 0,21 MPa (30 psia).

Se desea que el catalizador se ponga en contacto con el material de alimentación a una velocidad espacial por hora en peso mayor que 2 h^-1, preferentemente en un intervalo de 5 h^-1 a 1.000 h^-1, más preferentemente en un intervalo de 5 h^-1 a 500 h^-1. También se desea que se suministre el material oxigenado al reactor en un índice de proporción del material oxigenado de al menos 0,5, preferentemente al menos 0,6, más preferentemente al menos 0,7.

El material de alimentación que contiene material oxigenado comprende preferentemente al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, alcoholes C₄-C₂₀, metil etil éter, dimetil éter, dietil éter, diisopropil éter, formaldehído, carbonato de dimetilo, dimetil cetona, ácido acético y mezclas de los mismos. Se desea particularmente que el material oxigenado sea metanol o dimetil éter.

El catalizador sin zeolita usado en el procedimiento comprende preferentemente un tamiz molecular de silicoaluminofosfato y un ligante. Deseablemente, el tamiz molecular de silicoaluminofosfato se selecciona del grupo que consiste en SAPO-5, SAPO-8, SAPO-11, SAPO-16, SAPO-17, SAPO-18, SAPO-20, SAPO-31, SAPO-34, SAPO-35, SAPO-36, SAPO-37, SAPO-40, SAPO-41, SAPO-42, SAPO-44, SAPO-47, SAPO-56, las formas de los mismos que contienen metales y mezclas de los mismos. Se desea particularmente que el tamiz molecular de silicoaluminofosfato sea SAPO-34 o SAPO-18, lo más particularmente SAPO-34.

El material de alimentación que contiene material oxigenado puede ponerse en contacto a una amplia variedad de temperaturas. Preferentemente, el material de alimentación que contiene material oxigenado se pone en contacto con el catalizador de silicoaluminofosfato desde 200ºC a 700ºC.

En una realización alternativa, la velocidad media superficial de gas se mantiene por encima de un nivel mínimo. Deseablemente, el material de alimentación que contiene material oxigenado se pone en contacto con el catalizador de silicoaluminofosfato en un reactor a una velocidad media superficial de gas mayor que 1 metro por segundo.

Incluso en otra realización alternativa, este invento proporciona un método para hacer funcionar una reacción de un material oxigenado a olefinas. El método comprende proporcionar un catalizador sin zeolita, proporcionar un material de alimentación que contiene material oxigenado a un índice de proporción de oxígeno de al menos 0,5, poner en contacto el catalizador y el...

1. Un método para hacer un producto olefínico a partir de un material de alimentación que contiene material oxigenado, que comprende:

a) proporcionar un catalizador de tamiz molecular de silicoaluminofosfato;

b) poner en contacto el catalizador en un reactor con un material de alimentación que contiene material oxigenado a una presión parcial del material oxigenado mayor que 137 kPa (20 psia);

c) controlar la reacción de material oxigenado a olefinas operando a una velocidad espacial por hora en peso (WHSV) mayor que 2 h^-1 y a un índice de proporción de material oxigenado de al menos 0,5, definiéndose el índice de proporción de material oxigenado como moles de material oxigenado alimentado al reactor por hora (moles de material oxigenado alimentado al reactor por hora + moles de diluyente alimentado al reactor por hora);

d) mantener una velocidad media superficial de gas mayor que 1 metro por segundo en el reactor;

e) mantener un factor de compensación presión parcial-velocidad a un nivel de al menos 0,69 kPa^-1 h^-1 (0,1 psia^-1 h^-1), controlando la velocidad espacial por hora en peso (WHSV) y el caudal molar de material oxigenado al reactor, definiéndose el factor de compensación presión parcial-velocidad como WHSV dividido por la presión parcial del material oxigenado al reactor;

para así formar un producto olefínico que tiene una selectividad de las olefinas ligeras de al menos 45% en peso, definiéndose dicha selectividad de las olefinas ligeras en porcentaje en peso como el porcentaje en peso de etileno y propileno en el producto de reacción dividido por la suma de porcentajes en peso de especies sin material de alimentación y sin diluyente en el producto de reacción.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la presión parcial del material oxigenado es al menos 172 kPa (25 psia).

3. El método de la reivindicación 2, en el que la presión parcial del material oxigenado es al menos 206 kPa (30 psia).

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de alimentación que contiene material oxigenado tiene un índice de proporción de material oxigenado de al menos 0,6.

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de alimentación que contiene material oxigenado tiene un índice de proporción de material oxigenado de al menos 0,7.

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la velocidad espacial por hora en peso está en el intervalo de 2 h^-1 a 1.000 h^-1.

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la velocidad espacial por hora en peso está en el intervalo de 5 h^-1 a 500 h^-1.

8. El método de una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que el material de alimentación que contiene material oxigenado comprende al menos un compuesto seleccionado entre el grupo que consiste en metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, alcoholes de C₄-C₂₀, metil etil éter, dimetil éter, dietil éter, diisopropil éter, formaldehído, carbonato de dimetilo, dimetil cetona, ácido acético y mezclas de los mismos.

9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de alimentación que contiene material oxigenado comprende metanol o dimetil éter.

10. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el catalizador comprende un tamiz molecular de silicoaluminofosfato y un aglutinante.

11. El método de la reivindicación 10, en el que el tamiz molecular se selecciona entre el grupo que consiste en SAPO-5, SAPO-8, SAPO-11, SAPO-16, SAPO-17, SAPO-18, SAPO-20, SAPO-31, SAPO-34, SAPO-35, SAPO-36, SAPO-37, SAPO-40, SAPO-41, SAPO-42, SAPO-44, SAPO-47, SAPO-56, sus formas que contienen metales, mezclas de los mismos e intercrecimientos de los mismos.

12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de alimentación que contiene material oxigenado se pone en contacto con el catalizador de tamiz molecular de silicoaluminofosfato de 200ºC a 700ºC.

13. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además separar etileno y propileno del producto olefínico.

14. El método de la reivindicación 13, que comprende además poner en contacto etileno o propileno con un catalizador que forma poliolefinas para formar polietileno o polipropileno.