PROCEDIMIENTO DE PRODUCCION DE FENILALCANOS QUE OPERA EN LECHO MOVIL.

Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático por una carga que contiene olefinas de C9 a C16 que recurre a al menos un reactor dividido en varias zonas de reacción,

utilizando cada zona de reacción un catalizador sólido ácido que funciona en lecho móvil, siendo enviado el catalizador de cada zona de reacción de forma continua a un circuito de rejuvenecimiento a su salida de dicha zona de reacción y luego reintroducido en cabeza de dicha zona, y siendo enviado el catalizador de cada zona de reacción de forma secuencial a un circuito de regeneración a la salida de dicha zona de reacción y luego reintroducido en cabeza de dicha zona de reacción

Procedimiento de producción de fenilalcanos que opera en lecho móvil.

Campo técnico

La presente invención se relaciona con un procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación catalítica de un compuesto aromático por medio de hidrocarburos olefínicos que tienen en general de 9 a 16 átomos y preferentemente de 10 a 14 átomos de carbono por molécula.

Los fenilalcanos obtenidos según el procedimiento de la invención constituyen precursores de elección para la formulación de detergentes, y en particular de ciertos detergentes biodegradables, por ejemplo tras sulfonación.

Actualmente, las bases para detergentes biodegradables recurren en gran medida a los alquilbencenos o fenilalcanos. La producción de este tipo de compuestos tiene un crecimiento regular. Una de las propiedades principales buscadas para estos compuestos es su biodegradabilidad, que necesita que dichos compuestos sean alquilbencenos lineales (LAB) o ligeramente ramificados (MAB), según la definición de la patente EE.UU. 6.187.981.

Los alquilbencenos son generalmente obtenidos por alquilación del benceno por medio de olefinas que tienen generalmente de 9 a 16 átomos de carbono.

Técnica anterior

Los procedimientos de alquilación del benceno más conocidos utilizan ácido fluorhídrico como catalizador ácido. Este procedimiento conduce a la formación de los isómeros 2-, 3-, 4-, 5- y 6-fenilalcanos. El principal inconveniente de este procedimiento está ligado a las restricciones ambientales, ya que plantea problemas de seguridad graves por una parte y de manipulación de residuos por otra.

Además, es difícil llevar a cabo la separación del catalizador de los productos de la reacción. Para resolver estos inconvenientes, se propuso un procedimiento de alquilación del benceno por olefinas lineales en presencia de un catalizador sólido ácido.

Los catalizadores sólidos ácidos constituyen una alternativa interesante al empleo de los catalizadores ácidos anteriores. Sin embargo, el inconveniente principal de los catalizadores sólidos ácidos es su rápida desactivación en el curso de la reacción de alquilación por adsorción en la superficie de dichos catalizadores de especies hidrocarbonadas pesadas, frecuentemente designadas de forma global por el experto en la materia como coque.

Diversas patentes mostraron ya soluciones con vistas a limitar, incluso impedir, la desactivación de los catalizadores sólidos ácidos de alquilación.

Por ejemplo, para una tecnología en lecho fijo, la patente EE.UU. 2.541.044 reivindica un procedimiento continuo de alquilación que utiliza varios reactores que funcionan en paralelo con cambio periódico de cada reactor de la fase de reacción de alquilación a una fase de rejuvenecimiento del catalizador, que se desarrolla a alta temperatura, por medio de un flujo de hidrocarburo alquilado.

De forma similar, la patente EE.UU. 5.648.579 divulga un procedimiento continuo de alquilación en presencia de un catalizador sólido ácido cuyo nivel de actividad se mantiene procediendo alternativamente a una etapa de reacción de alquilación (benceno + olefinas) y a una etapa de lavado con benceno durante la cual se interrumpe el flujo de olefinas en una duración de ciclo de 10 minutos a 1 hora.

La patente EE.UU. 5.453.553 divulga un procedimiento para la producción de alquilbencenos lineales en presencia de hidrógeno con utilización de un catalizador sólido consistente en una fase metálica en contacto estrecho con una zeolita.

Los procedimientos anteriores divulgados en EE.UU. 5.648.579 y EE.UU. 5.453.553 necesitan detener la producción de alquilbencenos durante el tiempo necesario para la fase de rejuvenecimiento del catalizador.

Diversas patentes reivindican la utilización de procedimientos continuos para la alquilación de los aromáticos, es decir, de procedimientos en los cuales el catalizador sólido está en movimiento y circula de una zona de alquilación a una zona de regeneración.

- Las patentes EE.UU. 5.675.048 y EE.UU. 5.789.640 reivindican un procedimiento de alquilación que utiliza un reactor en lecho fluidizado en fase líquida con una zona de separación catalizador/hidrocarburos y una o más zonas de regeneración. La tecnología de lecho fluidizado es muy diferente de la lecho móvil en la medida en que necesita una separación del catalizador y de los efluentes de la reacción que no existe en la tecnología de lecho móvil.

- La patente EE.UU. 4.973.780 reivindica un procedimiento de alquilación del benceno por olefinas en lecho móvil tal que una parte del catalizador desactivado es reemplazada periódicamente.

El catalizador se regenera por combustión del coque en presencia de oxígeno. Tal procedimiento conduce a duraciones de vida el catalizador relativamente bajas teniendo en cuenta la degradación de las propiedades fisicoquímicas del catalizador sometido a numerosos ciclos de combustión. Diversas patentes reivindican la utilización de procedimientos continuos para la alquilación de los aromáticos, es decir, de procedimientos en los cuales el catalizador sólido está en movimiento y circula de una zona de alquilación a una zona de regeneración.

- Las patentes EE.UU. 5.675.048 y EE.UU. 5.789.640 reivindican un procedimiento de alquilación que utiliza un reactor en lecho fluidizado en fase líquida con una zona de separación catalizador/hidrocarburos y una o más zonas de regeneración. La tecnología de lecho fluidizado es muy diferente de la de lecho móvil en la medida en que necesita una separación del catalizador y de los efluentes de la reacción que no existe en la tecnología de lecho móvil.

- La patente EE.UU. 4.973.780 reivindica un procedimiento de alquilación del benceno por olefinas en lecho móvil tal que una parte del catalizador desactivado es reemplazada periódicamente.

El catalizador se regenera por combustión del coque en presencia de oxígeno. Tal procedimiento conduce a duraciones de vida el catalizador relativamente bajas teniendo en cuenta la degradación de las propiedades fisicoquímicas del catalizador sometido a numerosos ciclos de combustión. En la presente invención, el ciclo de regeneración está acoplado al ciclo de rejuvenecimiento, de tal forma que la regeneración es utilizada con una frecuencia mucho más limitada.

Además, esta patente está orientada hacia la producción de etilbenceno o de cumeno, que necesita condiciones operativas muy diferentes de las de la presente invención.

- Las patentes EE.UU. 4.008.291/4.028.430/4.049.739/4.072.729 y EE.UU. 5.523.503 reivindican la utilización de un procedimiento a co- o contracorriente simulado para la alquilación de los aromáticos. En los procedimientos en lecho móvil simulado, el catalizador sólido está inmóvil y los puntos de inyección de la carga y de trasiego de los efluentes varían en el curso del tiempo, de tal modo que el comportamiento de dicho reactor es equivalente al de una circulación del sólido catalítico. Se trata de una tecnología que está más emparentada con los lechos fijos. Además, la gestión de los puntos de inyección y de trasiego variables en el curso del tiempo es una complicación importante.

Descripción sumaria de la invención

El procedimiento de producción de fenilalcanos en continuo según la presente invención recurre a al menos un reactor que opera en lecho móvil, estando dicho reactor dividido en varias zonas de reacción recorridas en serie por la carga y los efluentes, pudiendo funcionar cada zona con un catalizador idéntico o diferente, y siendo enviado dicho catalizador en continuo a un circuito de rejuvenecimiento y de manera secuencial a un circuito de regeneración.

La novedad de la presente invención reside en la aplicación de la tecnología de lecho móvil a la reacción de alquilación de un compuesto aromático, estando dividido el reactor utilizado en varias zonas de reacción con escalonamiento de la alimentación en cada una de las zonas de reacción y disponiendo cada zona de un circuito de rejuvenecimiento y de un circuito de regeneración, pudiendo dichos circuitos en ciertos casos ser comunes a varias zonas de reacción.

En los procedimientos de lecho móvil, el catalizador se encuentra generalmente en forma de partículas aproximadamente esféricas, con un tamaño del orden del milímetro, y recorre el reactor en flujo descendente a velocidades lineales del orden del metro por hora.

Típicamente, los procedimientos de lecho móvil del tipo...

1. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático por una carga que contiene olefinas de C9 a C16 que recurre a al menos un reactor dividido en varias zonas de reacción, utilizando cada zona de reacción un catalizador sólido ácido que funciona en lecho móvil, siendo enviado el catalizador de cada zona de reacción de forma continua a un circuito de rejuvenecimiento a su salida de dicha zona de reacción y luego reintroducido en cabeza de dicha zona, y siendo enviado el catalizador de cada zona de reacción de forma secuencial a un circuito de regeneración a la salida de dicha zona de reacción y luego reintroducido en cabeza de dicha zona de reacción.

2. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático por una carga que contiene olefinas de C9 a C16 según la reivindicación 1, en el cual una parte de las zonas de reacción que forman una subserie funcionan con el mismo catalizador, que las recorre sucesivamente en lecho móvil, siendo introducido dicho catalizador de forma continua en el circuito de rejuvenecimiento a la salida de la última zona de la subserie, siendo luego reintroducido tras el rejuvenecimiento en cabeza de la primera zona de dicha subserie, siendo enviado dicho catalizador secuencialmente al circuito de regeneración a la salida de la última zona de la subserie y siendo reintroducido, tras regeneración, en cabeza de la primera zona de dicha subserie.

3. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el cual la carga olefínica de alquilación contiene preferentemente olefinas de C10 a C14 y el compuesto aromático que se ha de alquilar es el benceno.

4. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual la carga de olefinas es introducida de manera fraccionada en cada zona de reacción, de forma que la razón aromático/olefinas a la entrada de cada zona de reacción esté comprendida entre 30 y 100 y preferentemente comprendida entre 30 y 70.

5. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el catalizador utilizado en una parte al menos de las zonas de reacción es un catalizador sólido ácido cristalizado de tipo estructural seleccionado entre el grupo formado por FAU, MOR, MTW, OFF, MAZ, BEA, EUO, UTL y NES.

6. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual el catalizador utilizado en una parte al menos de las zonas de reacción es un catalizador sólido amorfo seleccionado entre el grupo formado por las sílices-alúminas y las alúminas dopadas o no por compuestos halogenados.

7. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual el catalizador utilizado en ciertas zonas de reacción es una zeolita Y desaluminada con una razón Si/Al comprendida entre 8 y 100 y preferentemente comprendida entre 15 y 70.

8. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual el tamaño de los granos de catalizador utilizado en cada una de las zonas de reacción está comprendido entre 0,5 y 5 mm y preferentemente entre 1 y 4 mm.

9. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual el catalizador utilizado en ciertas zonas de reacción es una mezcla de al menos dos catalizadores sólidos cristalizados de tipo estructural seleccionado entre el grupo formado por FAU, MOR, MTW, OFF, MAZ, BEA EUO, UTL y NES.

10. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual el catalizador utilizado en ciertas zonas de reacción es una mezcla de zeolitas, siendo uno de los componentes de la mezcla una zeolita Y desaluminada con una razón Si/Al comprendida entre 8 y 10 y preferentemente comprendida entre 15 y 70, y siendo el otro componente de la mezcla una zeolita de tipo estructural MOR, preferentemente la mordenita.

11. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual el catalizador utilizado en ciertas zonas de reacción es una mezcla de al menos un catalizador sólido cristalizado de tipo estructural seleccionado entre el grupo formado por FAU, MOR, MTW, OFF, MAZ, BEA EUO, UTL, NES y de un catalizador sólido amorfo seleccionado entre el grupo formado por las sílices-alúminas y las alúminas dopadas o no por compuestos halogenados.

12. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el cual el contenido en compuestos aromáticos pesados contenidos en la carga olefínica de alquilación puede ir hasta el 80% en peso, dando este porcentaje con respecto a las olefinas y a los aromáticos solos.

13. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el cual la temperatura de alquilación está comprendida entre 50ºC y 350ºC y la presión está comprendida entre 1 y 10 MPa.

14. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el cual el gas de combustión utilizado para la regeneración del catalizador contiene de un 0,1 a un 20% en volumen de oxígeno y temperatura de combustión está comprendida entre 300ºC y 600ºC.

15. Procedimiento de producción de fenilalcanos por alquilación de un compuesto aromático según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el cual el agente rejuvenecedor es un compuesto aromático, preferentemente el benceno, y la temperatura del rejuvenecimiento es superior a 100ºC.

16. Procedimiento de producción de fenilalcanos según la reivindicación 1 por alquilación de un compuesto aromático por una carga olefínica constituida por una serie de n zonas de reacción, estando n comprendido entre 1 y 10, y cuya serie comprende:

- un primer subconjunto de zonas de reacción recorridas en serie por el catalizador que circula en lecho móvil, siendo introducido el catalizador retirado a la salida de la última zona del primer subconjunto de modo continuo en el circuito de rejuvenecimiento y reintroducido en cabeza de la primera zona de dicho primer subconjunto, y siendo enviado dicho catalizador secuencialmente al circuito de regeneración;

- un segundo subconjunto constituido por las zonas de reacción que funcionan con un catalizador que actúa en lecho móvil, poseyendo cada zona de reacción un circuito de rejuvenecimiento propio, siendo retirado el catalizador a la salida de cada una de las zonas, introducido de modo continuo en el circuito de rejuvenecimiento y reintroducido tras el rejuvenecimiento en cabeza de la zona de la que fue retirado, y siendo enviado dicho catalizador secuencialmente al circuito de regeneración;

estando constituida la carga de una zona de reacción de rango n por los efluentes de la zona de reacción de rango n-1, a los cuales se añade una fracción de la carga olefínica, y siendo introducido el compuesto aromático que se ha de alquilar a la entrada de la primera zona de reacción.

17. Procedimiento de producción según la reivindicación 16, en el cual el número n de zonas de reacción está comprendido entre 1 y 5.