CATALIZADOR DE ALQUILACIÓN QUE CONTIENE AZUFRE Y SU USO.

La presente invención pertenece a un proceso para la alquilación de una alimentación de hidrocarburo que comprende el contacto de la alimentación de hidrocarburo a ser alquilada con un agente de alquilación en presencia de un catalizador que comprende un ácido sólido y un componente de hidrogenación. La invención se refiere además a un catalizador adecuado para dicho proceso, y a un proceso para la preparación de dicho catalizador. Dentro de la estructura de la presente invención, el término alquilación se refiere a la reacción de un compuesto de que se puede alquilar, tal como un hidrocarburo aromático o saturado, con un agente de alquilación, tal como una olefina. Sin desear limitar el alcance de la invención, además ilustraremos la invención al discutir la alquilación de hidrocarburos saturados, en general hidrocarburos saturados ramificados, con una olefina para dar hidrocarburos saturados altamente ramificados con un peso molecular más alto. Hidrocarburos no contienen átomos diferentes de hidrógeno y carbono. Esta reacción es de interés ya que hace posible obtener, a través de la alquilación de isobutano con una olefina que contiene 2-6 átomos de carbono, un alquilato que tiene un número de octano alto y que experimenta ebullición en el intervalo de la gasolina. A diferencia de la gasolina obtenida por el craqueo de fracciones de petróleo más pesadas tales como gas y residuo atmosférico, gasolina obtenida por la alquilación es esencialmente libre de contaminantes tales como azufre y nitrógeno y tiene características de combustión limpias. Sus altas propiedades anti-detonante, representadas por el número alto de octanos, disminuyen la necesidad de agregar compuestos anti-detonantes dañinos para el ambiente tales como aromáticos o plomo. También, a diferencia de la gasolina obtenida la reformar nafta o mediante craqueo de fracciones más pesadas de petróleo, el alquilato contiene menos si es que hay aromáticos u olefinas, que, hablando desde el punto de vista ambiental, es una ventaja adicional. La reacción de alquilación es catalizada con ácido. En la actualidad, en el equipo de alquilación comercial se hace uso de catalizadores de ácido líquido tales como ácido sulfúrico y fluoruro de hidrógeno. El uso de dichos catalizadores se pretende con un amplio intervalo de problemas. Por ejemplo, ácido sulfúrico y fluoruro de hidrógeno son altamente corrosivos, de modo que el equipo usado tiene que cumplir los altos requerimientos de calidad. Ya que la presencia de materiales altamente corrosivos en el combustible resultante es objetable, el ácido restante se tiene que eliminar del alquilato. También, debido a que las separaciones de fase tienen que realizarse, el proceso se complica y de esta manera se torna costoso. Además, hay siempre el riesgo de que las sustancias tóxicas tales como fluoruro de hidrógeno se emitan. Un desarrollo más nuevo en este campo es el uso de catalizadores sólidos de ácido, tales como catalizadores que contiene zeolita. WO 98/23560 describe el uso de un catalizador que contiene una zeolita, tal como una zeolita Y, un metal noble del grupo VIII, por ejemplo, platino o paladio, como el componente de hidrogenación, y opcionalmente un material de matriz, tal como alúmina, en la alquilación de hidrocarburos. Ahora sorprendentemente se ha encontrado que si un catalizador que comprende un ácido sólido, un componente de hidrogenación que consta esencialmente de uno o más de los metales nobles del Grupo VIII, y al menos 0.05% en peso de azufre, con base en el peso total de la composición del catalizador, se usa en el proceso de alquilación, la selectividad del catalizador se puede incrementar considerablemente, mientras la actividad permanece esencialmente sin cambio en comparación con un catalizador comparable sin azufre. Esto es verdaderamente sorprendente, ya que las personas con experiencia pueden esperar que el azufre destruya la actividad catalítica y selectividad de catalizadores con un componente de hidrogenación que consta esencialmente de uno o más metales nobles del Grupo VIII. Ver, por ejemplo, J. Biswas, et al., Catal. Rev. Sci. Eng. 30 (1988) 161-247. La presente invención se describe en detalle abajo. El catalizador El catalizador usado en el proceso se define en las reivindicaciones anexadas a este y comprende un ácido sólido, un componente de hidrogenación que consta esencialmente de uno o más metales nobles del Grupo VIII, y 0.05-1% en peso de azufre, con base en el peso total de la composición del catalizador. El ácido sólido es una zeolita seleccionada del grupo que consta de un ácido sólido preferido que es zeolita Y con un tamaño celular unitario de 24.34-24.72 angstroms. Como se estableció antes, el componente de hidrogenación contenido en el catalizador consiste esencialmente de uno o más metales nobles del Grupo VIII, tal como platino, paladio o una combinación de platino y paladio. Preferiblemente, uno de los metales nobles del Grupo VIII contenidos en el catalizador es platino. Por la frase el componente de hidrogenación contenido en el catalizador consiste esencialmente de uno o más metales nobles del Grupo VIII se entiende que los metales de hidrogenación diferentes de los metales nobles del Grupo VIII están esencialmente ausentes del catalizador. Metales de hidrogenación típicos que de esta manera están ausentes del 2   catalizador son cualquiera de los metales diferentes de los metales nobles del Grupo VIII que son capaces de hidrogenar los compuestos de hidrocarburo insaturados bajo las condiciones de proceso dados abajo, tales como metales no nobles del Grupo VIII, por ejemplo, cobalto y níquel, metales del grupo VIB, por ejemplo, molibdeno y tungsteno o metales de hidrogenación seleccionados del grupo de metales de tierras raras. Sin embargo, la frase el componente de hidrogenación contenido en el catalizador consiste esencialmente de metales nobles del Grupo VIII no excluye los metales de hidrogenación diferentes de los metales nobles del Grupo VIII que están presentes como impurezas en pequeñas cantidades, siempre que no tengan influencia en el desempeño del catalizador. El componente de hidrogenación está presente en una cantidad de 0.01 a 2% en peso, preferiblemente 0.1 a 1% en peso, según se calcula como metal y con base en el peso total de la composición de catalizador. Aparte del ácido sólido y el componente de hidrogenación, el catalizador contiene 0.05-1, 0.05-0.5, y más preferiblemente 0.1-0.25% en peso de azufre, con base en el peso total de la composición del catalizador y se calcula como S. Estas cantidades no incluyen algún azufre, por ejemplo, en la forma de sulfato o sulfonato, presente o en el ácido sólido antes de su combinación con el componente de hidrogenación. El 0.05-1% en peso de azufre puede estar presente en varias formas, por ejemplo, como azufre elemental, como sulfato, como compuestos que contienen azufre orgánico, o sus combinaciones. El 0.05-1% en peso de azufre se puede incorporar durante el contacto del componente de hidrogenación con el ácido sólido, durante una etapa separada que comprende el contacto del material que comprende el ácido sólido y el componente de hidrogenación con un compuesto que contiene azufre, o una combinación de los mismos. Preferiblemente, azufre se incorpora durante el contacto del material que comprende el ácido sólido y el componente de hidrogenación con un compuesto que contiene azufre. El 0.05-1% en peso de azufre preferiblemente está presente en y alrededor del componente de hidrogenación, pero también está presente (parcialmente) en otras partes del catalizador. Por ejemplo, 0.05-1% en peso de azufre puede estar presente como azufre en el componente de hidrogenación, como sulfato en el ácido sólido, como el compuesto que contiene azufre orgánico en el componente de hidrogenación, etc. Combinaciones de los mismos también son posibles. El catalizador adicionalmente puede comprender un material de matriz. Ejemplos de materiales de matriz son alúmina, sílice, titania, zirconia, arcillas, y sus mezclas. Materiales de matriz que comprenden alúmina generalmente se prefieren. Preferiblemente, el catalizador comprende 2-98% en peso del ácido sólido y 98-2% en peso del material de matriz, con base en el peso total del ácido sólido y el material de matriz presente en el catalizador. Más preferiblemente, el catalizador comprende 10-90% en peso del ácido sólido y 90-10% en peso del material de matriz, con base en el peso total del ácido sólido y el material de matriz contenido en el catalizador. Aún más preferiblemente, el catalizador comprende 10-80% en peso del ácido sólido y 80-10% en peso del material de matriz, más preferiblemente 60-90% en peso del ácido sólido y 10-90% en peso del material de matriz, con base en el peso total del ácido sólido y el material de... [Seguir leyendo]

1.- Un proceso para alquilación de una alimentación de hidrocarburo saturado que comprende poner en contacto la alimentación de hidrocarburo para ser alquilado con un agente de alquilación en la presencia de un catalizador que comprende: un ácido sólido, en donde dicho ácido sólido es una zeolita seleccionada del grupo que consiste de X-zeolitas e Y-zeolitas, que incluyen H-Y-zeolitas y USY-zeolitas; un componente de hidrogenación que consiste esencialmente de uno o más metales nobles del Grupo VIII, dicho componente de hidrogenación estando presente en una cantidad de 0.01 a 2% en peso calculada como metal y basada en el peso total de la composición catalizadora, 0.05%-1% en peso de azufre, basado en el peso total de la composición catalizadora y calculado como S, y sin componente halógeno. 2.- Un proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque la alimentación de hidrocarburo comprende un isoalcano que tiene de 4-10 átomos de carbono y el agente de alquilación comprende una olefina que comprende 2-10 átomos de carbono. 3.- Un proceso para la alquilación de una alimentación de hidrocarburo que comprende poner en contacto la alimentación de hidrocarburo saturado para ser alquilado con un agente de alquilación en la presencia de un catalizador que comprende: un ácido sólido, en donde dicho ácido sólido es una zeolita seleccionada del grupo que consiste de X-zeolitas e Y-zeolitas, que incluyen H-Y-zeolitas y USY-zeolitas; un componente de hidrogenación que consiste esencialmente de uno o más metales nobles del Grupo VIII, dicho componente de hidrogenación estando presente en una cantidad de 0.01 a 2% en peso, calculada como metal y basada en el peso total de la composición catalizadora, 0.05%-1% en peso de azufre, basado en el peso total de la composición catalizadora y calculado como S, y sin componente halógeno, en donde la alimentación de hidrocarburo comprende un compuesto que contiene azufre. 4.- Un proceso según la reivindicación 3, en el que el ácido sólido comprende Y-zeolita con un tamaño de célula unitaria de 24.34 24.72 angstroms. 5.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el metal noble del Grupo VIII se selecciona de platino, paladio y sus mezclas. 6.- Un proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el componente de hidrógeno comprende platino. 7.- Un catalizador adecuado para el uso en la alquilación de hidrocarburos que comprende: una zeolita seleccionada del grupo que consiste de X-zeolitas e Y-zeolitas, que incluyen H-Y-zeolita y USYzeolitas; un componente de hidrogenación que consiste esencialmente de uno o más metales nobles del Grupo VIII pero comprendiendo platino en cualquier proporción, dicho componente de hidrogenación estando presente en una cantidad de 0.01 a 2% en peso calculado como metal y basado en el peso total de la composición catalizadora, 0.05%-1% en peso de azufre, basado en el peso total de la composición catalizadora y calculado como S, y sin componente halógeno. 8.- Un catalizador según la reivindicación 7, en la que la zeolita comprende Y-zeolita con un tamaño de célula unitaria de 24.34 24.72 angstroms. 9.- Un proceso para la preparación del catalizador según la reivindicación 7 o la reivindicación 8 cuyo proceso comprende la etapa de poner en contacto un material que comprende la zeolita y el componente de hidrogenación con un compuesto que contiene azufre. 8   10.- Un proceso según la reivindicación 9, en el que el material que comprende la zeolita y el componente de hidrogenación se calcina y posteriormente se reduce antes de ponerse en contacto con el compuesto que contiene azufre. 11.- Un proceso según la reivindicación 9 o 10, en el que el material que comprende la zeolita y el componente de hidrogenación se reduce después de ponerse en contacto con el compuesto que contiene azufre. 9