La presente invención se refiere a un procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos basado en un sistema de percolación de la fracción del alquilato en la que se concentran los precursores cromóforos,

con una arcilla seleccionada dispuestaen un reactor de lecho fijo

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a los procesos de purificación, y en concreto a la purificación de compuestos alquilaromáticos mediante tratadores basados en arcillas.

Estado de la técnica

Los compuestos alquilaromáticos son una importante familia de sustancias que se usan como materias primas en numerosos campos industriales, tales como el de los plastificantes, materiales poliméricos, insecticidas, en la agricultura para prevenir la aglomeración de fertilizantes, en la manufactura de textiles y fibras, en la industria del cuero y las pieles, herbicidas, procesos de limpieza industrial, en la industria de la fotografía, en la manufactura de adhesivos y en los productos para combatir el fuego tales como los agentes humidificantes, en procesos electroquímicos para la remoción de suciedad y grasas de la superficie de un sustrato, y en detergentes biodegradables (Surfactants in Consumers Products, Theory, Technology, y Application, Edited by J. Falbe, Springer Verlag, 1987).

En el caso de emplear compuestos alquilaromáticos dentro del campo de los detergentes, una vez sulfonados y neutralizados, uno de los parámetros considerados al analizar la calidad del producto es su color. Aunque dicho parámetro no tiene influencia en sus propiedades detersivas, el color tiene una relevancia económica apreciable especialmente cuando los sulfonatos de alquilbenceno son empleados en formulaciones líquidas. Cuando se produce un detergente líquido o en gel con un elevado contenido de materia activa, las especies cromóforas presentes en el sulfonato de alquilbenceno afectan el color del producto, confiriéndole una tonalidad marrón amarillento que enmascara el color de los aditivos colorantes. Esto obliga a emplear mayores cantidades de aditivos colorantes para conseguir un color determinado, e incluso en estos casos, algunas gamas de colores como el azul claro no pueden ser conseguidas Pero existe además otro problema relacionado con la presencia de estas especies cromóforas en los sulfonatos de alquilbenceno. Incluso cuando estas especies cromóforas aparecen a nivel de trazas, pueden inhibir la sulfonabilidad del alquilbenceno alrededor del 1 % en peso, disminuyendo así la eficacia del proceso. Mediante esta invención, la cantidad de subproductos cromóforos asociados a la tecnología de alquilación con HF es minimizada, incrementándose así la eficacia del proceso y la calidad final del producto.

Para evaluar el origen de las especies cromóforas que disminuyen la calidad de los compuestos alquilaromáticos lineares, es necesario analizar el proceso empleado para producir dichos compuestos. El proceso integrado para la producción de alquilbenceno lineal (LAB) está descrito en el Handbook of Petroleum Refining Process, editado por Robert A. Meyers, 1986, pp.1-23, incorporado aquí como referencia. El proceso habitual empleado por la industria petroquímica para producir compuestos alquilaromáticos, especialmente para aplicaciones detergentes, consiste en deshidrogenar parafinas lineales para obtener las olefinas correspondientes, que luego son empleadas para alquilar el benceno. La U.S.Pat. No 5.276.231, que se incorpora aquí como referencia, describe las etapas intermedias en la producción de LAB, como la hidrogenación selectiva de subproductos diolefinicos a monolefinas y la eliminación de subproductos no lineales, contenidos ambos en el efluente de la etapa de deshidrogenación. Los productos alquilaromáticos son denominados comercialmente alquilbencenos lineales-LAB. El sulfonato de alquilbenceno lineal-LAS es producido por sulfonación de alquilbenceno lineal-LAB seguida de la neutralización del ácido sulfónico producido (HLAS). Las olefinas lineales empleadas en el proceso de alquilación tienen entre nueve y dieciséis átomos de carbono. La etapa de alquilación ocurre en fase líquida, en presencia de un catalizador de tipo Friedel-Crafts, como por ejemplo AlCl3 o ácido fluorhídrico (HF). El proceso que emplea HF es bien conocido y usado a nivel comercial, proporcionando un elevado rendimiento a LAB (superior al 99% en peso) con una selectividad hacia isómeros 2-fenilo inferior al 20% en peso de LAB. También se emplean catalizadores sólidos para este proceso de alquilación. El estado de la técnica revela el uso de numerosos catalizadores ácidos sólidos para la producción de fenil alcanos, como faujasitas sintéticas (zeolitas X e Y), zeolita L, ZSM-5, ZSM-18, ZSM-20, mordenita y ofertita.

Los alquilbencenos producidos mediante tecnología HF en el rango detergente (fenil-C10 a fenil-C14) son incoloros. El color aparece cuando el LAB se sulfona para obtener los correspondientes ácidos sulfónicos. Esto significa que los compuestos que efectivamente generan color se forman en esta etapa; sin embargo es comúnmente aceptado que los precursores cromóforos se generan en etapas previas del proceso de producción de LAB. Como potenciales precursores cromóforos se consideran moléculas que presenten una estructura poliaromática, en los que la presencia de numerosos dobles enlaces conjugados permite tránsitos electrónicos con facilidad. Este hecho también está relacionado con la inhibición en la sulfonabilidad que presenta el alquilbenceno cuando contiene dichos precursores cromóforos. Como la sulfonación ocurre a través de un intermedio de reacción tipo carbocatión en el anillo aromático, los compuestos poliaromáticos son más fácilmente sulfonables que los alquilbencenos, debido a que la estructura poliaromática es capaz de soportar una mayor cantidad de especies intermedias resonantes y de forma más estabilizada que un único anillo aromático.

Basados en las consideraciones previas, hay dos etapas del proceso de producción de LAB en las que los precursores cromóforos pueden ser generados. La primera de ellas es la etapa de deshidrogenación de parafinas para obtener olefinas. En esta etapa, reacciones de deshidrogenación consecutiva combinadas con limitaciones difusionales pueden conducir a la formación de compuestos alquilaromáticos, tales como alquilindanos, y también de compuestos alquilpoliaromáticos de cadena corta como alquilnaftalenos, fenantrenos, antracenos y fluorenos. Las olefinas producidas pueden también experimentar procesos de oligomerización. Estos compuestos son parcialmente extraídos del proceso durante la etapa de regeneración del HF, en la que se obtiene HF purificado por la corriente de cabeza de la columna de destilación y se extraen los oligómeros y otros subproductos por la corriente de fondo. Además, los compuestos alquilaromáticos presentes en el reciclo de parafinas pueden ser deshidrogenados, generando nuevas especies aromáticas.

El platino, el típico metal activo presente en catalizadores empleados en procesos de deshidrogenación, es uno de los catalizadores que puede originar dichas reacciones. Las temperaturas requeridas para que se produzcan reacciones de aromatización están comprendidas entre 400 y 500ºC, que es el rango en el que se produce la deshidrogenación de las normal-parafinas. El mecanismo comúnmente propuesto para la dehidrociclización (E. F. G. Herington and E. K. Riedel, Proc. Roy. Soc. London, Ser. A, 184, 434-447, (1945); H. Pines y C. T. Chen, J. Org. Chem., 26, 1057, (1961); H. Pines y C. T. Goetshel, J. Org. Chem., 30, 3530, (1965) y H. Pines, C. T. Goetshel y J.

W. Dembinski, J. Org. Chem., 30, 3540, (1965)) sugiere que todas las posibles monolefinas son formadas en una primera etapa. Estas monolefinas pueden generar especies intermedias , -diadsorbidas en los centros activos del catalizador, las cuales pueden sufrir una rápida deshidrogenación que resulta en la formación de derivados bencénicos (a través de un cierre tipo carbono1-carbono6). De acuerdo con esta proposición, el 1-hepteno y el 2-hepteno son transformados en tolueno en una reacción rápida. El 3-hepteno, sin embargo, reacciona lentamente debido a que es necesaria una migración previa del doble enlace para formación del anillo aromático de seis miembros.

La aromatización del n-octano rinde etilbenceno y orto-xileno, los productos del cierre directo 1-6, pero los meta y para-xilenos también son generados. Las parafinas más pesadas producen los correspondientes alquilbencenos. Esto significa que, en el caso de emplear inicialmente parafinas C10-C14, se podrían formar compuestos del tipo fenil-C4 al fenil-C8, así como especies dialquilaromáticas de cadena corta. También debe tenerse en cuenta la posible deshidrogenación secuencial de la parafina inicial y de las olefinas resultantes, con la formación de trienos conjugados que pueden tener influencia en... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos que comprende las siguientes etapas:

i) separación en una columna de destilación de una mezcla de compuestos alquilaromáticos para dar lugar a una fracción ligera y una fracción pesada

ii) separación en una columna de destilación de la fracción pesada de la etapa i) para dar lugar a una fracción ligera y una fracción pesada

iii) eliminación de los precursores cromóforos de la fracción ligera de la etapa ii) mediante percolación en lecho fijo con sólido purificador

iv) eliminación mediante una columna de afino de los subproductos ligeros formados en la etapa iii)

v) mezcla del alquilato purificado obtenido en la etapa iv) con la fracción más ligera obtenida en la destilación de la etapa i).

2. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según la reivindicación 1, donde el compuesto alquilaromático comprende una cadena alquílica de 9-25 átomos de carbono.

3. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, donde las cadenas alquílicas de al menos el 85% en peso de los compuestos alquilaromáticos son lineales comprenden grupos alquílicos lineales.

4. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el grupo aromático constituyente de los compuestos alquilaromáticos está seleccionado del grupo consistente en: benceno, tolueno y xileno.

5. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el compuesto alquilaromático comprende un máximo del 1 % en peso de compuestos aromáticos.

6. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el compuesto alquilaromático comprende un máximo del 1 % en peso de parafinas.

7. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la columna de destilación de la etapa i), separa entre 60-85 % en peso del alimento por su cabeza.

8. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la columna de destilación de la etapa i), opera a una temperatura de fondos comprendida entre 150-250 ºC.

9. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde la columna de destilación de la etapa i), opera a una temperatura de cabeza comprendida entre 90-175 ºC.

10. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde la columna de destilación de la etapa i), opera a una presión de cabeza comprendida entre 0-1 bar.

11. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 110, donde la columna de destilación de la etapa ii), opera a una temperatura de fondos comprendida entre 175290ºC.

12. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 111, donde la columna de destilación de la etapa ii), opera a una temperatura de cabeza comprendida entre 90 y 200ºC.

13. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde la columna de destilación de la etapa ii), opera a una presión de cabeza comprendida entre 0-1 bar.

14. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde la etapa iii) de eliminación de los precursores cromóforos se realiza a una temperatura comprendida entre 50-150ºC.

15. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde la etapa iii) de eliminación de los precursores cromóforos se realiza a una velocidad espacial del líquido comprendida entre 0.3-4 h-1.

16. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, donde el sólido purificador de la etapa iii) está seleccionado del grupo consistente en: zeolita, tamiz molecular, sílice, sílice alúmina, gel de sílice, silicato de magnesio macroporoso, alúmina activada, esmectita modificada, acetato de celulosa, gel de poliestireno macroporoso, carbón activo y membranas poliméricas organoselectivas de alta eficacia.

17. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, donde el sólido purificador de la etapa iii) es una esmectita modificada.

18. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, donde el sólido purificador de la etapa iii) comprende: a) una relación silicio:aluminio total comprendida entre 2,0:1,0-10:1,0 b) Entre 0,5-4% en peso de Mg c) Entre 0,2-3% en peso de Fe d) Entre 0,1-2% en peso de Ca e) Entre 0,1-2% en peso de S

f) Entre 0,01-0,5 % en peso de F g) Entre 0,0001-0,005 % en peso de Na

19. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, donde el sólido purificador de la etapa iii) comprende:

a) un patrón de difracción de rayos X en polvo, caracterizado por que el pico de difracción más intenso aparece en ángulo 2 theta correspondiente a 5.74º, y el resto de picos de difracción aparecen en ángulos 2 theta correspondientes a 19,77º, 26,33º, 54,11º, 61,85º, 68,11º y 76,33º ordenados de mayor a menor intensidad de los picos asociados

b) un área específica total (BET) comprendida entre 200-800 m2/g

c) un volumen de poro total comprendido entre 0,1-1 ml/g

d) una distribución de macroporo donde el diámetro del macroporo está comprendido entre 20-2000 angstroms.

20. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, donde el sólido purificador de la etapa iii) comprende una acidez de 100-900 micromoles por gramo.

21. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, donde la columna de afino de la etapa iv) opera a una temperatura comprendida entre 60-250 ºC.

22. Procedimiento para la purificación de compuestos alquilaromáticos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, donde el alquilato purificado obtenido en la etapa iv) no contiene benceno.