Un proceso para producir un compuesto alquilaromático que comprende poner en contacto al menos un compuesto aromático y al menos una mono-olefina acíclica de 6 a 40 átomos de carbono por molécula en una relación molar de compuesto aromático a mono-olefina inferior a 15:

1 con catalizador sólido en condiciones de alquilación que comprenden la presencia de catalizador que contiene tamiz molecular FAU ácido de cristales pequeños, para proporcio­ nar un producto de alquilación que comprende compuesto alquilaromático en el cual la Selectividad para Alquilaromático Monoalquilado es al menos 92% en peso, en donde el tamiz molecular FAU tiene una dimensión mayor del cristal inferior a 500 nanómetros

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Esta invención concierne a procesos para alquilación de benceno con monoolefinas acíclicas a relaciones bajas de benceno a olefina que proporcionan alquilbencenos con baja producción de colas pesadas por utilización de catalizadores sólidos de actividad alta que contienen tamiz molecular FAU de cristalitos pequeños. Esta invención se refiere también a catalizadores que contienen FAU ácido de cristales pequeños, y al menos otro componente ácido catalítico.

La alquilación de benceno con olefinas es un proceso utilizado en gran escala, especialmente para la producción de alquilbencenos. Los alquilbencenos que tienen grupos alquilo de 8 a 14 átomos de carbono por grupo alquilo, por ejemplo, se sulfonan comúnmente para fabricar tensioactivos. Las condiciones de alquilación comprenden la presencia de catalizador de alquilación homogéneo o heterogéneo tal como cloruro de aluminio, fluoruro de hidrógeno, o catalizadores zeolíticos y temperatura elevada.

Los catalizadores no son selectivos y pueden tener lugar otras reacciones de las olefinas para producir colas pesadas, es decir dímeros, compuestos de dialquilarilo y compuestos diarílicos. Asimismo, puede tener lugar isomerización del esqueleto de la olefina, dando como resultado una pérdida de selectividad para el alquilbenceno buscado. La formación de compuestos dialquilarílicos es particularmente problemática dado que la reacción se aproxima a la conversión completa de la olefina y la concentración del alquilbenceno ha aumentado así con ello haciendo mayor la probabilidad de que una molécula de olefina pueda reaccionar con una molécula de alquilbenceno en lugar de con benceno. De acuerdo con ello, los procesos típicos utilizan un gran exceso de benceno para reducir la relación molar del alquilbenceno buscado a la olefina en el reactor. Para procesos homogéneos catalizados con fluoruro de hidrógeno, la relación de benceno a olefina está comprendida por regla general en el intervalo de 6:1 a 8:1. Los catalizadores sólidos son propensos a generar más colas pesadas. Por tanto, para estos catalizadores sólidos la relación molar de benceno a olefina es típicamente mayor que 15:1, a menudo en exceso de 20:1 y a veces tanto como 30:1.

El sistema de refino para la producción de alquilbenceno se resume en Peter R. Pujado, Linear Alkylbenzene (LAB) Manufacture, Handbook of Petroleum Refining Processes, editado por Robert A. Meyers, segunda edición, McGraw-Hill, Nueva York, NY, EE.UU. (1996), pp 1.53 a 1.66, especialmente las páginas 1.56 a 1.60. Especialmente para procesos comerciales de alquilación en gran escala tales como los utilizados para la producción de alquilbencenos lineales, los costes de capital y operación pueden ser muy importantes, y el calor del rehervidor requerido para recuperar benceno del alquilbenceno es una porción significativa de la energía requerida en el sistema de refino. Así, a medida que aumenta la relación de benceno a olefina, se incurre también en costes de proceso adicionales importantes en la recuperación y el reciclo del benceno sin reaccionar en el producto de alquilación.

Aunque el uso de fluoruro de hidrógeno como el catalizador de alquilación está siendo utilizado en procesos comerciales para relaciones menores de benceno a olefina, el uso y la manipulación de fluoruro de hidrógeno implica problemas operativos debido a su toxicidad, corrosividad y densidades de evacuación de residuos. Se han desarrollado procesos catalíticos sólidos que obvian la necesidad de utilización de fluoruro de hidrógeno. Sin embargo, las altas relaciones de benceno a olefina requeridas para minimizar las colas pesadas hacen que estos catalizadores sólidos hayan perdido atractivo para readaptar una unidad de producción utilizando catalizador de fluoruro de hidrógeno. Además, la reducción de la relación de benceno a olefina sin aumentar la cantidad de colas pesadas producida haría más atractivos los procesos de catalizador sólido ácido para instalaciones nuevas en comparación con los procesos de fluoruro de hidrógeno. De acuerdo con ello, se buscan procesos con catalizador sólido para mejorar adicionalmente su atractivo por reducción de los costes de energía y mejora de la selectividad de conversión proporcionando todavía al mismo tiempo un alquilbenceno de calidad aceptable para uso aguas abajo tal como la sulfonación para fabricar tensioactivos.

US 3.641.177 describe el uso de zeolitas Y en forma hidrógeno estabilizadas con vapor y zeolitas Y de tierras raras en forma hidrógeno que contienen menos de 1% de Na para catalizar la reacción de benceno con olefinas.

US 4.876.408 describe el uso de zeolita Y intercambiada con amonio y estabilizada con vapor para monoalquilación selectiva de aromáticos con olefinas, especialmente etileno y propileno.

US 4.570.027 describe el uso de zeolita de baja cristalinidad y parcialmente colapsada para producción de hidrocarburos alquil-aromáticos. La zeolita preferida es zeolita Y. Los propietarios de la patente afirman que el proceso tiene un alto grado de Selectividad para el producto monoalquilado.

US 6.977.319 B2 describe procesos para fabricación de aromáticos alquilados utilizando composiciones catalíticas que comprenden zeolita Y y zeolita mordenita que tienen una estructura de macroporos controlada.

La Publicación de la Solicitud US 2003/0147805A1 describe procesos para fabricación de zeolita nanocristalina de base inorgánica tal como zeolita Y. Se afirma que la zeolita Y es útil en numerosos procesos de conversión de hidrocarburos que incluyen la preparación de alquilbencenos lineales.

La Publicación de la Solicitud US 2004/0162454A1 describe procesos de conversión de hidrocarburos que utilizan zeolita Y nanocristalina.

La Publicación de la Solicitud US 2005/0010072A1 describe un proceso de alquilación que utiliza al menos dos catalizadores en al menos dos zonas de reacción distintas. Un proceso preferido utiliza zeolita Y en una zona de reacción y mordenita en la otra zona.

La Publicación de la Solicitud US 2006/0142624A1 describe catalizadores de zeolita Y que tienen estructuras controladas en macroporos para alquilación.

Gong, et al., en Catalytic Performance of Nanometer MCM-49 Zeolite for Alkylation Reaction of Benzene with 1Dodecene, Chinese Journal of Catalysis, Vol. 25, No. 10, 809-813, octubre 2004, se refieren a la actividad incrementada con selectividad alta para 2-y 3-fenilalcanos utilizando MCM-49 que tiene un diámetro de 300 a 500 nanómetros y un espesor de 20 a 25 nanómetros.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Por esta invención se proporcionan procesos para la alquilación de compuestos aromáticos con mono-olefinas acíclicas, especialmente benceno con olefinas de 8 a 16 carbonos por molécula, para producir fenilalcanos, procesos que proporcionan un producto que tiene un contenido deseable de 2-fenilo. En los aspectos preferidos de esta invención, puede utilizarse una baja relación molar de aromático a monoolefina sin producción excesiva de colas pesadas, mejorando con ello el atractivo económico de un proceso de alquilación con catalizador sólido. Los procesos de esta invención utilizan catalizadores de alquilación que comprenden una cantidad catalíticamente eficaz de tamiz molecular FAU ácido de cristales pequeños.

En su aspecto general, los procesos para producción de compuestos alquilaromáticos comprenden poner en contacto al menos un compuesto aromático y al menos una mono-olefina acíclica en una relación molar de compuesto aromático a mono-olefina inferior a 15:1, preferiblemente entre 4:1 y 12:1, y muy preferiblemente entre 5:1 y 10:1, con catalizador sólido en condiciones de alquilación que comprenden la presencia de un catalizador que contiene tamiz molecular FAU ácido de cristales pequeños para proporcionar un producto de alquilación que comprende compuesto alquilaromático en el que la selectividad para alquilaromático monoalquilado es al menos 92, preferiblemente al menos 93, porcentaje en peso. El tamiz molecular FAU de cristales pequeños tiene una dimensión mayor de cristal inferior a 500, preferiblemente inferior a 300, por ejemplo de 50 a 300 nanómetros. Preferiblemente, las condiciones de alquilación no dan como resultado una isomerización apreciable del esqueleto.

El término "Selectividad para el alquilaromático mono-alquilado" es el porcentaje en peso de compuesto alquilaromático monoalquilado a compuesto alquilaromático total di-y polialquilado,... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para producir un compuesto alquilaromático que comprende poner en contacto al menos un compuesto aromático y al menos una mono-olefina acíclica de 6 a 40 átomos de carbono por molécula en una relación molar de compuesto aromático a mono-olefina inferior a 15:1 con catalizador sólido en condiciones de alquilación que comprenden la presencia de catalizador que contiene tamiz molecular FAU ácido de cristales pequeños, para proporcionar un producto de alquilación que comprende compuesto alquilaromático en el cual la Selectividad para Alquilaromático Monoalquilado es al menos 92% en peso, en donde el tamiz molecular FAU tiene una dimensión mayor del cristal inferior a 500 nanómetros.

2. El proceso de la reivindicación 1, en donde la relación molar de compuesto aromático a mono-olefina es de 4:1 a

12:1.

3. El proceso de la reivindicación 1 ó 2, en donde la selectividad para el alquilaromático monoalquilado es al menos 93% en peso.

4. El proceso de la reivindicación 1 ó 2, en donde el tamiz molecular FAU tiene un tamaño de cristal de 50 a 300 nanómetros.

5. El proceso de la reivindicación 1 ó 2, en donde la relación molar de compuesto aromático a mono-olefina está 15 comprendida entre 5:1 y 10:1.

6. El proceso de la reivindicación 1 ó 2, en donde el tamiz molecular FAU es zeolita Y.