Procedimiento para la fabricación de benceno, tolueno (y naftalina) a partir deC1-C4-ALCANOS bajo co-dosificación espacialmente separada de hidrógeno.

Procedimiento para la deshidroaromatización no-oxidativa de una corriente de reactante E conteniendo C1-C4alifato,

comprendiendo los pasos

I. Transformación de la corriente de reactante E en condiciones no-oxidativas, en presencia de un catalizador, en una zona de reacción 1, para obtenerse una corriente de producto P conteniendo hidrocarburos aromáticos,

II Regeneración del catalizador de actividad reducida debido al coque depositado del paso I con una corriente gaseosa H conteniendo hidrógeno en una zona de reacción 2, transformándose al menos una parte del coque depositado en metano y originándose una corriente gaseosa M conteniendo metano,

caracterizado porque como mínimo una parte del metano originado en la zona de reacción 2 durante la regeneración se alimenta a la zona de reacción 1.

Procedimiento para la fabricación de benceno, tolueno (y naftalina) a partir de C1-C4-alcanos bajo co-dosificación espacialmente separada de hidrógeno

La presente invención se relaciona con un procedimiento para la deshidroaromatización no-oxidativa de una corriente de reactante conteniendo C1-C4-alifato, haciendo reaccionar la corriente de reactante en presencia de un catalizador, en una zona de reacción 1, para generar una corriente de producto P conteniendo hidrocarburos aromáticos y regenerar el catalizador de actividad reducida debido al coque depositado con una mezcla H conteniendo hidrógeno en una zona de reacción 2, transformándose al menos una parte del coque depositado en metano y alimentándose por lo menos una parte del metano producido a la zona de reacción 1.

Los hidrocarburos aromáticos como el benceno, tolueno, etilbenceno, estireno, xileno y naftalina representan productos intermedios significativos en la industria química, cuya demanda sigue aumentando. Se producen generalmente por reformado catalítico de la nafta, obtenida, por su parte, del petróleo. Recientes investigaciones demuestran que las reservas mundiales de petróleo son más limitadas que las reservas de gas natural. Por tanto, la fabricación de hidrocarburos aromáticos a partir de reactantes, que puedan obtenerse del gas natural, es una alternativa interesante y económica. El componente principal de gas natural es habitualmente metano.

Una posible ruta de reacción para la obtención de productos aromáticos a partir de productos alifáticos es la deshidroaromatización no-oxidativa (DHAM) . La reacción se lleva un cabo en este contexto, en condiciones nooxidativas, particularmente con expulsión de oxígeno. En la DHAM se efectúa una deshidrogenación y ciclización de los productos alifáticos para obtenerse los correspondientes productos aromáticos con liberación de hidrógeno.

Un gran problema para la aplicación industrial de la deshidroaromatización en condiciones no-oxidativas es la coquificación, ya que reduce la actividad del catalizador en relativamente menos tiempo, lo que conlleva cortos ciclos de producción y una alta necesidad de regeneración. Con frecuencia acompaña a la coquificación además una vida útil acortada del catalizador. Tampoco la regeneración de los catalizadores está libre de problemas, ya que para un procedimiento económico, por un lado, regularmente las actividades finales tienen que poder reproducirse y, por el otro, esto tiene que ser posible mediante un gran número de ciclos.

Los depósitos de coque actúan además desfavorablemente sobre el balance de materia y/o el rendimiento, ya que cada molécula deja de disponer del reactante, que se transforma en coque, para la deseada reacción para obtenerse productos aromáticos. Las selectividades hacia coque obtenidas hasta ahora en el estado actual de la técnica se encuentran en la mayoría de los casos a más del 20% relativo a los productos alifáticos transformados.

Otra dificultad en la ejecución industrial de la DHAM estriba en el aporte del calor de reacción preciso. La DHAM es una reacción endotérmica, que depende por tanto de un suministro externo de calor. Si la reacción se calienta indirectamente, se precisan grandes superficies de intercambio de calor, lo que resulta en procedimientos aparativa y económicamente costosos. Por otra parte se verifican en las superficies de intercambio de calor, debido a la mayor temperatura, reacciones secundarias no deseadas, por ejemplo, la coquificación.

La WO-A 03/000826 describe un procedimiento para la aromatización del metano, en el que se hace reaccionar el metano en una zona de reacción en presencia de un catalizador activo, desactivándose el catalizador. Una parte del catalizador desactivado se regenera en una zona de regeneración con un gas de regeneración, circulando el catalizador entre la zona de reacción y la zona de regeneración. Como gases de regeneración se pueden emplear oxígeno o aire, hidrógeno y vapor de agua. Los gases resultantes de la regeneración no se utilizan ulteriormente. El calor resultante de la regeneración se transforma en la zona de reacción mediante el propio catalizador u otros medios de intercambio de calor.

La US-A 2007/0249879 está relacionada con un procedimiento para la reacción del metano en hidrocarburos mayores incluyendo los productos aromáticos. El reactor usado consiste en al menos dos zonas de reacción conectadas en serie. El catalizador particulado presente se lleva de la primera a la segunda zona de reacción, la corriente conteniendo metano a la primera zona de reacción en dirección contraria a la segunda. En todas las zonas de reacción ocurre una reacción del metano para obtenerse producto. Partes del catalizador se pueden extraer para la regeneración y devolverse tras la misma. La regeneración se lleva un cabo por medio de un gas conteniendo oxígeno. El catalizador se activa eventualmente a continuación con un gas conteniendo hidrógeno. Para el aporte de calor al sistema de reacción puede extraerse una parte del catalizador y calentarse en una zona de calentamiento independiente con los gases de combustión procedentes de otra fuente de combustible. El catalizador calentado se recircula entonces a la zona de reacción.

En la US-UN 2007/0249880 se muestra un procedimiento para la reacción de metano para obtenerse hidrocarburos aromáticos en presencia de un catalizador, conduciéndose la zona de reacción con un perfil inverso de temperatura. También aquí puede regenerarse el catalizador tras la extracción y/o calentarse a temperaturas superiores a la temperatura de reacción por medio de los gases de combustión y recircularse a continuación en cada caso a las zonas de reacción.

La WO-A 2006/011568 describe un procedimiento para la fabricación de hidrocarburos aromáticos e hidrógeno. Para esto se conduce una corriente gaseosa conteniendo metano y del 2 al 10% de hidrógeno a través de un catalizador para la deshidroaromatización. La alimentación del metano se interrumpe temporalmente. Conforme a los ejemplos especificados, tras 5 horas de reacción (alimentación de una mezcla metano/hidrógeno) se deposita la alimentación de metano durante dos horas, de forma que el catalizador se regenere en atmósfera de hidrógeno.

Además del procedimiento conocido en el estado actual de la técnica, existe la necesidad de otro procedimiento mejorado para la fabricación de productos aromáticos a partir de C1-C4-alifatos, que tengan un alto rendimiento en hidrocarburos aromáticos respecto a los C1-C4-alifatos utilizados, y precisen un menor abastecimiento externo de energía y menores superficies de intercambio de calor.

Este objeto se resuelve conforme a la invención con un procedimiento para la deshidroaromatización no-oxidativa de una corriente de reactante E conteniendo C1-C4-alifato, comprendiendo los pasos I. Transformación de la corriente de reactante E en condiciones no-oxidativas en presencia de un catalizador en una zona de reacción 1 para generar una corriente de producto P conteniendo hidrocarburos aromáticos, II. Regeneración del catalizador, cuya actividad se ha visto reducida debido al coque depositado del paso I con una corriente gaseosa H conteniendo hidrógeno en una zona de reacción 2, transformándose como mínimo una parte del coque depositado en metano y produciéndose una corriente gaseosa M conteniendo metano, caracterizado porque al menos una parte del metano originado en la zona de reacción 2 durante la regeneración se alimenta a la zona de reacción 1.

Durante la regeneración el catalizador desactivado con hidrógeno se produce a partir de los depósitos de coque en una reacción exotérmica metano. Este se alimenta, conforme a la invención, a la zona de reacción 1 y está, por consiguiente, de nuevo disponible como reactante. Esto conlleva un aumento del rendimiento total en productos aromáticos relativo a la cantidad utilizada de C1-C4-alifatos. Conforme a un modo de ejecución de la presente invención, la corriente gaseosa M resultante de la regeneración se recircula sin separación del hidrógeno a la zona de reacción 1, no siendo necesaria una costosa y más cara separación de ambos compuestos de muy bajo punto de ebullición hidrógeno y metano. La adición de hidrógeno a la corriente de reactante influye demás de manera positiva en la tendencia a la coquificación del catalizador. Conforme a otro modo de ejecución de la presente invención, por lo menos una parte del hidrógeno contenido en la corriente gaseosa M se recircula, antes de la retroalimentación, a la zona de reacción... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la deshidroaromatización no-oxidativa de una corriente de reactante E conteniendo C1-C4alifato, comprendiendo los pasos

I. Transformación de la corriente de reactante E en condiciones no-oxidativas, en presencia de un catalizador, en una zona de reacción 1, para obtenerse una corriente de producto P conteniendo hidrocarburos aromáticos,

II Regeneración del catalizador de actividad reducida debido al coque depositado del paso I con una corriente gaseosa H conteniendo hidrógeno en una zona de reacción 2, transformándose al menos una parte del coque depositado en metano y originándose una corriente gaseosa M conteniendo metano, caracterizado porque como mínimo una parte del metano originado en la zona de reacción 2 durante la regeneración se alimenta a la zona de reacción 1.

2. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos una parte de la corriente gaseosa M originada durante la regeneración se alimenta a la zona de reacción 1.

3. Procedimiento acorde a la Reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque al menos una parte del calor generado durante la regeneración del catalizador en el paso II en la zona de reacción 2 se alimenta a la zona de reacción 1.

4. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el catalizador se utiliza mezclado con un material inerte.

5. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como mínimo una parte del calor generado durante la regeneración del catalizador en el paso II en la zona de reacción 2 se alimenta directamente, mediante traslado de por lo menos una parte del catalizador regenerado de la zona de reacción 2, a la zona de reacción 1.

6. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque al menos una parte del calor generado durante la regeneración del catalizador en el paso II en la zona de reacción 2 se alimenta directamente mediante la corriente gaseosa M de la zona de reacción 2 a la zona de reacción 1.

7. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como mínimo una parte del calor necesario en el paso I mediante

i) Ejecución de por lo menos una parte del catalizador de la zona de reacción 1 ó 2 situado en la zona de reacción 1 ó 2, ii) calentamiento del catalizador empleado a una temperatura superior a la temperatura en la zona de reacción 1 y iii) recirculación del catalizador calentado a la zona de reacción 1.

8. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la temperatura a la entrada en la zona de reacción 2 se encuentra por encima de la temperatura a la entrada en la zona de reacción 1.

9. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las zonas de reacción 1 y 2 se hallan espacialmente separadas en un reactor.

10. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las zonas de reacción 1 y 2 se hallan espacialmente separadas en diferentes reactores.

11. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la zona de reacción 1 se transforma a intervalos de tiempo, mediante reducción de la corriente de reactante E y alimentación de la corriente gaseosa H, en la zona de reacción 2.

12. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 11 caracterizado porque la zona de reacción 2 se transforma a intervalos de tiempo, mediante reducción de la corriente gaseosa H y alimentación de la corriente de reactante E, en la zona de reacción 1.

13. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el catalizador se encuentra en la zona de reacción 1, en la zona de reacción 2 ó en ambas zonas de reacción, como capa fluidizada.

14. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la corriente de reactante E contiene al menos un 50% molar de C1-C4-alifatos.

15. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la corriente de reactante E contiene del 0, 1 al 10% en volumen de hidrógeno.

16. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la corriente gaseosa H contiene como mínimo un 50% en volumen de hidrógeno.

17. Procedimiento según al menos una de las Reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el catalizador

contiene por lo menos un silicato de aluminio y al menos un metal seleccionado del grupo formado por: Mo, W, Mn y Re.

18. Procedimiento acorde a la Reivindicación 17, caracterizado porque el catalizador contiene como mínimo otro metal seleccionado del grupo formado por: Cr, Mn, V, Zn, Zr, Ga, Cu, Ni, Co y Fe.

FIGURA 1