Uso de composiciones de catalizador y procedimiento para la oxicloración.

Uso de una composición de catalizador de oxicloración para la catálisis de oxicloración en lecho fluido,

comprendiendo la composición de catalizador de oxicloración:

(i) una cantidad catalíticamente eficaz de un catalizador de oxicloración que comprende un material de soporte que tiene distribuido sobre el mismo una composición de sal activa, en donde el catalizador de oxicloración tiene una tiene una superficie específica de 25 m2/g a 300 m2/g, ; y

(ii) un diluyente que comprende partículas de un silicato de alúmina, en donde la superficie específica de las partículas de diluyente es de 1 m2/g a 20 m2/g.

Uso de composiciones de catalizador y procedimiento para la oxicloración La invención se refiere a un uso de composiciones de catalizador de oxicloración para oxiclorar catalíticamente hidrocarburos en hidrocarburos clorados en un lecho fluido, y sus aplicaciones en procesos de oxicloración.

Composiciones de catalizador de oxicloración para la producción de hidrocarburos clorados mediante oxicloración han quedado bien establecidas durante muchos años. La oxicloración es la reacción de un hidrocarburo tal como etileno o propileno con cloruro de hidrógeno y oxígeno para formar agua y los correspondientes hidrocarburos clorados tales como 1, 2-dicloroetano (EDC) o 1, 2-dicloropropano, preferiblemente en presencia de un catalizador de oxicloración. La reacción de oxicloración ha sido aplicada por todo el mundo a gran escala industrial. Por ejemplo, la conversión de etileno en EDC mediante oxicloración sola se realiza actualmente a una escala de millones de toneladas al año.

Un método particular de oxicloración es la reacción en fase vapor de un hidrocarburo tal como etileno o propileno con una mezcla de cloruro de hidrógeno (HCl) y una fuente de oxígeno (tal como oxígeno de elevada pureza obtenido de una planta de separación de aire en la que se emplea la absorción por oscilación de presión o la separación criogénica para separar materiales inertes, o una corriente de oxígeno diluida tal como aire o una mezcla de oxígeno y al menos un gas inerte) dentro de un lecho de catalizador fluidizado que comprende un catalizador de oxicloración. Un catalizador de oxicloración típico puede comprender una sal metálica tal como cloruro de cobre y, opcionalmente, al menos una sal de metales alcalinos, metales alcalinotérreos o metales de tierras raras depositados sobre o combinados con un material de soporte o vehículo inerte tal como partículas de sílice, alúmina, tierra de infusorios, tierra de batán, arcillas y silicatos de alúmina o silicatos de aluminio. Para uso en la catálisis en lecho fluido, el material de soporte debería ser fácilmente fluidizable con la densidad de partículas, resistencia al desgaste por frotamiento y distribución del tamaño de partículas apropiados, de modo que sea útil en el procedimiento sin generar una pérdida excesiva de catalizador procedente de la zona de reacción. Opcionalmente, la composición de catalizador puede comprender un diluyente que comprende partículas catalítica y químicamente inertes tales como alúmina y sílice con una baja superficie específica.

En la oxicloración de un hidrocarburo (p. ej. etileno) es deseable que la composición de catalizador de oxicloración logre un alto rendimiento del producto clorado deseado (p. ej. EDC) y una pequeña cantidad de subproductos tales como dióxido de carbono, monóxido de carbono y otros materiales clorados. En el negocio de alto volumen de fabricación de EDC, un pequeño incremento en la eficacia de la conversión de etileno en EDC puede proporcionar ahorros importantes en los costes. Además de ello, un incremento en la eficacia de etileno o la selectividad de etileno para EDC puede reducir la cantidad de subproductos producidos, los costes asociados para desecharse de ellos adecuadamente y los riesgos potenciales para el medio ambiente. La selectividad de etileno para EDC (es decir, la selectividad de etileno) es el número de moles de EDC puro producidos por cada 100 moles de etileno consumido por o convertido (es decir, conversión de etileno) en EDC más cualesquiera subproductos, mientras que la eficacia de etileno se define como el producto de la selectividad de etileno multiplicado por la conversión de etileno. De manera similar, la selectividad de HCl para EDC (es decir, la selectividad de HCl) es el número de moles de EDC puro producidos por cada 200 moles de HCl consumido por o convertido (es decir, conversión de HCl) en EDC más cualesquiera subproductos, mientras que la eficacia de HCl se define como el producto de la selectividad de HCl multiplicado por la conversión de HCl. De manera similar, la selectividad de oxígeno para EDC (es decir, la selectividad de oxígeno) es el número de moles de EDC puro producidos por cada 50 moles de oxígeno consumido por o convertido (es decir, conversión de oxígeno) en EDC más cualesquiera subproductos, mientras que la eficacia de oxígeno se define como el producto de la selectividad de oxígeno multiplicado por la conversión de oxígeno.

También es deseable, por motivos económicos y medioambientales, que la composición de catalizador de oxicloración logre una elevada conversión de HCl utilizado en la reacción. El HCl que no se ha convertido necesita ser neutralizado por una base, y la sal resultante debe ser desechada. También, altos niveles de HCl no convertido en el procedimiento conducen, generalmente, a un elevado "avance" de HCl aguas abajo en el reactor que puede provocar problemas de corrosión. Por lo tanto, es deseable hacer funcionar un reactor a una temperatura óptima para proporcionar una elevada conversión de HCl. En aplicaciones comerciales, lo más deseable es una combinación de una elevada conversión de HCl y una elevada eficacia de etileno o selectividad de etileno para EDC.

Además, es deseable aumentar la temperatura de funcionamiento óptima del catalizador de oxicloración sin sacrificar el comportamiento del catalizador, ya que sería el modo más económico de aumentar la capacidad de producción de un reactor de oxicloración existente. En general, un aumento en las temperaturas de funcionamiento aumenta la diferencia de temperatura entre el lecho del catalizador fluidizado y el colector de vapor de agua que se utiliza para separar el calor de la reacción y mantener la temperatura controlada. Por lo tanto, el aumento de la temperatura de funcionamiento puede aumentar la fuerza directriz para la eliminación de calor y permitir una productividad incrementada del reactor. La temperatura de funcionamiento óptima para el catalizador en reactores en los que la mayor parte del gas de ventilación se recicla de nuevo al reactor es el punto en el que la conversión de HCl y la selectividad de etileno están optimizadas. Para reactores de proceso directo, basados en aire, la temperatura de funcionamiento óptima es el punto en el que la conversión de HCl y la eficacia de etileno están optimizadas. Por ejemplo, para un reactor limitado por una presión del colector de vapor de agua de 211 psig (1556 kPa) y/o 200º C, un aumento en la temperatura de funcionamiento óptima de la composición de catalizador de oxicloración desde 230º C a 240º C daría como resultado un incremento del 33% en la capacidad de producción de ese reactor. Por lo tanto, siempre existe una necesidad de composiciones de catalizador de oxicloración que puedan actuar a temperaturas de funcionamiento óptimas mayores, proporcionando así un modo eficaz para aumentar la capacidad de producción de un reactor de oxicloración existente.

Se describen en esta memoria composiciones de catalizador de oxicloración que pueden aumentar la temperatura de funcionamiento óptima de procedimientos de oxicloración, sin sacrificar el comportamiento del catalizador.

La presente invención se refiere al uso de una composición de catalizador de oxicloración para la catálisis de oxicloración en lecho fluido, comprendiendo la composición de catalizador de oxicloración:

(a) una cantidad catalíticamente eficaz de un catalizador de oxicloración que tiene una superficie específica de 25 m2/g a 300 m2/g, en que el catalizador de oxicloración comprende un material de soporte que tiene distribuido sobre el mismo una composición de sal activa; y

(b) un diluyente que comprende partículas de un silicato de alúmina y que tiene una superficie específica de 1 m2/g a 20 m2/g, en donde el material de soporte y el diluyente son químicamente diferentes.

Se describen también en esta memoria procedimientos de oxicloración que utilizan las composiciones de catalizador de oxicloración para aumentar la temperatura de funcionamiento óptima de los procedimientos de oxicloración, sin sacrificar el comportamiento del catalizador.

Los procedimientos de oxicloración comprenden la etapa de poner en contacto reaccionantes que incluyen el hidrocarburo, una fuente de cloro y una fuente de oxígeno con la composición de catalizador de oxicloración en un lecho fluido bajo condiciones del procedimiento para preparar un hidrocarburo clorado. La composición de catalizador de oxicloración es como se define en el uso de la invención.

La FIG. 1 representa la selectividad para EDC como una función de la temperatura y la composición del catalizador... [Seguir leyendo]

1. Uso de una composición de catalizador de oxicloración para la catálisis de oxicloración en lecho fluido, comprendiendo la composición de catalizador de oxicloración:

(i) una cantidad catalíticamente eficaz de un catalizador de oxicloración que comprende un material de soporte que tiene distribuido sobre el mismo una composición de sal activa, en donde el catalizador de oxicloración tiene una tiene una superficie específica de 25 m2/g a 300 m2/g, ; y

(ii) un diluyente que comprende partículas de un silicato de alúmina, en donde la superficie específica de las partículas de diluyente es de 1 m2/g a 20 m2/g.

2. El uso de la reivindicación 1, en donde el tamaño medio de partículas del catalizador y el diluyente oscila entre 5 y 300 !m (micras) .

3. El uso de la reivindicación 1 ó 2, en donde la composición de catalizador de oxicloración comprende de 10 a 90 por ciento en peso del catalizador de oxicloración y de 90 a 10 por ciento en peso del diluyente.

4. El uso de la reivindicación 1 ó 2, en donde la superficie específica de las partículas de diluyente es de 3 m2/g a 16 m2/g.

5. El uso de la reivindicación 1 ó 2, en donde el tamaño medio de partículas del diluyente oscila entre 25% y 200% del tamaño medio de partículas del catalizador de oxicloración.

6. El uso de la reivindicación 1 ó 2, en donde la densidad aparente en estado apisonado del diluyente es 25% a 200% de la densidad aparente en estado apisonado del catalizador de oxicloración.

7. El uso de la reivindicación 1 ó 2, en donde el % de desgaste por frotamiento del diluyente oscila entre 50% y 150% del % de desgaste por frotamiento del catalizador de oxicloración.

8. El uso de la reivindicación 1 ó 2, en donde el silicato de alúmina comprende meta-caolín, caolín calcinado a través de su exoterma característica o una combinación de los mismos.

9. El uso de la reivindicación 8, en donde el silicato de alúmina es un caolín calcinado a través de su exoterma característica, en donde el caolín está en forma de micro-esferas.

10. El uso de la reivindicación 1 ó 2, en donde la composición de sal activa comprende una sal de cobre.

11. El uso de la reivindicación 10, en donde la composición de sal activa comprende de 2% a 12% en peso de cobre, de 0, 2% a 3% en peso de un metal alcalino, de 0, 1% a 14% en peso de un metal de tierras raras y de 0, 05% en peso a 6% en peso de un metal alcalinotérreo, estando basados todos los porcentajes en peso en el peso total del catalizador de oxicloración.

12. El uso de la reivindicación 1 ó 2, en donde el material de soporte es alúmina con una superficie específica mayor que 50 m2/g.

13. El uso de la reivindicación 1 ó 2, en donde el catalizador de oxicloración tiene una superficie específica de 50 m2/g a 200 m2/g, preferiblemente de 70 m2/g a 150 m2/g.

14. Un procedimiento para la oxicloración de un hidrocarburo que comprende la etapa de poner en contacto reaccionantes que incluyen el hidrocarburo, una fuente de cloro y una fuente de oxígeno con la composición de catalizador de oxicloración según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 -13 en un lecho fluido bajo condiciones del procedimiento para preparar un hidrocarburo clorado.

15. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el hidrocarburo clorado es 1, 2-dicloroetano.

16. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el hidrocarburo es etileno.

17. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que la fuente de cloro es cloruro de hidrógeno.

18. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que la fuente de oxígeno es gas oxígeno, aire, aire enriquecido en oxígeno, gas oxígeno con un gas de soporte inerte o una combinación de los mismos.

19. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que la temperatura de reacción oscila entre 210º C y 260º C.