PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DE MONOALQUILBENCENOS LINEALES A PARTIR DE ALQUENOS PROCEDENTES DEL CRACKING DEL POLIETILENO.

Procedimiento para la obtención de monoalquilbencenos lineales a partir de alquenos procedentes del cracking del polietileno.

Esta invención se refiere a un procedimiento para obtener monoalquilbencenos lineales partir de mezclas de hidrocarburos lineales, saturados y monoinsaturados, es decir con muy poco porcentaje de aromáticos o ramificaciones, procedentes del cracking térmico o catalítico de residuos de polietileno para ser utilizados en la obtención de detergentes biodegradables, de gran implantación comercial. Los productos obtenidos según esta invención competirían ventajosamente con el petróleo, su fuente actual, no solo por la calidad de los mismos sino también en precio.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a un procedimiento para obtener monoalquilbencenos lineales partir de mezclas de hidrocarburos lineales, saturados y monoinsaturados, es decir con muy poco porcentaje de aromáticos o ramificaciones, procedentes del cracking térmico o catalítico de residuos de polietileno para ser utilizados en la obtención de detergentes biodegradables, de gran implantación comercial. Los productos obtenidos según esta invención competirían ventajosamente con el petróleo, su fuente actual, no solo por la calidad de los mismos sino también en precio.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los plásticos obtenidos en la industria petroquímica, después de su utilización, contribuyen de una forma importante a la contaminación ambiental, no solo de las zonas terrestres sino también de las aguas y de la atmósfera.

Una pequeña proporción de los mismos se está reciclando, mediante procesos de regeneración que permiten su posterior utilización como polímeros de menor calidad, los cuales a su vez, al final de su vida útil es necesario eliminar, dada la no biodegradabilidad de los mismos.

Son sobradamente conocidos en la técnica procedimientos de cracking térmico o catalítico de plásticos residuales. La inmensa mayoría de ellos solo presentan interés académico y están enfocados al uso de catalizadores ácidos de todo tipo, al objeto de orientar el proceso hacia las fracciones gaseosas, gasolinas o gasóleos, habida cuenta de que la catálisis ácida trae como consecuencia ramificaciones en las cadenas, aromatizaciones, etc. con lo que se modificarían de una manera u otra el octanaje, el índice de cetano, y otras características de los carburantes. Asimismo, se conocen infinidad de procesos industriales en los que se usan plásticos de desecho para generar aceites combustibles o carburantes que, normalmente, se utilizan “in situ” para producir energía.

Una mejora sustancial respecto a los procesos antes mencionados, que como hemos indicado están dirigidos a la obtención de productos destinados a ser quemados, consistiría en transformar los plásticos en productos químicos de mayor valor que puedan ser aprovechaos a otros niveles industriales. Por ejemplo, en la industria de detergentes se emplean mezclas de hidrocarburos lineales procedentes del petróleo, los cuales tienen que ser transformados en alquenos o cloruros de alquilo para obtener alquilbencenos lineales (LAB) , mediante reacciones de Fiedel-Crafts con catalizadores tipo ácidos de Lewis, generalmente A1C13, HF o silicatos de aluminio y magnesio de carácter ácido. Más modernamente, las patentes US 5994602, US4873025, US 5824832, US5731101, WO98/50153 y US 2007/0142686 A1, reivindican el uso de catalizadores de Fiedel-Crafts del

tipo de los líquidos iónicos con olefinas. Esta ultima utiliza mezclas de olefinas procedentes de una gran variedad de fuentes, ninguna de ellas derivadas de la pirolisis de plásticos, para obtener productos cuya composición tiene, al menos, un 50% de compuestos aromáticos 1, 2, 4-trisustituidos o 1, 2, 3- trisustituidos

o mezclas de ambos. Estos catalizadores presentan sobre los ácidos de Lewis convencionalmente empleados considerables ventajas, tanto medioambientales como una menor dificultad en la recuperación y purificación del producto y pueden ser reutilizados. Con respecto a los silicatos de aluminio y magnesio también utilizados en la técnica para reacciones de alquilación de compuestos aromáticos, tienen la ventaja de no tener la necesidad de eliminar el contendido de S o N en la alimentación olefínica hasta límites tan estrictos de menos de 1ppm

PROBLEMA TÉCNICO PLANTEADO

Como hemos indicado más arriba, en la industria petroquímica presentan alto interés para la preparación de detergentes biodegradables las cadenas lineales de hidrocarburos saturados y 1-olefinas. La fuente actual de n-alcanos es el petróleo, en el que se encuentra en proporciones relativamente bajas, por lo que se han desarrollado tecnologías laboriosas y costosas para su separación. Asimismo, la necesaria conversión de estos alcanos en alquenos y halogenuros de alquilo para su uso posterior en reacciones de alquilación aromática, habituales en la técnica para la obtención de tensioactivos, lleva a la utilización de procesos aún mucho más costosos. Además, la subida constante del precio del petróleo tiene como consecuencia una

tendencia al alza en la cotización de sus derivados.

Habida cuenta de la gran abundancia de plásticos residuales de uso agrícola expuesto al sol durante varias campañas, por lo que ha perdido en buena medida sus propiedades plásticas y la capacidad de ser reutilizado como polímero por los recicladores mecánicos, supone una mejora desarrollar un procedimiento de cracking de este polietileno de desecho para ser utilizado en la industria de tensioactivos y, por tanto, en ausencia de catalizadores ácidos para que conduzca a unidades más cortas sin modificaciones sustanciales en su esqueleto carbonado, dando lugar a una mezcla constituida por hidrocarburos alifáticos lineales (n-alcanos y 1-alquenos) de composición excelente para su utilización en este sector de la técnica. De esta manera se dispone de una fuente alternativa, mucho menos laboriosa y más barata, para su

obtención. Los plásticos a utilizar pueden estar

mezclados con las impurezas que normalmente les

acompañan, como es el caso de los utilizados en

agricultura.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Así, el objeto general de la presente invención es múltiple:

o Retirar del medio ambiente desperdicios plásticos, dándoles una utilidad más noble que su combustión.

o Establecer un procedimiento para convertir el material plástico de desecho sólido en un líquido constituido por una mezcla de parafinas y l-olefinas lineales con un rango de carbonos

interesante para, mediante reacciones de alquilación aromática de uso muy establecido en la técnica, obtener productos intermedios para la fabricación de tensioactivos.

o Seleccionar los catalizadores, temperaturas, tiempo de residencia, etc., en general las condiciones adecuadas para que la degradación de los plásticos hacia estos productos tenga lugar convenientemente.

Un objeto particular de esta invención es proporcionar un procedimiento para obtener productos orgánicos líquidos y gaseosos, en el que los productos inorgánicos no gasificados se acumulan en la parte inferior del reactor.

Otro objetivo de esta invención es proporcionar un procedimiento para obtener hidrocarburos mediante el cual se puede separar eficazmente el carbón y las impurezas sólidas no pirolizables (polvo fundamentalmente) que acompañan al plástico fundido sin necesidad de un lavado preliminar del mismo.

Otro objetivo de esta invención es suministrar un procedimiento para extraer hidrocarburos líquidos, el cual permite separar eficazmente los componentes gaseosos obtenidos en la pirolisis del plástico en líquidos de bajo y alto peso molecular y un gas de bajo peso molecular.

Finalmente, seleccionaremos catalizadores capaces de llevar a cabo la degradación de residuos de polietilenos de baja densidad, al objeto de obtener la mayor cantidad posible de productos líquidos constituidos por alcanos/alquenos de cadena lineal con número de carbonos dentro del rango más adecuado para

ser utilizados en las transformaciones anteriormente indicadas.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1. Muestra una representación esquemática del proceso de despolimerización.

La figura 2. Muestra una representación del cromatograma de gases del total de los hidrocarburos líquidos obtenidos de la pirolisis del polietileno de baja densidad, en unas condiciones determinadas.

La figura 3. Representa el espectro de 1H RMN de los líquidos anteriores.

Las figuras 4 y 5. Representan el espectro de 13C-RMN de las mismas sustancias.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Es preceptivo que se concrete detalladamente en este apartado la presente invención, sin embargo debe entenderse que ésta puede realizarse de diferentes maneras...

1. Procedimiento para la obtención de

monoalquilbencenos lineales a partir de alquenos

procedentes del cracking del polietileno, caracterizado

por consistir en: a) introducir en un reactor de pirolisis el polietileno e impurezas de pequeño tamaño que le puedan acompañar, para calentarlo a la temperatura determinada y convertirlo en gases, condensar estos gases o hacerlos pasar por un lecho catalítico de carácter no ácido y condensarlos para obtener un líquido a temperatura ambiente y unos gases incondensables a esa temperatura,

b) obtener monoalquilbencenos lineales, haciendo reaccionar una mezcla de alcanos/alquenos procedentes de pirolisis de polietileno de

desecho, con benceno, en presencia de un

catalizador ácido.

2. Procedimiento para la obtención de

monoalquilbencenos lineales a partir de alquenos

procedentes del cracking del polietileno, según

reivindicación 1, caracterizado porque el polietileno se introduce en el reactor de pirolisis, bien directamente

o a través de una cámara de fusión en grandes fardos, por inyección con una prensa de pistón o cualquier otro dispositivo conocido en la técnica, o después de reducir su tamaño a pequeños trozos.

3. Procedimiento para la obtención de monoalquilbencenos lineales a partir de alquenos procedentes del cracking del polietileno, según

reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la fusión previa se calienta a temperatura predeterminada (entre 180º-350ºC) , aprovechado el calor de los gases exhaustos procedentes del calentamiento del reactor utilizado en la fase de pirolisis.

4. Procedimiento para la obtención de

monoalquilbencenos lineales a partir de alquenos

procedentes del cracking del polietileno, según

reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el

reactor de pirolisis se calienta a 350º-450ºC para convertir el compuesto orgánico en vapor, presentando este recipiente un tubo de salida de vapores hacia un cambiador de calor o intercalar antes de condensar un reactor catalítico de lecho fijo, provisto de una camisa por la que circula un fluido para mantenerlo a la temperatura tal que permita una temperatura de salida de esos gases preferentemente comprendida entre 170º y 270ºC, un sistema de alimentación de polietileno para reponer el líquido que va destilando a medida que piroliza, un sistema de almacenamiento de los gases incondensables y un sistema para extraer las impurezas sólidas no pirolizables.

5. Procedimiento para la obtención de monoalquilbencenos lineales a partir de alquenos procedentes del cracking del polietileno, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por haberse previsto sacar periódicamente los sólidos que decantan en el reactor y separarlos mediante cualquiera de los procedimientos conocidos de separación sólido-líquido, recuperando el aceite que los impregna mediante calentamiento en tornillo sinfín y recirculándolos al reactor anterior para completar su pirolisis.

6. Procedimiento para la obtención de

monoalquilbencenos lineales a partir de alquenos

procedentes del cracking del polietileno, según

reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la

pirolisis puede ser térmica o térmica seguida de catalítica, con catalizadores de naturaleza no ácida como sílice mesoporosa o un óxido metálico de los comprendidos en el grupo: ZnO, BaO, TiO2, MgO.

7. Procedimiento para la obtención de monoalquilbencenos lineales a partir de alquenos procedentes del cracking del polietileno, según reivindicación 1, caracterizado por utilizar en el proceso de alquilación catalizadores ácidos de Lewis de los comprendidos en el grupo: A1C13, HF, ZnC12, FeC13, silicatos de aluminio o/y magnesio usuales en los procesos en lecho fijo, o líquidos iónicos ácidos constituidor por A1C13 y otro componente del grupo que comprenden los hidrocloruros de trialquilamina o cloruros de alquilimidazolios, ya preparados o generados in situ.

8. Procedimiento para la obtención de monoalquilbencenos lineales a partir de alquenos procedentes del cracking del polietileno, según reivindicaciones 1 y 7, caracterizado porque la mezcla de alcanos y alquenos utilizada en la obtención de monoalquilbencenos provienen de despolimerización de polietileno según esta invención o mediante procesos distintos al de la presente invención.

9. Procedimiento para la obtención de monoalquilbencenos lineales a partir de alquenos procedentes del cracking del polietileno, según reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los

hidrocarburos saturados que no reaccionan en los procesos que conducen a la formación de alquilbencenos, se reciclan sometiéndolos a operaciones de deshidrogenación e hidrogenacion parcial de dobles enlaces, de manera similar a las ya conocidas en la técnica e integrándolos en el proceso de alquilación.