Proceso integrado para la producción de hidrocarburos vinílicos aromáticos.

Proceso integrado para la producción de hidrocarburos vinílicos aromáticos que comprende los pasos de:



a) aportar una corriente de hidrocarburo que comprende un hidrocarburo aromático sin usar y reciclado a unasección de alquilación, que comprende una unidad de transalquilación, junto con una corriente que constaesencialmente de una olefina de C2-C3;

b) aportar el producto de reacción procedente de la sección de alquilación a una primera sección de separación;

c) descargar de la primera sección de separación una primera corriente que consta de un hidrocarburo aromáticoque no ha reaccionado y se recicla, una segunda corriente que consta esencialmente de un hidrocarburoaromático monoalquilado, una tercera corriente que consta esencialmente de hidrocarburos aromáticosdialquilados y una cuarta corriente que consta esencialmente de una mezcla de hidrocarburos aromáticospolialquilados;

d) aportar la segunda corriente que consta esencialmente del hidrocarburo aromático monoalquilado del paso (c)a una sección de deshidrogenación para producir un hidrocarburo vinílico aromático y subproductos de reacciónque comprenden el hidrocarburo aromático;

e) aportar el producto de reacción procedente del paso de deshidrogenación (d) a una segunda sección deseparación que comprende una columna de destilación del hidrocarburo aromático;

f) recuperar en dicha segunda sección de separación una corriente que consta del hidrocarburo vinílicoaromático, con una pureza de más de un 99,7% en peso, y una corriente que comprende el hidrocarburoaromático;

g) reenviar el hidrocarburo aromático procedente de la primera y la segunda sección de separación a la secciónde alquilación que comprende la unidad de transalquilación;

estando dicho proceso caracterizado por los pasos de:

h) aportar una corriente de solvente polar a la cabeza de la columna de destilación del hidrocarburo aromáticodel paso (e);

i) percolar la corriente que comprende el hidrocarburo aromático procedente del paso (h) a través de al menosun lecho fijo que consta de tamices moleculares o tierra ácida;

j) preparar un único reactor protector dividido en dos partes, conteniendo la primera un primer lecho catalítico,para una reacción de alquilación, y conteniendo la segunda un segundo lecho catalítico, para una reacción detransalquilación;

k) aportar a dicho primer lecho catalítico de alquilación de dicho reactor protector una primera parte (A1) de unacorriente aromática total que comprende hidrocarburo aromático de alimentación sin usar, el hidrocarburoaromático reciclado procedente de la primera sección de separación (c) y de un 0 a un 100% en peso, ypreferiblemente de un 0 a un 50% en peso, de la corriente de hidrocarburo aromático reciclado procedente de lafase de purificación (h)-(i) junto con una corriente que consta esencialmente de una olefina de C2-C3, conrelaciones molares A1/olefina que van desde 10/1 hasta 100/1;

l) aportar a dicho segundo lecho catalítico de transalquilación de dicho reactor protector la segunda parte (A2) dela corriente aromática total que comprende hidrocarburo aromático de alimentación sin usar, el hidrocarburoaromático reciclado procedente de la primera sección de separación (c) y de un 0 a un 100% en peso, ypreferiblemente de un 50 a un 100% en peso, de la corriente de hidrocarburo aromático reciclado procedente dela fase de purificación (h)-(i) junto con la tercera corriente, que consta esencialmente de hidrocarburosaromáticos dialquilados, del paso (c), con relaciones molares A2/olefina, calculadas con respecto a los molestotales de grupos olefina presentes como sustituyentes en los hidrocarburos aromáticos dialquilados, que vandesde 2/1 hasta 18/1, y

m) aportar las corrientes que respectivamente salen de dicho primer lecho catalítico de alquilación y de dichosegundo lecho catalítico de transalquilación, de dicho reactor protector único, a la sección de alquilación quecomprende la unidad de transalquilación.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/008510.

Solicitante: versalis S.p.A.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: PIAZZA BOLDRINI, 1 20097 SAN DONATO MILANESE (MI) ITALIA.

Inventor/es: BENCINI, ELENA, GALEOTTI,ARMANDO, DEL SEPPIA,ALESSANDRO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C07C15/46 QUIMICA; METALURGIA.C07 QUIMICA ORGANICA.C07C COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos macromoleculares C08; producción de compuestos orgánicos por electrolisiso electroforesis C25B 3/00, C25B 7/00). › C07C 15/00 Hidrocarburos cíclicos que contienen solamente ciclos aromáticos de seis miembros como parte cíclica. › Estireno; Estirenos alquilados en el ciclo.
  • C07C5/333 C07C […] › C07C 5/00 Preparación de hidrocarburos a partir de hidrocarburos que contienen igual número de átomos de carbono. › Procesos catalíticos.
  • C07C7/04 C07C […] › C07C 7/00 Purificación, separación oestabilización de hidrocarburos; Uso de aditivos. › por destilación.

PDF original: ES-2448541_T3.pdf

 

Proceso integrado para la producción de hidrocarburos vinílicos aromáticos.

Fragmento de la descripción:

Proceso integrado para la producción de hidrocarburos vinílicos aromáticos [0001] La presente invención se refiere a un proceso integrado para la producción de hidrocarburos vinílicos aromáticos.

Más específicamente, la presente invención se refiere a un proceso para la producción de estireno, integrado con una sección de síntesis de etilbenceno.

Como es sabido, los procesos integrados para la producción de hidrocarburos vinílicos aromáticos (WO 2005/063659) , como por ejemplo estireno, comprenden la preparación de un producto alquílico aromático intermedio, como por ejemplo etilbenceno, y la subsiguiente deshidrogenación de éste último para obtener el producto deseado. Este ciclo operacional implica una serie de operaciones unitarias que dan lugar a una serie de subproductos de reacción que deben ser adecuadamente manejados para mejorar el aspecto económico del proceso global. De entre los subproductos que se forman en este ciclo de producción es particularmente importante el hidrocarburo aromático (benceno) que, al ser una de las materias primas de partida de todo el ciclo integrado, puede ser recuperado y reenviado al sistema de producción.

La presente invención por consiguiente se refiere a un proceso integrado para la producción de hidrocarburos vinílicos aromáticos que está caracterizado por un procedimiento perfeccionado para la reutilización del componente hidrocarburo aromático, y en particular del que procede de la sección de deshidrogenación de hidrocarburos alquílicos aromáticos. Este procedimiento comprende, entre otras cosas, la aportación del hidrocarburo aromático reciclado a una unidad protectora de alquilación/transalquilación a fin de incrementar de manera sencilla y eficaz el ciclo de vida del catalizador basado en zeolita de los reactores principales de alquilación y transalquilación.

En particular, la presente invención se refiere a un proceso integrado que es para la producción de estireno o αmetilestireno y está caracterizado por un procedimiento perfeccionado para el reciclaje del benceno procedente de la sección de deshidrogenación de etilbenceno e isopropilbenceno, el cual, tras haber sido tratado en secciones de purificación, es aportado junto con benceno de alimentación sin usar, junto con el benceno reciclado de la sección de separación de la mezcla alquilada, a una unidad protectora de alquilación/transalquilación que garantiza su calidad antes de ser enviado a los reactores principales de alquilación y transalquilación.

La síntesis de compuestos alquílicos aromáticos es conocida en la literatura. La patente europea 432.814, por ejemplo, describe la síntesis de compuestos alquílicos aromáticos tales como etilbenceno o isopropilbenceno (cumeno) mediante la reacción entre un hidrocarburo aromático, tal como benceno, y una olefina, tal como etileno o propileno, en presencia de una zeolita beta, posiblemente modificada mediante la sustitución del aluminio con boro, galio o hierro.

Más específicamente, según esta patente los reactivos de la reacción de alquilación son puestos en contacto con el catalizador a una temperatura que va desde 100 hasta 300ºC, a una presión que va desde 10 hasta 50 atm. y con un caudal de los reactivos que es tal que da una WHSV (Velocidad Espacial Horaria en Peso) que va desde 0, 1 hasta 200 h-1. Bajo estas condiciones de trabajo, el catalizador presenta una corta duración, entendida como el lapso de tiempo entre dos regeneraciones. Sin embargo, esta duración del catalizador puede ser mejorada.

De hecho es sabido que una de las principales razones para el rápido deterioro de la actividad de los catalizadores de base zeolítica radica en el efecto de envenenamiento ocasionado por las impurezas contenidas en los reactivos, y en particular por las impurezas contenidas en el hidrocarburo aromático, como por ejemplo benceno.

Sobre la base de lo especificado anteriormente, se han desarrollado procesos que permiten que el benceno sea pretratado antes de aportarlo a la reacción de alquilación. Por ejemplo la patente europea 780.354 describe un método que es para eliminar el oxígeno y otras impurezas disueltas en el benceno y comprende los pasos de extraer el oxígeno con un gas inerte y a continuación percolar el hidrocarburo a través de un lecho de alúmina modificado con plata.

La solicitud de patente internacional WO 2005/61420 describe un proceso y aparato para eliminar compuestos basados en nitrógeno contenidos en un sustrato para alquilación tal como benceno, por medio de la absorción de estos compuesto nitrogenados en tamices moleculares.

En los procesos conocidos, sin embargo, y en otros descritos en la literatura tales como por ejemplo los descritos en la solicitud de patente US 2006/194991 o en la solicitud de patente internacional WO 98/07673, una fuente de entrada de venenos para el catalizador de alquilación también consta de las corrientes recicladas.

Es de hecho sabido que hidrocarburos alquílicos aromáticos tales como etilbenceno o cumeno (isopropilbenceno) pueden ser deshidrogenados para producir estireno y α-metilestireno, que son a su vez materias primas para una amplia gama de resinas termoplásticas y/o termoendurentes. Al final de la fase de deshidrogenación, el estireno y el α-metilestireno son separados de la mezcla de reacción que comprende, entre los subproductos, una EP 2205541

importante cantidad de benceno, que por razones económicas preferiblemente se recupera para reenviarlo, cuando ello sea posible, a la sección de alquilación.

El benceno reciclado, sin embargo, lleva consigo importantes cantidades de impurezas tales como por ejemplo olefinas superiores o compuestos nitrogenados, que son difíciles de separar y son venenosos para los catalizadores zeolíticos de alquilación. A veces la purificación del benceno reciclado procedente de la sección de separación de una unidad de deshidrogenación es tan onerosa que es más conveniente reenviarlo a una instalación para la producción de compuestos aromáticos, de ser ello posible, o de lo contrario enviarlo a la termodestrucción en lugar de purificarlo.

El tratamiento para la eliminación de compuestos nitrogenados mediante absorción, por ejemplo, requiere una alta frecuencia de sustitución del material adsorbedor, que generalmente es demasiado onerosa para las aplicaciones industriales. Además, la dificultad que entraña la supervisión analítica continua y en línea de la eficacia de la eliminación de estos compuestos nitrogenados a menudo ocasiona el irreversible envenenamiento del catalizador zeolítico en las secciones de producción de alquilación y transalquilación.

La Solicitante ha descubierto ahora un proceso para la purificación del hidrocarburo aromático reciclado procedente de la sección de deshidrogenación de hidrocarburos alquílicos aromáticos, en un sistema integrado para la producción de monómeros vinílicos aromáticos, que es sencillo y extremadamente eficaz de cara a neutralizar las impurezas que acompañan a este producto.

Un objeto de la presente invención por consiguiente se refiere a un proceso integrado para la producción de hidrocarburos vinílicos aromáticos que comprende los pasos de: a) aportar una corriente de hidrocarburo que comprende un hidrocarburo aromático sin usar y reciclado a una sección de alquilación, que comprende una unidad de transalquilación, junto con una corriente que consta esencialmente de una olefina de C2-C3; b) aportar el producto de reacción procedente de la sección de alquilación a una primera sección de separación; c) descargar de la primera sección de separación una primera corriente que consta de un hidrocarburo aromático que no ha reaccionado y se recicla, una segunda corriente que consta esencialmente de un hidrocarburo aromático monoalquilado, una tercera corriente que consta esencialmente de hidrocarburos aromáticos dialquilados y una cuarta corriente que consta esencialmente de una mezcla de hidrocarburos aromáticos polialquilados; d) aportar la segunda corriente que consta esencialmente del hidrocarburo aromático monoalquilado del paso (c) a una sección de deshidrogenación para producir un hidrocarburo vinílico aromático y subproductos de reacción que comprenden el hidrocarburo aromático; e) aportar el producto de reacción procedente del paso de deshidrogenación (d) a una segunda sección de separación que comprende una columna de destilación del hidrocarburo aromático; f) recuperar en dicha segunda sección de separación una corriente que consta del hidrocarburo vinílico aromático, con una pureza de más de un 99, 7% en peso, y una corriente que comprende el hidrocarburo aromático; g) reenviar el hidrocarburo aromático... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Proceso integrado para la producción de hidrocarburos vinílicos aromáticos que comprende los pasos de: a) aportar una corriente de hidrocarburo que comprende un hidrocarburo aromático sin usar y reciclado a una sección de alquilación, que comprende una unidad de transalquilación, junto con una corriente que consta esencialmente de una olefina de C2-C3; b) aportar el producto de reacción procedente de la sección de alquilación a una primera sección de separación; c) descargar de la primera sección de separación una primera corriente que consta de un hidrocarburo aromático que no ha reaccionado y se recicla, una segunda corriente que consta esencialmente de un hidrocarburo aromático monoalquilado, una tercera corriente que consta esencialmente de hidrocarburos aromáticos dialquilados y una cuarta corriente que consta esencialmente de una mezcla de hidrocarburos aromáticos polialquilados; d) aportar la segunda corriente que consta esencialmente del hidrocarburo aromático monoalquilado del paso (c) a una sección de deshidrogenación para producir un hidrocarburo vinílico aromático y subproductos de reacción que comprenden el hidrocarburo aromático; e) aportar el producto de reacción procedente del paso de deshidrogenación (d) a una segunda sección de separación que comprende una columna de destilación del hidrocarburo aromático; f) recuperar en dicha segunda sección de separación una corriente que consta del hidrocarburo vinílico aromático, con una pureza de más de un 99, 7% en peso, y una corriente que comprende el hidrocarburo aromático; g) reenviar el hidrocarburo aromático procedente de la primera y la segunda sección de separación a la sección de alquilación que comprende la unidad de transalquilación; estando dicho proceso caracterizado por los pasos de: h) aportar una corriente de solvente polar a la cabeza de la columna de destilación del hidrocarburo aromático del paso (e) ; i) percolar la corriente que comprende el hidrocarburo aromático procedente del paso (h) a través de al menos un lecho fijo que consta de tamices moleculares o tierra ácida; j) preparar un único reactor protector dividido en dos partes, conteniendo la primera un primer lecho catalítico, para una reacción de alquilación, y conteniendo la segunda un segundo lecho catalítico, para una reacción de transalquilación; k) aportar a dicho primer lecho catalítico de alquilación de dicho reactor protector una primera parte (A1) de una corriente aromática total que comprende hidrocarburo aromático de alimentación sin usar, el hidrocarburo aromático reciclado procedente de la primera sección de separación (c) y de un 0 a un 100% en peso, y preferiblemente de un 0 a un 50% en peso, de la corriente de hidrocarburo aromático reciclado procedente de la fase de purificación (h) - (i) junto con una corriente que consta esencialmente de una olefina de C2-C3, con relaciones molares A1/olefina que van desde 10/1 hasta 100/1; l) aportar a dicho segundo lecho catalítico de transalquilación de dicho reactor protector la segunda parte (A2) de la corriente aromática total que comprende hidrocarburo aromático de alimentación sin usar, el hidrocarburo aromático reciclado procedente de la primera sección de separación (c) y de un 0 a un 100% en peso, y

preferiblemente de un 50 a un 100% en peso, de la corriente de hidrocarburo aromático reciclado procedente de la fase de purificación (h) - (i) junto con la tercera corriente, que consta esencialmente de hidrocarburos aromáticos dialquilados, del paso (c) , con relaciones molares A2/olefina, calculadas con respecto a los moles totales de grupos olefina presentes como sustituyentes en los hidrocarburos aromáticos dialquilados, que van desde 2/1 hasta 18/1, y

m) aportar las corrientes que respectivamente salen de dicho primer lecho catalítico de alquilación y de dicho segundo lecho catalítico de transalquilación, de dicho reactor protector único, a la sección de alquilación que comprende la unidad de transalquilación.

2. Proceso según la reivindicación 1, en donde el hidrocarburo aromático es benceno y la olefina es etileno. 50

3. Proceso según la reivindicación 1 o 2, en donde el solvente polar del paso (h) es agua desmineralizada.

4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende un segundo tratamiento del

hidrocarburo aromático con el solvente polar en una segunda unidad de tratamiento. 55

5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde los tamices moleculares o la tierra ácida del paso (i) son silicoaluminatos amorfos con una relación silicio/aluminio de menos de 100.

6. Proceso según la reivindicación 5, en donde el tamiz molecular o tierra ácida es montmorillonita. 60

7. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la percolación del paso (i) se efectúa a una temperatura que va de 25 a 300ºC y a una presión que es adecuada para mantener al hidrocarburo aromático en estado líquido.

EP 2205541

8. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende el paso de tratar la corriente aromática que sale de la percolación en una unidad de hidrogenación que opera a una presión que va de 0, 5 a 2 MPa, a una temperatura que va de 80 a 150ºC y en presencia de paladio sobre soporte de alúmina.

9. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las partes del reactor protector operan bajo las mismas condiciones como las de los reactores principales de la sección de alquilación.

10. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la fracción A1 del paso (k) es igual a un 60-80% de la corriente aromática total. 10

11. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la fracción A2 del paso (1) es igual a u.

2. 40% de la corriente aromática total.

12. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las relaciones A1/olefina y A2/olefina 15 van respectivamente desde 30/1 hasta 90/1 y desde 2, 5/1 hasta 10/1.

EP 2205541


 

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