Producción de alquil-aromáticos utilizando alqueno diluido.

Proceso para la producción de un compuesto aromático alquilado en un reactor que tiene una pluralidad de zonas de reacción que incluyen una primera zona de reacción y una segunda zona de reacción,

donde dicho proceso comprende las etapas de:

(a) introducir una primera materia prima y una segunda materia prima en dicha zona de reacción, en donde dicha primera materia prima comprende un compuesto o compuestos aromáticos alquilables, en donde dicha segunda materia prima comprende un alqueno y al menos un 1% en peso de alcano;

(b) poner en contacto dicha primera materia prima y dicha segunda materia prima con un primer catalizador en dicha primera zona de reacción para producir un primer efluente, donde dicha primera zona de reacción se mantiene bajo condiciones tales que dicha primera zona de reacción es de fase predominantemente líquida, en donde dicho primer efluente comprende un compuesto aromático alquilado y alcano;

(c) enfriar dicho primer efluente sin separación de dicho alcano de dicho primer efluente;

(d) suministrar al menos una parte de dicho primer efluente enfriado y una tercera materia prima a dicha segunda zona de reacción, en donde dicha tercera materia prima comprende un alqueno; y

(e) poner en contacto dicha al menos una parte del primer efluente enfriado y dicha tercera materia prima con un segundo catalizador en dicha segunda zona de reacción para producir un segundo efluente, donde dicha segunda zona de reacción se mantiene bajo condiciones tales que dicha segunda zona de reacción es de fase predominantemente líquida.

Producción de alquil-aromáticos utilizando alqueno diluido Área

La presente invención hace referencia a un proceso para la producción de productos aromáticos alquilados, en particular etilbenceno y eumeno.

Antecedentes

El etilbenceno es una materia prima clave en la producción de estireno y se produce mediante la reacción de etileno y benceno en presencia de un catalizador de alquilación ácido. Las plantas de producción de etilbenceno más antiguas, aquellas construidas habitualmente antes de 198, utilizaban AICI3 o BF3 como catalizador de alquilación ácido. Las plantas construidas después de 198 han utilizado, en general, catalizadores ácidos a base de zeolitas como catalizador de alquilación.

Los procesos de fabricación del etilbenceno comercial requieren, habitualmente, el uso de etileno concentrado que tiene una pureza que sobrepasa el 8% mol. Por ejemplo, un etileno de calidad polimérica tiene una pureza que sobrepasa el 99% mol. de etileno. Sin embargo, la purificación de las corrientes de etileno para lograr calidad química o polimérica es un proceso costoso, y de ahí que exista un interés considerable en el desarrollo de procesos que puedan operar con corrientes de etileno diluido o de calidad inferior. Una fuente de corriente de etileno diluido es el gas residual procedente de craqueo catalítico fluido o de una unidad de craqueo en fase de vapor de una refinería de petróleo. La corriente de etileno diluido, después de la eliminación de impurezas reactivas, tales como propileno, contienen habitualmente aproximadamente un 1-8 % mol. de etileno, siendo el resto etano, hidrógeno, metano, y/o benceno.

Se utilizan tres tipos de sistemas de reactor de etilación para producir etilbenceno, concretamente, sistemas de reactor de fase de vapor, sistemas de reactor de fase líquida y sistemas de reactor de fase mixta.

En sistemas de reactor de fase de vapor, la reacción de etilación del benceno y etileno se lleva a cabo a una temperatura de aproximadamente 35 a 45 °C, y una presión de 69-3534 Kpa-a (6-35 kg/cm2-g) en un catalizador zeolítico de múltiples lechos fijos. El etileno reacciona exotérmicamente con benceno para formar etilbenceno, aunque también ocurren reacciones no deseables. Aproximadamente un 15% mol. del etilbenceno formado reacciona adicionalmente con etileno para formar isómeros de di-etilbenceno (DEB), isómeros de trietilbenceno (TEB) y productos aromáticos más pesados. Todos estos productos de reacciones no deseables se denominan comúnmente como bencenos polietilados (PEB).

A modo de ejemplo, la etilación de fase de vapor del benceno sobre zeolita ZSM-5 de aluminosilicato cristalino se revela en las Patentes estadounidenses Nos. 3.751.54 (Keown et al.), 3.751.56 (Burress), y 3.755.483 (Burress).

En la mayoría de los casos, los sistemas de etilación de fase de vapor utilizan alimentaciones de etileno de calidad polimérica. Más aún, aunque se han construido y se encuentran actualmente en operación procesos de fase de vapor comerciales que emplean alimentaciones de etileno diluido, los costes de inversión asociados con estos procesos son elevados.

En los últimos años la tendencia en la industria ha sido cambiar de los reactores de fase de vapor a reactores de fase líquida. Los reactores de fase líquida operan a una temperatura de aproximadamente 15-28 °C, lo cual está por debajo de la temperatura crítica del benceno (29 °C). La velocidad de la reacción de etilación es inferior en comparación con la fase de vapor, pero la temperatura nominal inferior de la reacción de fase líquida habitualmente compensa económicamente los aspectos negativos asociados con un volumen más elevado del catalizador.

La etilación de fase líquida del benceno utilizando zeolita beta como catalizador se revela en la Patente estadounidense N° 4.891.458 y en las publicaciones de Patentes Europeas Nos. 432814 y 629549. Más recientemente, se ha revelado que la MCM-22 y sus análogos estructurales tienen utilidad en estas reacciones de alquilación/ transalquilación, por ejemplo, Patente estadounidense N° 4.992.66 (MCM-22), Patente estadounidense N° 5.258.565 (MCM-36), Patente estadounidense N° 5.371.31 (MCM-49), Patente estadounidense N° 5.453.554 (MCM-56), Patente estadounidense N° 5.149.894 (SSZ-25); Patente estadounidense N° 6.77.498 (ITQ-1); Publicación de Patente Internacional Nos. WO97/1729 y WOOI/21562 (ITQ-2).

Las plantas de etilbenceno de fase líquida comerciales emplean, habitualmente, etileno de calidad polimérica. Más aún, aunque las plantas pueden diseñarse para aceptar corrientes de etileno que contienen etano de hasta 3% mol. incrementando la presión operativa, los costes asociados con el diseño y la operación de estas plantas han demostrado ser significativos.

La tecnología ha sido desarrollada también para la producción de etilbenceno en una fase mixta utilizando destilación reactiva. Un proceso de este tipo se describe en la Patente estadounidense N° 5.476.978. Los procesos de fase mixta pueden ser utilizados con corrientes de etileno diluido ya que la temperatura de reacción del reactor de etilación se encuentra por debajo del punto de condensación de la mezcla de etileno/benceno, pero por encima del 5 punto de ebullición. Los diluyentes de la alimentación de etileno, etano e hidrógeno, permanecen esencialmente en la fase de vapor. El benceno en el reactor se divide entre la fase de vapor y la fase líquida, y los productos de reacción de etilbenceno y PEB permanecen esencialmente en la fase líquida.

La patente estadounidense N° 6.252.126 revela un proceso de fase mixta para la producción de etilbenceno mediante reacción de una corriente de etileno diluido que contiene de 3 a 5 % mol. de etileno con una corriente de 1 benceno que contiene 75 a 1 % en peso de benceno. La reacción se realiza en una sección de etilación isotérmica de un reactor, que además incluye una sección de separación o stripping del benceno, donde el benceno sin reaccionar se separa térmicamente de los productos de etilación. El tráfico integrado, de vapor a contracorriente y líquido, se mantiene entre la sección de etilación y la sección de stripping del benceno.

La Solicitud de patente N° de serie 1/252.767 y la publicación relacionada W24/26797 revelan un proceso 15 para la producción de etilbenceno haciendo reaccionar el benceno con una corriente de etileno diluido que contiene del 2 al 8 % en peso de etileno y etano. La reacción tiene lugar en una de una serie de zonas de reacción conectadas en serie en presencia de un catalizador de alquilación que incluye un tamiz molecular tal como la MCM- 22. La temperatura y la presión de la zona de reacción son tales que la materia prima de benceno y del etileno diluido se encuentra en condiciones de fase líquida. Los productos intermedios entre las zonas de reacción se 2 enfrían y una parte de alcano, por ejemplo, etano, en los productos intermedios se elimina para mantener la fase líquida al evitar la acumulación de etano de una zona a otra. Se proporciona un ejemplo comparativo de un proceso simulado realizado en un reactor de lecho fijo adiabático y que no tiene eliminación de etano entre etapas. La conversión de etileno en el cuarto lecho fue únicamente del 88.%.

La presente invención hace referencia a un proceso para la producción de un compuesto aromático alquilado en un 25 reactor de fase predominantemente líquida, con una materia prima de alqueno que contiene alqueno y al menos 1% mol. de alcano sin eliminación de alcano entre zonas.

Resumen de la invención

En un modo de realización, la presente invención hace referencia a un proceso para la producción de un compuesto aromático alquilado en un reactor que tiene una pluralidad de zonas de reacción que incluyen una primera zona de 3 reacción y una segunda zona de reacción, donde el proceso comprende las etapas de:

(a) introducir una primera materia prima y una segunda materia prima en la primera zona de reacción, en donde la primera zona de reacción comprende un compuesto o compuestos aromáticos alquilables, en donde la segunda materia prima comprende un alqueno y al menos 1% mol. de alcano;

(b) poner en contacto la primera materia prima y la segunda materia prima con un primer catalizador en la primera 35 zona de reacción para producir un primer efluente, donde la primera zona de reacción se mantiene bajo condiciones

tales que la primera zona de reacción es de fase predominantemente líquida, en donde el primer efluente comprende un compuesto aromático alquilado y alcano;

(c) enfriar el primer efluente sin separación del alcano del primer efluente;

(d) suministrar al menos una parte del primer efluente enfriado y una tercera materia... [Seguir leyendo]

1. Proceso para la producción de un compuesto aromático alquilado en un reactor que tiene una pluralidad de zonas de reacción que incluyen una primera zona de reacción y una segunda zona de reacción, donde dicho proceso comprende las etapas de:

(a) introducir una primera materia prima y una segunda materia prima en dicha zona de reacción, en donde dicha primera materia prima comprende un compuesto o compuestos aromáticos alquilables, en donde dicha segunda materia prima comprende un alqueno y al menos un 1 % en peso de alcano;

(b) poner en contacto dicha primera materia prima y dicha segunda materia prima con un primer catalizador en dicha primera zona de reacción para producir un primer efluente, donde dicha primera zona de reacción se mantiene bajo condiciones tales que dicha primera zona de reacción es de fase predominantemente líquida, en donde dicho primer efluente comprende un compuesto aromático alquilado y alcano;

(c) enfriar dicho primer efluente sin separación de dicho alcano de dicho primer efluente;

(d) suministrar al menos una parte de dicho primer efluente enfriado y una tercera materia prima a dicha segunda zona de reacción, en donde dicha tercera materia prima comprende un alqueno; y

(e) poner en contacto dicha al menos una parte del primer efluente enfriado y dicha tercera materia prima con un segundo catalizador en dicha segunda zona de reacción para producir un segundo efluente, donde dicha segunda zona de reacción se mantiene bajo condiciones tales que dicha segunda zona de reacción es de fase predominantemente líquida.

2. Proceso según la reivindicación 1, en donde dichos primer y segundo catalizadores son un tamiz molecular seleccionado del grupo que consiste en MCM-22, MCM-36, MCM-49 y MCM-56, zeolita beta, faujasita, mordenita, PSH-3, SSZ-25, ERB-1, ITQ-1, ITQ-2, zeolita Y, Y ultraestable (USY), Y desaluminizada, tipo Y intercambiada con tierras raras (REY), ZSM-3, ZSM-4, ZSM-18, ZSM-2, o cualquier combinación de los mismos.

3. Proceso según la reivindicación 1 en donde dichas condiciones en las etapas (b) y (c) incluyen una temperatura de 12 a 285 °C y una presión de 689 a 461 kPa-a (1 a 667 psia), y una WHSV basada en el peso del alqueno de ,1 a 1 h'1.

4. Proceso según la reivindicación 1 en donde dichas segunda y tercera materias primas comprenden un primer componente alqueno y un segundo componente alqueno.

5. Proceso según la reivindicación 4 en donde dicho primer componente alqueno comprende un 99% mol. a un 1% mol. de dichos alquenos.

6. Proceso según la reivindicación 4 en donde dicho segundo componente alqueno comprende al menos un 2% mol. de alqueno.

7. Proceso según la reivindicación 4 en donde dicho segundo componente alqueno comprende de un 2 a un 8% mol. de alqueno.

8. Proceso según la reivindicación 1 en donde dicha segunda materia prima tiene la misma composición que dicha tercera materia prima.

9. Proceso según la reivindicación 1, que además comprende la etapa de:

(f) separar dicho segundo efluente para recuperar dicho compuesto aromático alquilado.

1. Proceso según la reivindicación 1 en donde dicho compuesto aromático alquilado comprende etilbenceno, dicha primera materia prima comprende benceno, y dicha segunda materia prima y dicha tercera materia prima comprenden una mezcla de etileno y etano.

11. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde dicho compuesto aromático alquilado comprende eumeno, dicha primera materia prima comprende benceno, y dicha segunda materia prima y dicha tercera materia prima comprenden una mezcla de propileno y propano.

12. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende la etapa adicional de poner en contacto dicha primera materia prima y una cuarta materia prima con un catalizador de alquilación en un reactor previo bordeable, aguas arriba de dicho reactor, en donde dicha cuarta materia prima comprende un alqueno.

13. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende la etapa adicional de poner en contacto dicho segundo efluente bajo condiciones de alquilación con un catalizador de alquilación en un reactor de acabado, aguas debajo de dicho reactor.

14. Proceso según se reivindica en las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicho segundo efluente comprende dicho compuesto aromático alquilado y compuestos aromáticos polialquilados, y dicho proceso además comprende;

(a) separar al menos una parte de dichos primer y/o segundo efluentes para recuperar dicho compuesto o compuestos aromáticos polialquilados para formar una corriente de alimentación de transalquilación; y

(b) poner en contacto al menos una parte de dicha corriente de alimentación de transalquilación con una cuarta materia prima en presencia de un catalizador de transalquilación para producir un efluente de transalquilación bajo condiciones de transalquilación, en donde dicha cuarta materia prima comprende un compuesto o compuestos aromáticos alquilables, dicho efluente de transalquilación que comprende dicho compuesto aromático alquilado.

15. Proceso según la reivindicación 14, que además comprende las etapas de;

(c) separar dicho efluente de transalquilación para recuperar dicho compuesto aromático alquilado.

16. Proceso según la reivindicación 14, en donde dicho catalizador de transalquilación es un tamiz molecular seleccionado del grupo que consiste en MCM-22, MCM-36, MCM-49 y MCM-56, zeolita beta, faujasita, mordenita, PSH-3, SSZ-25, ERB-1, ITQ-1, ITQ-2, zeolita Y, Y ultraestable (USY), Y desaluminizada, tipo Y intercambiada con tierras raras (REY), ZSM-3, ZSM-4, ZSM-18, ZSM-2, o cualquier combinación de los mismos.

17. Proceso según la reivindicación 14, en donde dichas condiciones de transalquilación incluyen una temperatura de 15 a 26 °C y una presión de 696 a 4137 kPa-a (11 a 6 psia), una WHSV basada en el peso de dichos compuestos aromáticos polialquilados de aproximadamente ,5 a 1 h"1, una relación molar de dicho compuesto aromático alquilable con respecto a dichos compuestos aromáticos polialquilados de 1:1 a 1:1.

18. Proceso según las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicho compuesto aromático alquilado es etilbenceno.

19. Proceso según las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicho compuesto aromático alquilado es eumeno.