Procedimiento y aparato para alquilación de compuesto aromático con compuesto mono-olefínico alifático de 8 a 18 átomos de carbono.

Un procedimiento continuo para monoalquilar un compuesto aromático de 6 a 8 átomos de carbono por molécula con una materia prima alifática que comprende parafina y mono-olefina de 8 a 18 átomos de carbono por molécula en un montaje de reactores de alquilación que tiene al menos tres zonas de reacción (104,

106a, 106b) en serie, comprendiendo cada zona de reacción catalizador de alquilación sólido y manteniéndose en condiciones de alquilación de fase líquida suficientes para consumir al menos 90 por ciento en masa de la olefina para producir un efluente de la zona que comprenda arilalcano, en el que la relación molar de compuesto aromático total a monoolefina total hecha pasar al montaje de reactores de alquilación es menor que 20:1, que comprende:

a. hacer pasar de manera equicorriente dicho compuesto aromático y una porción de la materia prima alifática a una primera temperatura de la mezcla a la primera zona (104) de reacción para producir un efluente de la primera zona, siendo suficiente la relación en masa de dicho compuesto aromático a dicha materia prima alifática hecha pasar a dicha primera zona (104) de reacción para que la Zona de Reacción Delta T de dicha primera zona (104) de reacción sea menor que 15°C;

b. enfriar el efluente de la primera zona;

c. hacer pasar de manera equicorriente al menos una porción de dicho efluente de la primera zona enfriado y otra porción de la materia prima alifática a una segunda temperatura de la mezcla a una segunda zona (106a) de reacción para producir un efluente de la segunda zona que comprenda arilalcano, siendo suficiente la relación en masa de dicho compuesto aromático a dicha materia prima alifática hecha pasar a dicha segunda zona (106a) de reacción para que la Zona de Reacción Delta T de dicha segunda zona de reacción sea menor que 15°C;

d. repetir las etapas (b) y (c) usando el efluente de la zona precedente después de enfriamiento y otra porción de la materia prima alifática a una temperatura de la mezcla para esa zona (106b, 106c, 106d) de reacción posterior un número suficiente de veces para us mar la materia prima alifática y

en el que la Zona de Reacción Delta T es el aumento en temperatura entre la porción de la alimentación que contiene olefina alimentada a la zona de reacción y la de la zona de reacción o del efluente de la zona de reacción.

Procedimiento y aparato para alquilación de compuesto aromático con compuesto mono-olefínico alifático de 8 a 18 átomos de carbono.

Antecedentes de la invención La alquilación de benceno produce alquilbencenos que pueden encontrar diversos usos comerciales, por ejemplo, se pueden sulfonar alquilbencenos para producir detergentes. En el procedimiento de alquilación, se hace reaccionar benceno con una olefina la extensión deseada para producir el alquilbenceno buscado. Las condiciones de alquilación comprenden la presencia de catalizador de alquilación homogéneo o heterogéneo tal como cloruro de aluminio, fluoruro de hidrógeno o catalizadores zeolíticos y temperatura elevada.

Los catalizadores no son selectivos y pueden tener lugar otras reacciones de las olefinas para producir hidrocarburos pesados, es decir, compuestos dialquilarílicos y compuestos diarílicos, dímeros. También, puede tener lugar isomerización de cadena de la olefina, dando como resultado una pérdida de selectividad para el alquilbenceno buscado. La formación de compuestos dialquilarílicos es problemática en particular ya que la reacción se aproxima a la conversión completa de la olefina y la concentración del alquilbenceno ha aumentado así, aumentando de ese modo la probabilidad de que una molécula olefínica reaccione con una molécula de alquilbenceno en vez de con benceno. De acuerdo con esto, los procedimientos típicos usan un gran exceso de benceno en relación con la olefina para reducir la relación molar del alquilbenceno buscado a la olefina en el reactor. Para procedimientos catalizados con fluoruro de hidrógeno, homogéneos, la relación de benceno a olefina está generalmente en el intervalo de 6:1 a 8:1. Los catalizadores sólidos tienen más tendencia a generar más hidrocarburos pesados. Por lo tanto, para estos catalizadores sólidos la relación molar de benceno a olefina es típicamente mayor que 15:1. Para preparar alquilbencenos con isomerización de cadena reducida, la relación de benceno a olefina está con frecuencia en exceso de 20:1 y a veces tanto como 30:1.

A medida que aumenta la relación de benceno a olefina, los costes del proceso adicional también incurren en la recuperación y reciclado del benceno no reaccionado en el producto de alquilación. El sistema de refinado para la producción de alquilbenceno se resume en Peter R. Pujado, Linear Alkylbenzene (LAB) Manufacture, Handbook of Petroleum Refining Processes, en edición de Robert A. Meyers, Segunda Edición, McGraw-Hill, Nueva York, NY, USA, (1.996) , pág. 1.53 a 1.66, especialmente las páginas 1.56 a 1.60. Especialmente para procedimientos de alquilación comerciales, a gran escala, tales como se usan para la producción de alquilbencenos lineales, pueden ser muy importantes los costes de capital y de funcionamiento y pueden ser no deseables así etapas de destilación adicionales.

Se ha hecho una serie de propuestas para conseguir algunos de los beneficios de altas relaciones de alimentación de benceno a olefina sin tener que incurrir en los costes asociados al uso de tales excesos de benceno. Por ejemplo, con frecuencia se realiza el uso de más de una zona de reacción introduciéndose la alimentación que contiene olefina en cada uno de los reactores. Este procedimiento presenta la ventaja de ser económico desde un punto de vista de coste de capital y de funcionamiento. Otros han propuesto procedimientos para selectividad mejorada adicional sin aumentar adicionalmente la relación molar de benceno a olefinas. La patente de EE.UU. 5.777.187 describe el uso de destilación de reactivos en el caso de que se haga pasar a contracorriente benceno y la olefina por una columna que contiene catalizador. Existen dos problemas con esta propuesta. Primero, el gasto de capital y de funcionamiento es elevado. Segundo, como el catalizador requiere ser regenerado o reemplazado, se requiere que se pare la columna de destilación reactiva completa.

Otra propuesta es tener un reactor multifase con separación de producto por destilación entre las fases haciendo pasar el benceno y la olefina no reaccionada al reactor posterior. Sin embargo, dicho procedimiento adolece de costes de capital y de funcionamiento aumentados asociados al fraccionamiento entre fases. Por ejemplo, las columnas de benceno para eliminación de benceno del producto de reacción de alquilbenceno con frecuencia presentan al menos 20 bandejas de destilación teóricas.

Uno de los beneficios que surge de la aparición de los procedimientos de alquilación comercialmente viables usando catalizadores de alquilación sólidos es que se evita el uso de fluoruro de hidrógeno. Como se indicó anteriormente, el procedimiento del fluoruro de hidrógeno, sin embargo, se beneficia de poder funcionar con una relación molar de benceno a olefina baja, con frecuencia por debajo de 8:1, sin producción excesiva de hidrocarburos pesados o sin isomerización excesiva de cadena. La patente de EE.UU. 2004/0260133 describe un procedimiento para la producción de fenilalcanos que comprende una reacción de alquilación de al menos un compuesto aromático mediante al menos una olefina lineal que tiene de 9 a 16 átomos de carbono por molécula.

De acuerdo con esto, se buscan procedimientos y aparatos para alquilación de catalizador sólido de compuesto aromático con mono-olefina de 8 a 18, preferiblemente 8 a 16, átomos de carbono por molécula que puedan usar relaciones molares de compuesto aromático a olefina inferiores sin la producción excesiva de hidrocarburos pesados, especialmente si dichos procedimientos no dan como resultado una excesiva isomerización de cadena. También se desean procedimientos y aparatos de alquilación de catalizador sólido que puedan acondicionar una unidad de alquilación de catalizador de fluoruro de hidrógeno sin la necesidad de reemplazar ninguno del sistema de

refinado del producto de reacción, especialmente la columna de destilación de benceno. Como consecuencia, el acondicionamiento debe poder proporcionar un producto de alquilación de los rendimientos buscados usando una relación molar de compuesto aromático a olefina de 10:1 o menos.

Sumario de la invención De acuerdo con esta invención, se proporcionan procedimientos y aparato de catalizador sólido, eficientes en energía, para monoalquilar compuesto aromático con olefina alifática de 8 a 18, preferiblemente 8 a 16, átomos de carbono por molécula que son capaces de proporcionar el compuesto alquilaromático buscado con poca producción conjunta de hidrocarburos pesados y sin excesiva isomerización de cadena, aún usando una relación molar de compuesto aromático a olefina menor que 20:1 e incluso menor que 10:1.

Los procedimientos y el aparato de la invención usan un montaje de reactores que tienen al menos 3 zonas de reacción de alquilación sustancialmente adiábatica en serie en los que se alimenta una porción de la alimentación que contiene olefina a cada zona en una cantidad tal que el aumento en temperatura entre la de la alimentación y la de la zona de reacción o del efluente de la zona de reacción sea menor que 15°C, preferiblemente menor que 12°C y lo más preferiblemente menor que 10°C y en los que el efluente de cada zona se enfría previamente a que se haga pasar a una zona posterior para reacción con una porción adicional de la alimentación que contiene olefina.

En los amplios aspectos de los procedimientos continuos de esta invención para monoalquilación de compuesto aromático de 6 a 8 átomos de carbono por molécula con una materia prima alifática que comprende parafina y mono-olefina de 8 a 18, preferiblemente 8 a 16, átomos de carbono por molécula en un montaje de reactores de alquilación que tiene al menos 3, preferiblemente al menos 4, digamos, 4 a 10, zonas de reacción en serie, comprendiendo cada zona de reacción catalizador de alquilación sólido y manteniéndose en condiciones de alquilación de fase líquida suficientes para consumir al menos 90 por ciento en masa de la olefina para producir un efluente de la zona que comprende arilalcano, en los que la relación molar de compuesto aromático total a monoolefina total que se hace pasar al montaje de reactores de alquilación es menor que 20:1, preferiblemente menor que

15:1 y lo más preferiblemente entre 6:1 y 12:1, comprende:

a. hacer pasar en modo equicorriente dicho compuesto aromático y una porción de la materia prima alifática a una primera temperatura de la mezcla a la primera zona de reacción para producir un efluente de la primera zona, siendo la relación en masa de dicho compuesto aromático a dicha materia prima alifática suficiente para que la temperatura del efluente de la primera zona sea menor que 15ºC, preferiblemente menor que 12ºC y lo más preferiblemente... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento continuo para monoalquilar un compuesto aromático de 6 a 8 átomos de carbono por molécula con una materia prima alifática que comprende parafina y mono-olefina de 8 a 18 átomos de carbono por molécula en un montaje de reactores de alquilación que tiene al menos tres zonas de reacción (104, 106a, 106b) en serie, comprendiendo cada zona de reacción catalizador de alquilación sólido y manteniéndose en condiciones de alquilación de fase líquida suficientes para consumir al menos 90 por ciento en masa de la olefina para producir un efluente de la zona que comprenda arilalcano, en el que la relación molar de compuesto aromático total a monoolefina total hecha pasar al montaje de reactores de alquilación es menor que 20:1, que comprende:

a. hacer pasar de manera equicorriente dicho compuesto aromático y una porción de la materia prima alifática a una primera temperatura de la mezcla a la primera zona (104) de reacción para producir un efluente de la primera zona, siendo suficiente la relación en masa de dicho compuesto aromático a dicha materia prima alifática hecha pasar a dicha primera zona (104) de reacción para que la Zona de Reacción Delta T de dicha primera zona (104) de reacción sea menor que 15°C;

b. enfriar el efluente de la primera zona;

c. hacer pasar de manera equicorriente al menos una porción de dicho efluente de la primera zona enfriado y otra porción de la materia prima alifática a una segunda temperatura de la mezcla a una segunda zona (106a) de reacción para producir un efluente de la segunda zona que comprenda arilalcano, siendo suficiente la relación en masa de dicho compuesto aromático a dicha materia prima alifática hecha pasar a dicha segunda zona (106a) de reacción para que la Zona de Reacción Delta T de dicha segunda zona de reacción sea menor que 15°C;

d. repetir las etapas (b) y (c) usando el efluente de la zona precedente después de enfriamiento y otra porción de la materia prima alifática a una temperatura de la mezcla para esa zona (106b, 106c, 106d) de reacción posterior un número suficiente de veces para us mar la materia prima alifática y

en el que la Zona de Reacción Delta T es el aumento en temperatura entre la porción de la alimentación que contiene olefina alimentada a la zona de reacción y la de la zona de reacción o del efluente de la zona de reacción.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el enfriamiento entre las zonas (104, 106a, 106b) de reacción se efectúa al menos parcialmente por intercambio de calor directo haciéndose pasar la porción de la materia prima alifática a la zona (106a, 106b, 106c, 106d) de reacción posterior, proporcionándose dicha porción de la materia prima alifática a una temperatura más fría que el efluente de la zona precedente.

3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que el efluente de la zona de la última de las zonas de la etapa

(d) se hace pasar a una zona (108) de reacción de ajuste que comprende catalizador de alquilación sólido y manteniéndose en condiciones de alquilación de fase líquida suficientes para consumir sustancialmente toda la olefina contenida en el efluente de la zona de la última de las zonas de la etapa (d) .

4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que en cada una de las etapas (a) , (c) y (d) , la Zona de Reacción Delta T es menor que 10°C.

5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la relación molar de compuesto aromático total a mono-olefina total es menor que 15:1.

6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la relación molar de compuesto aromático total a mono-olefina total está entre 6:1 y 12:1.

7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la porción de materia prima alifática alimentada a cada zona de reacción es tal que la diferencia en la Zona de Reacción Delta T entre las zonas de reacción es menor que 5°C.

8. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que la porción de materia prima alifática alimentada a la primera zona (104) de reacción es menor que la porción de la materia prima alifática alimentada a al menos una zona (106a) de reacción posterior de las etapas (b) y (c) .

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que la materia prima alifática presenta una relación molar de olefina a parafina de entre 1:12 a 1:7.

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el efluente de cada zona (104, 106a, 106b) de reacción se enfría para reducir la temperatura del efluente por al menos una cantidad de 60 por ciento de la Zona de Reacción Delta T de la zona (104, 106a, 106b) de reacción que produce el efluente.