BR0105270B1 - aromatic alkylation process using a silica supported alkylation catalyst as well as a process in the production of ethylbenzene. - Google Patents

aromatic alkylation process using a silica supported alkylation catalyst as well as a process in the production of ethylbenzene. Download PDF

Info

Publication number
BR0105270B1
BR0105270B1 BRPI0105270-5A BR0105270A BR0105270B1 BR 0105270 B1 BR0105270 B1 BR 0105270B1 BR 0105270 A BR0105270 A BR 0105270A BR 0105270 B1 BR0105270 B1 BR 0105270B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
benzene
catalyst
alkylation
reaction zone
beta zeolite
Prior art date
Application number
BRPI0105270-5A
Other languages
Portuguese (pt)
Other versions
BR0105270A (en
Inventor
James T Merrill
James R Butler
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to BRPI0105270-5A priority Critical patent/BR0105270B1/en
Publication of BR0105270A publication Critical patent/BR0105270A/en
Publication of BR0105270B1 publication Critical patent/BR0105270B1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE ALQUILAÇÃO AROMÁTICA UTILIZANDO UM CATALISADOR DE ALQUILAÇÃO SUPORTADO EM SÍLICA, ASSIM COMO PROCESSO, NA PRODUÇÃO DE ETILBENZENO".Report of the Invention Patent for "Aromatic Alkylation Process Using a Silica-Supported Alkylation Catalyst as a Process for the Production of Ethylbenzene".

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

Esta invenção refere-se a um processo de alquilação aromática que compreende alquilação de um substrato aromático tal como benzeno sobre um catalisador de alquilação aromática zeólito beta formulado com um aglutinante de sílica.This invention relates to an aromatic alkylation process comprising alkylating an aromatic substrate such as benzene over a beta zeolite aromatic alkylation catalyst formulated with a silica binder.

FUNDAMENTO DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

Zeólito beta é um catalisador de peneira molecular bem conhecido que é empregado em processos de conversão de hidrocarbonetos tais como remoção de cera e o fracionamento catalítico de óleos de hidrocarboneto de alto peso molecular relativamente pesados. Zeólito beta, como empregado em tais práticas de conversão, foi primeiro descrito in Patente U.S. N0 3.308.069 concedida a Wadlinger e outros e posteriormente em uma forma denominada aperfeiçoada in Patente U.S. N0 4.642.226 concedida a Calvert e outros. Como apresentado na patente concedida a Calvert, entre os processos de conversão em que zeólito beta é particularmente útil são remoção de cera, hidroisomeriza- ção, fracionamento, hidrofracionamento e aromatização através da conversão de hidrocarbonetos alifáticos leves em hidrocarbonetos aromáticos. Como a- presentado in Calvert, o zeólito beta empregado em tais processos de conver- são podem ser preparados através de procedimentos de síntese que envolvem a digestação hidrotérmica de misturas reacionais, incluindo sílica, alumina, vá- rios outros óxidos ou hidróxidos de metais opcionais, e um agente orgânico pa- drão que é empregado para produzir a estrutura cristalina desejada. A quanti- dade de sílica e alumina na mistura reacional poderá variar com uma razão mo- lar de sílica para alumina na faixa de 20-250, resultando finalmente em razões molares sílica/alumina do produto cristalino que variam de menos de 20 a cerca de 60 até razões tão altas quanto, em um exemplo dado em Calvert, 171.Zeolite beta is a well known molecular sieve catalyst that is employed in hydrocarbon conversion processes such as wax removal and catalytic fractionation of relatively heavy high molecular weight hydrocarbon oils. Beta zeolite, as employed in such conversion practices, was first described in U.S. Patent No. 3,308,069 issued to Wadlinger et al. And later in a so-called improved form in U.S. Patent No. 4,642,226 issued to Calvert et al. As disclosed in the Calvert patent, conversion processes in which beta zeolite is particularly useful are wax removal, hydroisomerization, fractionation, hydrofractionation and aromatization by converting light aliphatic hydrocarbons to aromatic hydrocarbons. As presented in Calvert, beta zeolite employed in such conversion processes can be prepared by synthetic procedures involving hydrothermal digestion of reaction mixtures, including silica, alumina, various other oxides or hydroxides of optional metals. , and a standard organic agent that is employed to produce the desired crystalline structure. The amount of silica and alumina in the reaction mixture may vary with a standard silica to alumina ratio in the range of 20-250, ultimately resulting in silica / alumina molar ratios of the crystalline product ranging from less than 20 to about 60 even as high as, in an example given in Calvert, 171.

Catalisador de peneira molecular, tal como zeólito beta, bem como numerosas outras peneiras moleculares, são comumente empregadas em combinação com um material matriz que atua como aglutinante para a peneira molecular. Por exemplo, a patente acima mencionada concedida a Wadlinger descreve que o zeólito beta pode ser empregado sozinho ou como uma mistura dispersa em combinação com um material de baixa ativi- dade e/ou cataliticamente ativo que funciona como aglutinante para o catali- sador de zeólito constituinte. A patente acima mencionada concedida a Cal- vert descreve o uso de materiais inorgânicos tais como, argila, sílica ou alumina ou vários materiais compósitos tais como sílica/alumina, síli- ca/magnésia e várias outras composições binárias e ternárias.Molecular sieve catalyst such as beta zeolite, as well as numerous other molecular sieves, are commonly employed in combination with a matrix material that acts as a binder for the molecular sieve. For example, the aforementioned patent granted to Wadlinger discloses that beta zeolite may be employed alone or as a dispersed mixture in combination with a low activity and / or catalytically active material that functions as a binder for the zeolite catalyst. constituent. The above-mentioned patent issued to Calvers describes the use of inorganic materials such as clay, silica or alumina or various composite materials such as silica / alumina, silica / magnesia and various other binary and ternary compositions.

Além do uso de zeólito beta em processos de conversão de hi- drocarbonetos, incluindo, por exemplo, remoção de cera, hidrofraciona- mento ou conversão de aromáticos alifáticos como descrito acima, zeólito beta, bem como numerosas outras peneiras moleculares, tem sido empre- gado como catalisadores na alquilação de um substrato aromático. Tais re- ações de conversão de alquilação inclui a alquilação de substratos aromáti- cos tal como benzeno para produzir alquil aromáticos tais como etilbenzeno, etiltolueno, cumeno ou aromáticos superiores e a transalquilação de polial- quil benzenos a monoalquil benzenos. Tipicamente, um reator de alquilação que produz uma mistura de mono e polialquil benzenos poderá ser acoplado através de vários estágios de separação a um reator de transalquilação a jusante. Tais reações de alquilação e transalquilação podem ser realizadas na fase líquida, na fase a vapor ou sob condições em que tanto fases líqui- das quanto fases a vapor estão presentes.In addition to the use of beta zeolite in hydrocarbon conversion processes, including, for example, wax removal, hydrofraction or aliphatic aroma conversion as described above, beta zeolite, as well as numerous other molecular sieves, has been employed. catalysts in the alkylation of an aromatic substrate. Such alkylation conversion reactions include alkylation of aromatic substrates such as benzene to produce aromatic alkyls such as ethylbenzene, ethyltholuene, cumene or higher aromatics and transalkylation of polyalkylbenzenes to monoalkylbenzenes. Typically, an alkylation reactor producing a mixture of mono and polyalkyl benzene may be coupled through various stages of separation to a downstream transalkylation reactor. Such alkylation and transalkylation reactions may be carried out in the liquid phase, the vapor phase or under conditions where both liquid and vapor phases are present.

A patente U.S. Ns 4.185.040 concedida a Ward e outros descre- ve um processo de alquilação que emprega um catalisador de peneira mo- lecular de baixo teor de sódio, menor que 0,5% em peso de Na2O, processo este que é dito ser especialmente útil na produção de etilbenzeno a partir de benzeno e etileno, e cumeno a partir de benzeno e propileno. Exemplos de zeólitos adequados incluem peneiras moleculares dos tipos X, Y, L, B, ZSM- 5 e cristal ômega, com zeólito Y de hidrogênio estabilizado com vapor sendo preferido. Especificamente, é apresentado um zeólito Y de amônio estabili- zado com vapor de cerca de 0,2% de Na2O. Várias formas de catalisador são apresentadas na patente de Ward e outras. Embora extrusados cilíndri- cos poderão ser empregados, uma forma de catalisador particularmente preferido é uma forma chamada "trilobado" que tem sua natureza configura- da de forma semelhante à de um trevo de três folhas. A razão de superfície área/volume do extrusado deve situar-se na faixa de 215,9 - 406,40 cm"1 (85-160 polegada"1). O processo de alquilação poderá ser realizado com fluxo ascendente ou descendente, sendo preferido o último, e preferencial- mente sob condições de temperatura e pressão de modo que pelo menos alguma fase líquida esteja presente, pelo menos até substancialmente todo o agente de alquilação de olefina ser consumido. A patente de Ward e ou- tros afirma que desativação rápida de catalisador ocorre sob condições ain- da mais de alquilação quando nenhuma fase líquida está presente. No pro- cesso de Ward, bem como nos vários processos de conversão descritos anteriormente, o zeólito poderá ser incorporado com um aglutinante de oxi- do mineral poroso para obter na configuração de catalisador particulada tal como a configuração trilobada. Desse modo, Ward descreve o uso de gel de alumina, gel de sílica, co-géis de sílica/alumina, várias argilas, titânia e ou- tros óxidos minerais com alumina sendo preferida para uso em combinação com zeólito Y preferido.U.S. Patent No. 4,185,040 issued to Ward et al. Discloses an alkylation process employing a low sodium molecular sieve catalyst of less than 0.5 wt% Na 2 O, which process is said to be. be especially useful in the production of ethylbenzene from benzene and ethylene, and cumene from benzene and propylene. Examples of suitable zeolites include X, Y, L, B, ZSM-5 and omega crystal molecular sieves, with steam stabilized hydrogen Y zeolite being preferred. Specifically, a vapor stabilized ammonium Y zeolite of about 0.2% Na 2 O is shown. Various forms of catalyst are disclosed in Ward et al. Although cylindrical extrudates may be employed, a particularly preferred form of catalyst is a form called a "trilobate" which is similar in nature to a three-leaf clover. The surface area / volume ratio of the extrudate should be in the range of 215.9 - 406.40 cm "1 (85-160 inch" 1). The alkylation process may be carried out with up or down flow, the latter being preferred, and preferably under temperature and pressure conditions such that at least some liquid phase is present, at least until substantially all of the olefin alkylating agent. be consumed. The Ward and others patent states that rapid catalyst deactivation occurs under even more alkylation conditions when no liquid phase is present. In the Ward process, as well as the various conversion processes described above, the zeolite may be incorporated with a porous mineral oxide binder to obtain in the particulate catalyst configuration such as the trilobed configuration. Accordingly, Ward describes the use of alumina gel, silica gel, silica / alumina co-gels, various clays, titania and other alumina mineral oxides being preferred for use in combination with preferred Y zeolite.

Como é o caso com zeólito empregado em processos de con- versão ou em processos de alquilação. procedimentos que envolvem zeólito beta para processos de alquilação ou transalquilação são normalmente rea- lizados empregando alumina como aglutinante proporcionando uma matriz para o catalisador de zeólito. Desse modo, a Patente U.S. Nq 4.891.458 concedida a Ennes e outros descreve um processo para a fase líquida de alquilação ou transalquilação de um hidrocarboneto aromático empregando um catalisador zeólito beta. O zeólito beta é apresentado in Ennes e outros como tendo uma razão atômica de sílício para alumínio maior que 5:1 e me- nor que 100:1, e preferencialmente maior que 5:1 e menor que 50:1. Ennes descreve alquilação sob condições em que a razão molar de aromáticos para olefinas é de pelo menos 4 a 1 a fim de impedir obstrução rápida do catalisador. A temperatura de reação varia de cerca de 37,8°C a 315,6°C (100° a 600°F) e a pressão de reação é tipicamente cerca de 0,35 - 0,69 MPa manométrico (50-100 psig) e suficiente para manter pelo menos uma fase líquida parcial. Preferencialmente, o zeólito beta usado no procedi- mento de Ennes é predominantemente em forma de hidrogênio, obtida na troca de amônio do produto sintetizado seguido por calcinação. Ennes des- creve que o zeólito puro poderá ser empregado com um aglutinante de oxi- do inorgânico, tais como alumina, sílica, sílica/alumina ou argilas que ocor- rem naturalmente. Ennes insiste que o aglutinante inorgânico preferido é alumina.As is the case with zeolite employed in conversion or alkylation processes. Procedures involving beta zeolite for alkylation or transalkylation processes are usually performed employing alumina as a binder providing a matrix for the zeolite catalyst. Accordingly, U.S. Patent No. 4,891,458 issued to Ennes et al. Discloses a process for the liquid alkylation or transalkylation phase of an aromatic hydrocarbon employing a beta zeolite catalyst. Beta zeolite is presented in Ennes and others as having a silicon to aluminum atomic ratio of greater than 5: 1 and less than 100: 1, and preferably greater than 5: 1 and less than 50: 1. Ennes describes alkylation under conditions where the molar ratio of aromatics to olefins is at least 4 to 1 to prevent rapid catalyst clogging. The reaction temperature ranges from about 37.8 ° C to 315.6 ° C (100 ° to 600 ° F) and the reaction pressure is typically about 0.35 - 0.69 MPa (50-100 psig). ) and sufficient to maintain at least one partial liquid phase. Preferably, the beta zeolite used in the Ennes procedure is predominantly hydrogen, obtained by ammonium exchange of the synthesized product followed by calcination. Ennes describes that pure zeolite may be employed with an inorganic oxide binder such as alumina, silica, silica / alumina or naturally occurring clays. Ennes insists that the preferred inorganic binder is alumina.

Um outro procedimento de alquilação é apresentado in Patente U.S. N9 4.798.816 concedida a Ratcliffe e outros e envolve o uso de catali- sadores de alquilação de peneira molecular que são tratados de maneira a aperfeiçoar a seletividade a monoalquilação, especificamente na propilação de benzeno para produzir cumeno. A seletividade é aumentada em pelo menos um ponto porcentual depositando primeiro um material carbonáceo no catalisador e em seguida submetendo o carbono resultante que contém partículas de catalisador a combustão. Peneiras moleculares zeolíticas cristalinas específicas incluem aquelas selecionadas do grupo de zeólitos Y, zeólitos Y fluorados, zeólitos X, zeólito beta, zeólito L e zeólito ômega. Zeó- litos tipo Y preferidos poderão ser desaluminados para produzir uma razão global sílica para alumina acima de 6. Como é o caso nas referências ante- riores, o material inorgânico de óxido refratário preferido usado como agluti- nante é alumina, especificamente catapal, embora sejam apresentados ou- tros aglutinantes tais como alumina, gália, tália, titânia, zircônia, berília, síli- ca, sílica-alumina e vários outros materiais.Another alkylation procedure is disclosed in US Patent No. 4,798,816 issued to Ratcliffe et al. And involves the use of molecular sieve alkylation catalysts which are treated to enhance monoalkylation selectivity, specifically in the propylene benzene for produce cumene. Selectivity is increased by at least one percentage point by first depositing a carbonaceous material in the catalyst and then subjecting the resulting carbon containing catalyst particles to combustion. Specific crystalline zeolitic molecular sieves include those selected from the group of Y zeolites, fluorinated Y zeolites, X zeolites, beta zeolite, L zeolite and omega zeolite. Preferred Y-type zeolites may be de-illuminated to produce an overall silica to alumina ratio of above 6. As is the case in the preceding references, the preferred inorganic refractory oxide material used as a binder is alumina, specifically catapal, although other binders such as alumina, gaul, thalia, titania, zirconia, beryllium, silica, silica-alumina and various other materials are presented.

A publicação EPA 467.007 concedida a Butler descreve outros processos que apresentam zonas de alquilação e transalquilação separadas empregando vários catalisadores de peneira molecular e com a saída do reator de transalquilação sendo reciclada a uma zona de separação inter- mediária. Aqui, uma zona de separação de benzeno, a partir da qual uma fração de etilbenzeno/polietilbenzeno é recuperada do fundo com recicla- gem da fração aérea de benzeno ao reator de alquilação, é precedida por uma zona de pré-fracionamento. A zona de pré-fracionamento produz uma fração aérea de benzeno que é reciclada juntamente com as frações aéreas da coluna de benzeno e uma fração de fundo que compreende benzeno, etilbenzeno e polietilbenzeno. As duas zonas de separação subseqüentes são interpostas a zona de separação de benzeno e o reator de transalquila- ção para proporcionar recuperação de etilbenzeno como produto de proces- so e uma fração de resíduo mais pesado. A fração de polietilbenzeno da última zona de separação é aplicada ao reator de transalquilação e a saída é aplicada diretamente à segunda coluna de separação de benzeno ou indi- retamente através de um separador e em seguida à segunda coluna de se- paração de benzeno. Butler descreve que o reator de alquilação poderá ser operado na fase líquida com um catalisador tais como zeólito-beta, zeólito Y ou zeólito ômega ou na fase a vapor, empregando um catalisador tal como silicalito ou ZSM-5.Butler publication EPA 467,007 describes other processes which have separate alkylation and transalkylation zones employing various molecular sieve catalysts and with the transalkylation reactor outlet being recycled to an intermediate separation zone. Here, a benzene separation zone, from which an ethylbenzene / polyethylbenzene fraction is recovered from the bottom with recycling of the benzene air fraction to the alkylation reactor, is preceded by a pre-fractionation zone. The pre-fractionation zone produces a benzene air fraction which is recycled along with the benzene column air fractions and a bottom fraction comprising benzene, ethylbenzene and polyethylbenzene. The subsequent two separation zones are interposed by the benzene separation zone and the transalkylation reactor to provide ethylbenzene recovery as a process product and a heavier residue fraction. The polyethylbenzene fraction of the last separation zone is applied to the transalkylation reactor and the output is applied either directly to the second benzene separation column or indirectly through a separator and then to the second benzene separation column. Butler describes that the alkylation reactor may be operated in the liquid phase with a catalyst such as zeolite-beta, zeolite Y or omega zeolite or in the vapor phase employing a catalyst such as silicalite or ZSM-5.

Um outro procedimento que envolve a alquilação em fase líqui- da de um substrato aromático é apresentado in Publicação EPA No. 507.761 concedida a Shamshoum e outros. Esse procedimento envolve o uso de um catalisador de peneira molecular que é baseado no zeólito beta mas que foi modificado pela incorporação de lantânio. O catalisador zeólito beta modifi- cado com lantânio é apresentado in Shamshoum e outros para proporcionar pouca ou nenhuma produção de xileno sob as condições moderadas de al- quilação em fase líquida como contrastado com o uso de zeólito beta em forma de hidrogênio. No procedimento de Shamshoum e outros, o zeólito beta inicial preferencialmente apresenta uma razão sílica/alumina entre 20 e 50, o qual é inicialmente submetido a uma etapa de troca iônica seguida por calcinação sob uma temperatura de cerca de 570°C para 2 horas ou mais. Após procedimentos subseqüentes de troca iônica e calcinação, a peneira molecular é seca seguido por incorporação de lantânio no sistema zeólito através de troca iônica com uma solução salina de lantânio. Shamshoum e outros descrevem que o zeólito beta modificado com lantânio é misturado com aglutinante, tais como alumina sol, alumina gama ou outros óxidos re- fratários, para produzir uma mistura de aglutinante de zeólito que é em se- guida peletizado. Outros procedimentos envolvendo alquilação de benzeno em fase líquida são apresentados in Patente U.S. N9S 5.030.786 concedida a Shamshoum e outros e 5.073.653 concedida a Butler. Shamshoum '786 descreve o uso de peneiras moleculares que apresentam um tamanho de poros maior que 6,5 angstroms, especificamente zeólitos Y e beta que apre- sentam tamanho de poros na faixa de 7-7,5 angstroms. A patente concedida a Butler descreve alquilação de benzeno na fase líquida que emprega cata- lisadores, incluindo zeólitos, tais como zeólito ômega, zeólito beta e zeólito Y. Butler descreve que a operação dos reatores de alquilação sob condi- ções em fase líquida relativamente moderadas permite o uso de razões molares relativamente baixas de benzeno-etileno no reator de cerca de 5:1 ou menos e preferencialmente de 4:1 ou abaixo de cerca de 2:1. Razões maiores até 15:1 são também apresentadas. Butler especificamente descre- ve um catalisador que contém 80% de zeólito ômega cristalino e 20% em peso de aglutinante de alumina.Another procedure involving liquid phase alkylation of an aromatic substrate is disclosed in EPA Publication No. 507,761 to Shamshoum et al. This procedure involves the use of a molecular sieve catalyst that is based on beta zeolite but has been modified by incorporating lanthanum. The lanthanum modified beta zeolite catalyst is presented in Shamshoum et al. To provide little or no xylene production under moderate liquid phase conditions as contrasted with the use of hydrogen zeolite beta. In the Shamshoum et al procedure, the initial beta zeolite preferably has a silica / alumina ratio of between 20 and 50, which is initially subjected to an ion exchange step followed by calcination at a temperature of about 570 ° C for 2 hours or more. Following subsequent ion exchange and calcination procedures, the molecular sieve is dried followed by incorporation of lanthanum into the zeolite system by ion exchange with a lanthanum saline solution. Shamshoum et al. Describe that lanthanum modified beta zeolite is mixed with binder such as sol alumina, gamma alumina or other refractory oxides to produce a zeolite binder mixture which is then pelletized. Other procedures involving liquid phase benzene alkylation are disclosed in U.S. Patent No. 5,030,786 issued to Shamshoum et al. And 5,073,653 issued to Butler. Shamshoum '786 describes the use of molecular sieves having a pore size greater than 6.5 angstroms, specifically Y and beta zeolites having pore sizes in the range of 7-7.5 angstroms. Butler's patent discloses benzene alkylation in the liquid phase employing catalysts including zeolites such as omega zeolite, beta zeolite and Y zeolite. Butler discloses that the operation of alkylation reactors under relatively moderate liquid phase conditions allows the use of relatively low benzene-ethylene molar ratios in the reactor of about 5: 1 or less and preferably 4: 1 or below about 2: 1. Larger ratios up to 15: 1 are also presented. Butler specifically describes a catalyst containing 80% crystalline omega zeolite and 20% by weight alumina binder.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

De acordo com a presente invenção é proporcionado um pro- cesso de alquilação aromática para a alquilação de benzeno que contém material de alimentação sobre o catalisador de alquilação zeólito beta. O catalisador de alquilação zeólito beta é formulado com um aglutinante de sílica e apresenta um coeficiente médio de regeneração de pelo menos 95% por pelo menos três regenerações. A reação de alquilação é realizada em fase líquida ou região supercrítica com um agente de alquilação C2-C4. Em uma modalidade preferida da invenção, o agente de alquilação é um agente de etilação, mas especificamente etileno. O catalisador exibe um coeficiente de regeneração de pelo menos 95% após etilação do benzeno com etileno sob uma razão molar benzeno/etileno menor que 10.In accordance with the present invention there is provided an aromatic alkylation process for alkylation of benzene containing feed material on the beta zeolite alkylation catalyst. The beta zeolite alkylation catalyst is formulated with a silica binder and has an average regeneration coefficient of at least 95% for at least three regenerations. The alkylation reaction is carried out in liquid phase or supercritical region with a C2 -C4 alkylating agent. In a preferred embodiment of the invention, the alkylating agent is an ethylating agent, but specifically ethylene. The catalyst exhibits a regeneration coefficient of at least 95% after ethylene of benzene with ethylene under a benzene / ethylene molar ratio of less than 10.

Em um aspecto adicional da invenção um material de alimenta- ção contendo benzeno é alimentado a uma zona de reação que contém um catalisador de peneira molecular que compreende um catalisador de alqui- lação zeólito beta formulado com um aglutinante de sílica. Etileno é alimen- tado à zona de reação que é operado sob condições de temperatura e pres- são nas quais benzeno está em fase líquida ou em fase supercrítica. A etila- ção de benzeno ocorre em uma atividade inicial designada primária. A ope- ração da zona de reação é continuada até a atividade do catalisador para a etilação de benzeno diminuir em torno de um valor de pelo menos 0,1% da atividade inicial designada primária. Essa diminuição no valor não deve ex- ceder a 1% da atividade inicial designada primária. A operação da reação para alquilação é terminada e um procedimento de regeneração é instituído. No procedimento de regeneração o catalisador é regenerado em um meio de oxidação sob uma temperatura média de não mais de 500°C. Na conclu- são do procedimento de regeneração, a operação da zona de alquilação é reinstituída com a zona de reação novamente operada sob condições efica- zes de temperatura e pressão para produzir etilação do benzeno na fase líquida ou na fase supercrítica. A atividade inicial do catalisador na segunda passagem é tal de modo a proporcionar uma atividade secundária pelo me- nos de 95% da atividade inicial primária. A operação da zona de reação de alquilação continua até a atividade do catalisador declinar em uma quanti- dade pelo menos de 0,1% da atividade incial secundária e a operação da zona de reação de alquilação é novamente terminada e o catalisador é submetido a um procedimento de regeneração como acima descrito. Na conclusão do procedimento de regeneração, benzeno e etileno são nova- mente alimentados à zona de reação de alquilação. A zona de alquilação é operada sob a temperatura e pressão em que benzeno está na fase líquida ou na fase supercrítica para proporcionar uma atividade adicional terciária para a etilação de benzeno de pelo menos 95% da atividade secundária.In a further aspect of the invention a benzene-containing feedstock is fed to a reaction zone containing a molecular sieve catalyst comprising a beta zeolite alkylation catalyst formulated with a silica binder. Ethylene is fed to the reaction zone which is operated under temperature and pressure conditions in which benzene is in liquid phase or in supercritical phase. Benzene ethylation occurs in an initial designated primary activity. Operation of the reaction zone is continued until the catalyst activity for benzene ethylation decreases around a value of at least 0.1% of the initial designated initial activity. This decrease in value shall not exceed 1% of the initial designated primary activity. The reaction operation for alkylation is terminated and a regeneration procedure is instituted. In the regeneration procedure the catalyst is regenerated in an oxidizing medium at an average temperature of not more than 500 ° C. At the conclusion of the regeneration procedure, the operation of the alkylation zone is reinstated with the reaction zone re-operated under effective temperature and pressure conditions to produce benzene ethylation in the liquid or supercritical phase. The initial catalyst activity in the second pass is such as to provide a secondary activity of at least 95% of the initial primary activity. Operation of the alkylation reaction zone continues until catalyst activity declines by at least 0.1% of the secondary initial activity and operation of the alkylation reaction zone is terminated again and the catalyst is subjected to a regeneration procedure as described above. At the conclusion of the regeneration procedure, benzene and ethylene are again fed into the alkylation reaction zone. The alkylation zone is operated at the temperature and pressure at which benzene is in the liquid or supercritical phase to provide an additional tertiary activity for benzene ethylation of at least 95% of the secondary activity.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

A fig. 1 é um gráfico que ilustra a porcentagem de volume de um suporte de catalisador em temperatura máxima sob condições de alquilação em fase líquida empregando um catalisador zeólito beta formulado com um aglutinante de alumina.Fig. 1 is a graph illustrating the volume percentage of a catalyst support at maximum temperature under liquid phase alkylation conditions employing a beta zeolite catalyst formulated with an alumina binder.

A fig. 2 é um gráfico que ilustra a porcentagem de volume de um suporte de catalisador em temperatura máxima de alquilação empregando um catalisador zeólito beta regenerado formulado com um aglutinante de sílica progressivamente sob condições de fase líquida sob razões molares benzeno/etileno progressivamente decrescentes.Fig. 2 is a graph illustrating the volume percent of a catalyst support at maximum alkylation temperature employing a regenerated beta zeolite catalyst formulated with a silica binder progressively under liquid phase conditions under progressively decreasing benzene / ethylene molar ratios.

A fig. 3 é uma ilustração esquemática de um sistema de reatores em estágios que pode ser usado na realização da presente invenção.Fig. 3 is a schematic illustration of a stage reactor system that may be used in carrying out the present invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

A presente invenção envolve alquilação de um substrato aromá- tico que compreende benzeno em uma zona de reação que contém um ca- talisador de alquilação zeólito beta que preferencialmente é realizada sob condições de alquilação em fase líquida relativamente moderada. A inven- ção é especialmente aplicável à etilação de benzeno sob condições em fase líquida moderada produzindo pouco ou nenhum xileno e a invenção será descrita especificamente como referência à produção de etilbenzeno. Con- tudo, outras reações de alquilação poderão ser utilizadas em realização a invenção. Por exemplo, a invenção poderá ser aplicada à reação de propi- leno com benzeno para produzir cumeno. Também, embora agentes de al- quilação olefínicos normalmente serão empregados, outros agentes de al- quilação tais como alquinas, haletos de alquila, álcoois, éteres e ésteres como apresentados, por exemplo, in Pat. U.S. N9 3.551.510 concedida a Pollitzer e outros, poderão ser usados.The present invention involves alkylation of an aromatic substrate comprising benzene in a reaction zone containing a beta zeolite alkylation catalyst which is preferably carried out under relatively moderate liquid phase alkylation conditions. The invention is especially applicable to ethylene benzene under moderate liquid phase conditions producing little or no xylene and the invention will be specifically described with reference to ethylbenzene production. However, other alkylation reactions may be used in carrying out the invention. For example, the invention may be applied to the reaction of propylene with benzene to produce cumene. Also, although olefinic alkylating agents will normally be employed, other alkylating agents such as alkynes, alkyl halides, alcohols, ethers and esters as set forth, for example, in Pat. No. 3,551,510 to Pollitzer et al. May be used.

Como indicado acima, o reator de alquilação é preferencial- mente operado sob condições de pressão e temperatura relativamente mo- deradas em que o benzeno está na fase líquida, isto é, sob uma temperatu- ra bem abaixo da temperatura crítica do benzeno, e sob pressão suficiente para manter o benzeno na fase líquida. Contudo, a reação de alquilação pode ser realizada sob condições em que o benzeno está na fase supercrí- tica, isto é, sob condições de temperatura e pressão acima da temperatura e pressão críticas, a não ser que indicado de outra maneira no contexto, os termos "fase líquida" ou "reação em fase líquida" como usado nesta inven- ção serão entendidos denotar operação na região supercrítica, bem como na região líquida.As indicated above, the alkylation reactor is preferably operated under relatively moderate pressure and temperature conditions where benzene is in the liquid phase, that is, at a temperature well below the critical benzene temperature, and under enough pressure to keep the benzene in the liquid phase. However, the alkylation reaction may be carried out under conditions where benzene is in the supercritical phase, that is, under temperature and pressure conditions above the critical temperature and pressure, unless otherwise indicated in context. The terms "liquid phase" or "liquid phase reaction" as used in this invention shall be understood to mean operation in the supercritical region as well as in the liquid region.

O zeólito beta empregado na presente invenção pode ser zeólito beta convencional, ou este poderá ser um zeólito beta modificado com qual- quer um de vários tipos descritos em maiores detalhes abaixo. Indepen- dente da natureza do zeólito beta, a presente invenção prossegue de ma- neira contrária ao procedimento convencional em que zeólito beta é nor- malmente aquecido com um aglutinante de alumina tal como gama alumina ou catapal alumina. Desse modo, como descrito em maiores detalhes abai- xo, o zeólito beta empregado na presente invenção é formulado com um aglutinante de sílica que resulta em um catalisador zeólito beta para uso em alquilação em fase líquida, que exibe substancialmente características me- lhores de desativação e regeneração do que zeólito beta formulado com um aglutinante de alumina convencional. O zeólito beta formulado com um aglutinante de sílica apresenta uma característica de regeneração como descrito abaixo após pelo menos três regenerações que é pelo menos de 105% do coeficiente de regeneração do catalisador zeólito beta formulado com um aglutinante de alumina com o aglutinante de alumina sendo na mesma quantidade como o aglutinante de sílica empregado no catalisador.The beta zeolite employed in the present invention may be conventional beta zeolite, or it may be a modified beta zeolite of any of several types described in greater detail below. Regardless of the nature of beta zeolite, the present invention proceeds in a manner contrary to the conventional procedure in which beta zeolite is normally heated with an alumina binder such as gamma alumina or catapal alumina. Thus, as described in more detail below, the beta zeolite employed in the present invention is formulated with a silica binder which results in a beta zeolite catalyst for use in liquid phase alkylation, which exhibits substantially better deactivation characteristics. and regenerating than beta zeolite formulated with a conventional alumina binder. Beta zeolite formulated with a silica binder exhibits a regeneration characteristic as described below after at least three regenerations which is at least 105% of the regeneration coefficient of beta zeolite catalyst formulated with an alumina binder being in the same amount as the silica binder employed in the catalyst.

O zeólito beta empregado na presente invenção pode ser um zeólito beta de alta razão sílica/alumina, um zeólito beta modificado com lantânio ou um zeólito beta modificado com ZSM-12 como descrito em de- talhes abaixo. Este também pode, naturalmente, ser um zeólito beta mais ou menos convencional como apresentado, por exemplo, nas Patentes acima mencionadas NQs 3.308.609 concedida a Wadlinger e outros e 4.642.226 concedida a Calvert e outros. Independente da natureza do zeólito beta, este é formulado com um aglutinante de sílica para proporcionar um catali- sador que é substancialmente mais estável do que zeólito beta formulado com um aglutinante de alumina de maneira tradicional. Além disso, catalisa- dor zeólito beta ligado a sílica da presente invenção é estável em razões benzeno/etileno substancialmente menores do que é o caso com catalisador zeólito beta correspondente formulado com um aglutinante de alumina.The beta zeolite employed in the present invention may be a high ratio silica / alumina beta zeolite, a lanthanum modified beta zeolite or a ZSM-12 modified beta zeolite as described in detail below. This may of course also be a more or less conventional beta zeolite as set forth, for example, in the above mentioned Patents Nos. 3,308,609 issued to Wadlinger et al. And 4,642,226 issued to Calvert et al. Regardless of the nature of beta zeolite, it is formulated with a silica binder to provide a catalyst that is substantially more stable than beta zeolite formulated with an alumina binder in a traditional manner. In addition, the silica-bound beta zeolite catalyst of the present invention is stable at substantially lower benzene / ethylene ratios than is the case with a corresponding beta zeolite catalyst formulated with an alumina binder.

Zeólito beta é, como observado anteriormente, um catalisador de peneira molecular bem conhecido e procedimentos básicos para sua preparação são bem conhecidos daqueles versados na técnica. Procedi- mentos para preparação de zeólito beta cristalino são apresentados na Pa- tente U.S. acima mencionada NQs 3.308.069 concedida a Wadlinger e ou- tros e 4.642.226 concedida a Calvert e outros e Publicação de Patente Eu- ropéia Nq 159.846 concedida a Reuben, cujas descrições são incorporadas em sua totalidade como referência nesta invenção. O zeólito beta pode ser preparado para apresentar um baixo teor de sódio, isto é, menor que 0,2% em peso expresso como Na2O e o teor de sódio pode ser adicionalmente reduzido a um valor de cerca de 0,02% em peso através de um tratamento de troca iônica.Beta zeolite is, as noted earlier, a well known molecular sieve catalyst and basic procedures for its preparation are well known to those skilled in the art. Procedures for the preparation of crystalline beta zeolite are set forth in US Pat. No. 3,308,069 issued to Wadlinger and others and 4,642,226 issued to Calvert et al. And European Patent Publication No. 159,846 issued to Reuben. , the descriptions of which are incorporated in their entirety by reference in this invention. Beta zeolite may be prepared to have a low sodium content, i.e. less than 0.2 wt% expressed as Na 2 O and the sodium content may be further reduced to about 0.02 wt% through of an ion exchange treatment.

Como apresentado nas patentes U.S. acima referenciadas con- cedidas a Wadlinger e outros e Calvert e outros, zeólito beta pode ser pro- duzido pela digestação hidrotérmica de uma mistura reacional compreen- dendo sílica, alumina, sódio ou outros óxidos de alquil metal e um agente orgânico padrão. Condições típicas de digestação incluem temperaturas que variam ligeiramente abaixo do ponto de ebulição da água sob pressão at- mosférica até cerca de 170°C a pressões iguais ou maiores que a pressão de vapor da água sob a temperatura envolvida. A mistura reacional é sub- metida a agitação moderada por períodos que variam de cerca de um dia a vários meses para alcançar o grau de cristalização desejado para formar o zeólito beta. O zeólito beta resultante é normalmente caracterizado por uma razão molar sílica para alumina (expressa como S1O2/AI2O3) entre cerca de 20 e 50.As disclosed in the above referenced US patents issued to Wadlinger et al. And Calvert et al., Beta zeolite may be produced by hydrothermal digestion of a reaction mixture comprising silica, alumina, sodium or other alkyl metal oxides and an agent. Organic pattern. Typical digestion conditions include temperatures that vary slightly below the boiling point of water under atmospheric pressure to about 170 ° C at pressures equal to or greater than the water vapor pressure under the temperature involved. The reaction mixture is subjected to moderate agitation for periods ranging from about one day to several months to achieve the desired degree of crystallization to form the beta zeolite. The resulting beta zeolite is typically characterized by a silica to alumina molar ratio (expressed as S1O2 / Al2O3) between about 20 and 50.

O zeólito beta é em seguida submetido a troca iônica com íons amônio sob pH não-controlado. Prefere-se que uma solução aquosa de sal de amônio inorgânico, por exemplo, nitrato de amônio, seja empregada como o meio de troca iônica. Após o tratamento de troca com íons amônio, o zeólito beta é filtrado, lavado e seco, e em seguida calcinado a uma tempe- ratura entre cerca de 530°C e 580°C por um período de duas ou mais horas.The beta zeolite is then subjected to ion exchange with ammonium ions at uncontrolled pH. It is preferred that an aqueous solution of inorganic ammonium salt, for example ammonium nitrate, be employed as the ion exchange medium. Following the ammonium ion exchange treatment, the beta zeolite is filtered, washed and dried, and then calcined at a temperature between about 530 ° C and 580 ° C for a period of two or more hours.

Zeólito beta pode ser caracterizado por sua simetria de estrutura cristalina e por seus padrões de difração de raios X. Zeólito beta é uma pe- neira molecular de tamanho de poros médio, de cerca de 5-6 angstroms, e contém sistemas de canais de 12 anéis. Zeólito beta é de simetria tetragonal P4i22, a=12,7, c=26,4 Á (W. M. Meier e D. H. Olson Butterworth, Atlas of Zeolite Structure Types, Heinemann1 1992, ρ.58); ZSM-12 é geralmente ca- racterizado por simetria monoclínica. Os poros de zeólito beta são geral- mente circulares ao longo do plano 001 com um diâmetro de cerca de 5,5 angstroms e são elípticos ao longo do plano 100 com diâmetros de cerca de 6,5 e 7,6 angstroms. Zeólito beta é adicionalmente descrito in Higgins e ou- tros, "The framework topology of zeolite beta", Zeolites, 1988, Vol. 8, No- vember, pp. 446-452, cuja descrição é incorporada em sua totalidade como referência nesta invenção.Beta zeolite can be characterized by its crystal structure symmetry and X-ray diffraction patterns. Beta zeolite is a molecular pore size medium of about 5-6 angstroms and contains 12-channel channels. rings. Beta zeolite is tetragonal symmetry P422, a = 12.7, c = 26.4 Å (W.M. Meier and D.H. Olson Butterworth, Atlas of Zeolite Structure Types, Heinemann 1992, ρ.58); ZSM-12 is generally characterized by monoclinic symmetry. The beta zeolite pores are generally circular along plane 001 with a diameter of about 5.5 angstroms and are elliptical along plane 100 with diameters of about 6.5 and 7.6 angstroms. Zeolite beta is further described in Higgins and others, "The framework topology of zeolite beta", Zeolites, 1988, Vol. 8, November, pp. 446-452, the disclosure of which is incorporated in its entirety by reference in this invention.

A formulação de zeólito beta empregada na realização da pre- sente invenção poderá ser baseada em zeólito beta convencional tal como apresentado na patente concedida a Calvert e outros acima mencionada ou um zeólito beta modificado com lantânio tal como apresentado na publica- ção EPA acima mencionada concedida a Shamshoum e outros, ou esta po- derá ser um zeólito beta modificado com um intercrescimento de cristais ZSM-12, como apresentado in Patente U.S. Nq 5.907.073 concedida a Ghosh. Contudo, diferentemente do uso de aglutinante de alumina como apresentado in Ghosh, é empregado um aglutinante de sílica como descrito nesta invenção. Para uma descrição adicional de procedimentos para pro- dução de zeólito beta útil de acordo com a presente invenção, referência é feita às Patentes acima mencionadas N9S 3.308.069 concedida a Wadlinger, 4.642.226 concedida a Calvert e 5.907.073 concedida a Ghosh e Publica- ção EPA Nq 507.761 concedida a Shamshoum, cujas descrições são incor- poradas em sua totalidade como referência nesta invenção.The beta zeolite formulation employed in carrying out the present invention may be based on conventional beta zeolite as disclosed in the above-mentioned patent issued to Calvert or a lanthanum modified beta zeolite as disclosed in the above-mentioned EPA publication Shamshoum et al., or it may be a modified beta zeolite with a ZSM-12 crystal intergrowth, as disclosed in US Patent No. 5,907,073 issued to Ghosh. However, unlike the use of alumina binder as disclosed in Ghosh, a silica binder is employed as described in this invention. For a further description of procedures for producing beta zeolite useful in accordance with the present invention, reference is made to the above mentioned Patents Nos. 3,308,069 issued to Wadlinger, 4,642,226 issued to Calvert and 5,907,073 issued to Ghosh and EPA Publication No. 507,761 issued to Shamshoum, the disclosures of which are incorporated in their entirety by reference in this invention.

A presente invenção pode também ser realizada com um zeólito beta ligado a sílica baseado em um zeólito beta que apresenta uma razão sílica/alumina maior que aquela normalmente encontrada. Por exemplo, como apresentado in Publicação EPA Nq 186.447 concedida a Kennedy, um zeólito beta calcinado pode ser desaluminado por meio de um procedimento de submeter a vapor a fim de aumentar a razão sílica/alumina do zeólito. Desse modo, como apresentado in Kennedy, um zeólito beta calcinado que apresenta uma razão sílica/alumina de 30:1 foi submetido a tratamento a vapor sob 650°C e vapor a 100% por 24 horas sob pressão atmosférica. O resultado foi um catalisador que apresenta uma razão sílica/alumina de cer- ca de 228:1 que foi em seguida submetido a um processo de lavagem com ácido para produzir um zeólito beta de 250:1. Vários zeólitos beta, tais como descritos acima, podem ser submetidos a procedimentos de extração a fim de extrair alumínio da estrutura do zeólito beta através de extração com áci- do cítrico. Lavagem do zeólito beta com ácido é realizada inicialmente para chegar a zeólito beta de alta razão sílica/alumina. Isso é seguido de lantânio com troca iônica na estrutura do zeólito. Não deve haver lavagem subse- qüente com ácido a fim de impedir remoção de lantânio do zeólito.The present invention may also be carried out with a silica bonded beta zeolite based on a beta zeolite having a higher silica / alumina ratio than normally encountered. For example, as disclosed in EPA Publication No. 186,447 issued to Kennedy, a calcined beta zeolite may be de-illuminated by a steaming procedure to increase the silica / alumina ratio of the zeolite. Thus, as presented in Kennedy, a calcined beta zeolite having a silica / alumina ratio of 30: 1 was subjected to steam treatment at 650 ° C and 100% steam for 24 hours under atmospheric pressure. The result was a catalyst having a silica / alumina ratio of about 228: 1 which was then subjected to an acid wash process to produce a 250: 1 beta zeolite. Various beta zeolites, as described above, may be subjected to extraction procedures in order to extract aluminum from the beta zeolite structure by extraction with citric acid. Washing of zeolite beta with acid is performed initially to arrive at high ratio silica / alumina beta zeolite. This is followed by ion exchange lanthanum in the zeolite structure. Subsequent acid scrubbing should not be performed to prevent lanthanum removal from the zeolite.

Em procedimentos de alquilação aromática é altamente desejá- vel regenerar o catalisador após diminuição de sua atividade com o tempo durante procedimento de alquilação. Em trabalho experimental realizado em relação à invenção, zeólito beta formulado com aglutinante de sílica verifi- cou-se apresentar substancialmente melhor regenerabilidade do que zeólito beta formulado com aglutinante de alumina de acordo com procedimentos do estado da técnica convencionais. Tipicamente, no decorrer de um proce- dimento de alquilação, catalisadores novos exibirão uma atividade inicial relativamente alta que pode ser medida em termos da porcentagem de etil- benzeno produzida sob uma razão molar designada benzeno/etileno e velo- cidade espacial de benzeno. De modo desejável, a atividade permanecerá constante durante um período inicial, mas em algum ponto, devido a co- queificação do catalisador no procedimento de alquilação, a atividade do catalisador progressivamente declina. Após a atividade do catalisador decli- nar até um nível onde operações adicionais não são possíveis ou pelo me- nos não economicamente práticas, o reator pode ser corrente removida e o catalisador submetido a um procedimento de regeneração. Um procedi- mento de regeneração típico envolve a injeção inicial de nitrogênio seguido por aumento progressivo de uma quantidade de ar adicionada ao nitrogênio até um teor desejado de oxigênio ser alcançado. Por exemplo, um teor de oxigênio inicial poderá ser de cerca de 0,5 % em volume com o gás de re- generação injetado sob uma temperatura de cerca de 500°C. Como o teor de oxigênio é progressivamente aumentado, o coque é queimado do catali- sador até o catalisador atingir um estado regenerado em que sua atividade é próxima ou às vezes até mesmo igual à atividade inicial do catalisador. Na regeneração de zeólito beta, deseja-se inicialmente proporcionar uma at- mosfera de nitrogênio sob uma temperatura próxima de 500°C a fim de con- duzir substancialmente todo o hidrogênio para fora do catalisador antes da introdução do oxigênio a fim de evitar a geração de água.In aromatic alkylation procedures it is highly desirable to regenerate the catalyst after decreasing its activity over time during alkylation procedure. In experimental work carried out in connection with the invention, silica binder-formulated beta zeolite was found to be substantially better regenerable than alumina binder-formulated beta zeolite according to conventional prior art procedures. Typically, during an alkylation procedure, new catalysts will exhibit relatively high initial activity that can be measured in terms of the percentage of ethylbenzene produced under a molar ratio designated benzene / ethylene and benzene space velocity. Desirably, activity will remain constant for an initial period, but at some point, due to catalyst co-qualification in the alkylation procedure, catalyst activity progressively declines. After catalyst activity declines to a level where additional operations are not possible or at least not economically practical, the reactor can be removed and the catalyst undergoing a regeneration procedure. A typical regeneration procedure involves the initial injection of nitrogen followed by the progressive increase of an amount of air added to the nitrogen until a desired oxygen content is reached. For example, an initial oxygen content may be about 0.5 vol% with the regeneration gas injected at a temperature of about 500 ° C. As the oxygen content is progressively increased, the coke is burned from the catalyst until the catalyst reaches a regenerated state where its activity is close to or sometimes even equal to the initial catalyst activity. In beta zeolite regeneration, it is initially desired to provide a nitrogen atmosphere at a temperature of about 500 ° C in order to substantially carry all hydrogen out of the catalyst prior to the introduction of oxygen to prevent generation. of water.

A regenerabilidade do catalisador pode ser caracterizado em termos de um coeficiente de regeneração que indica o nível a que o catali- sador pode ser regenerado (comparado em termos de sua atividade inicial) a partir de uma passagem de alquilação a outra. Desse modo, considerando alquilação múltipla e passagens de regeneração, se o catalisador exibe uma atividade sob um conjunto de condições padrões de 10% de etilbenzeno durante uma primeira passagem, se a atividade do catalisador na conclusão de uma primeira etapa de regeneração é de 9% de etilbenzeno nas mesmas condições no início da segunda passagem de alquilação, o coeficiente de regeneração será caracterizado como 90%. Se esse mesmo coeficiente de regeneração é observado a partir da segunda passagem com uma segunda regeneração intercalada para uma terceira passagem de alquilação, a ativi- dade inicial no início da terceira passagem seria de 8,1% de etilbenzeno.Catalyst regenerability can be characterized in terms of a regeneration coefficient indicating the level at which the catalyst can be regenerated (compared in terms of its initial activity) from one alkylation passage to another. Thus, considering multiple alkylation and regeneration passages, if the catalyst exhibits activity under a standard set of 10% ethylbenzene during a first pass, if the catalyst activity at the completion of a first regeneration step is 9%. of ethylbenzene under the same conditions at the beginning of the second alkylation pass, the regeneration coefficient will be characterized as 90%. If this same regeneration coefficient is observed from the second pass with a second interleaved regeneration to a third alkylation pass, the initial activity at the beginning of the third pass would be 8.1% ethylbenzene.

Ao descrever a presente invenção, o termo "coeficiente de re- generação" será caracterizado em termos das seguintes condições padrão.In describing the present invention, the term "regeneration coefficient" will be characterized in terms of the following standard conditions.

O catalisador é empregado em um procedimento em fase líquida de alquila- ção realizado sob uma temperatura e pressão de 300°C e 4,48 MPa mano- métricos (650 psig) em uma razão molar benzeno/etileno de 10. A reação de etilação é realizada até a atividade do catalisador, como medida pela con- versão percentual de etileno, declinar em torno de 0,5 por cento. O catalisa- dor é em seguida regenerado injetando inicialmente nitrogênio por um perí- odo de 24 horas sob uma temperatura de 500°C após aumentar lentamente o teor de oxigênio do nitrogênio a oxigênio a 10% durante um período de 24 horas. A atividade inicial do catalisador em uma segunda passagem de al- quilação é então medida a fim de alcançar à atividade de alquilação secun- dária usada para medir o coeficiente de regeneração. Em trabalho experimental em relação a invenção, a alquilação foi realizada empregando um zeólito beta de lantânio formulado com agluti- nante de alumina (Catalisador A) e formulado com aglutinante de sílica (Catalisador Β). O zeólito beta de lantânio foi preparado de acordo com o procedimento de EPO 507761 e apresentou uma razão sílica/alumina de cerca de 100 e um teor de lantânio de cerca de 1% em peso. O trabalho ex- perimental foi realizado em um reator de passagem única sob uma tempe- ratura de 300°C e uma pressão de 4,48 MPa manométricos (650 psig). A alimentação de benzeno tinha uma pureza de cerca de 99% e foi introduzida em uma velocidade espacial (LHSV) de 70 h-1. Dois conjuntos de testes fo- ram realizados, um empregando 5 ml de catalisadores no leito de catalisa- dor e o outro empregando 10 ml de catalisadores no leito de catalisador.The catalyst is employed in a liquid alkylation phase procedure performed at a temperature and pressure of 300 ° C and 4.48 MPa gauge (650 psig) at a benzene / ethylene molar ratio of 10. The Ethylation Reaction It is performed until the catalyst activity, as measured by the percentage conversion of ethylene, declines around 0.5 percent. The catalyst is then regenerated by initially injecting nitrogen for a period of 24 hours at a temperature of 500 ° C after slowly increasing the oxygen content of nitrogen to 10% oxygen over a period of 24 hours. The initial catalyst activity at a second lease pass is then measured to achieve the secondary alkylation activity used to measure the regeneration coefficient. In experimental work with respect to the invention, the alkylation was performed employing a lanthanum beta zeolite formulated with alumina binder (Catalyst A) and formulated with silica binder (Catalyst Β). Lanthanum beta zeolite was prepared according to the procedure of EPO 507761 and had a silica / alumina ratio of about 100 and a lanthanum content of about 1% by weight. Experimental work was performed on a single-pass reactor under a temperature of 300 ° C and a pressure of 4.48 MPa (650 psig). The benzene feed had a purity of about 99% and was introduced at a spatial velocity (LHSV) of 70 h -1. Two sets of tests were performed, one employing 5 ml of catalysts on the catalyst bed and the other employing 10 ml of catalysts on the catalyst bed.

Em um conjunto de testes inicial realizado empregando Catali- sador A (o beta lantânio com aglutinante de alumina), a temperatura do leito de catalisador foi medida como uma função de tempo por duas passagens sucessivas com um procedimento de regeneração intercalada. Um conjunto de testes foi realizado para a atividade de leito de catalisador de 5 ml e ou- tro para os 10 ml.In an initial test set performed using Catalyst A (the alumina binder beta lanthanum), the catalyst bed temperature was measured as a function of time over two successive passes with an interleaved regeneration procedure. One set of tests was performed for the 5 ml catalyst bed activity and another for the 10 ml.

Operações de alquilação foram realizadas por cinco dias para o leito de catalisador de 5 ml e quatro dias para o leito de catalisador de 10 ml com a temperatura detectada por termopares espaçados ao longo do leito. Os resultados de um primeiro teste de separação realizado com Catalisador A são indicados na Fig. 1 em que a porcentagem de volume do leito na tem- peratura máxima (490°C), V, é traçado na ordenada versus o tempo da ope- ração em dias (D) traçado na abscissa. Na Fig. 1, a curva 2 mostra os re- sultados para a primeira passagem em relação ao leito de 5 ml e a curva 3 mostra os resultados da segunda passagem em relação ao leito de 5 ml. As curvas 5 e 6 mostram os resultados para a primeira e segunda passagens, respectivamente, através do leito de 10 ml. A temperatura foi controlada no máximo de 490°C durante regeneração. Tanto para as operações com 5 ml quanto para as operações com 10 ml, o beta lantânio mostrou uma taxa maior de desativação após uma regeneração do que inicialmente observa- da. Adicionalmente, após uma segunda regeneração, nenhuma atividade foi recuperada, indicando que o zeólito beta lantânio formulado com aglutinante de alumina não foi suficientemente estável para resistir a múltiplas regene- rações.Alkylation operations were performed for five days for the 5 ml catalyst bed and four days for the 10 ml catalyst bed at the temperature detected by thermocouples spaced along the bed. The results of a first separation test performed with Catalyst A are shown in Fig. 1 in which the percentage of bed volume at maximum temperature (490 ° C), V, is plotted in ordinate versus time of operation. in days (D) traced on the abscissa. In Fig. 1, curve 2 shows the results for the first pass relative to the 5 ml bed and curve 3 shows the results of the second pass relative to the 5 ml bed. Curves 5 and 6 show the results for the first and second passes, respectively, across the 10 ml bed. The temperature was controlled at a maximum of 490 ° C during regeneration. For both 5 ml and 10 ml operations, beta lanthanum showed a higher rate of deactivation after regeneration than initially observed. Additionally, after a second regeneration, no activity was recovered, indicating that the beta lanthanum zeolite formulated with alumina binder was not stable enough to withstand multiple regenerations.

Um segundo conjunto de experimentos foi realizado sob condi- ções de fases críticas empregando o beta lantânio com aglutinante de sílica na quantidade de 20% em torno da mesma quantidade de aglutinante em- pregado na composição de catalisador de alumina beta modificado com lantânio. Aqui, a operação de alquilação foi realizada acima da temperatura crítica (289°C) de benzeno. A temperatura do reator foi de 300°C, a pressão de 4,48 MPa manométricos (650 psig) e a velocidade espacial de benzeno (LHSV) 70 h"1. O catalisador verificou-se estável a uma razão molar benze- no/etileno de 10:1. Na conclusão de uma operação inicial realizada por 4 dias, o catalisador foi regenerado usando o seguinte procedimento de rege- neração.A second set of experiments was performed under critical phase conditions employing 20% silica binder beta lanthanum around the same amount of binder employed in the lanthanum modified beta alumina catalyst composition. Here, the alkylation operation was performed above the critical temperature (289 ° C) of benzene. The reactor temperature was 300 ° C, the pressure was 4.48 MPa (650 psig) and the benzene space velocity (LHSV) 70 h "1. The catalyst was stable at a benign / molar ratio. 10: 1 ethylene At the conclusion of an initial operation performed for 4 days, the catalyst was regenerated using the following regeneration procedure.

1. Permitir esfriamento até ambiente sob um fluxo mínimo de benzeno;1. Allow cooling to ambient under minimum benzene flow;

2. Iniciar purgação com 240 sccm de nitrogênio; manter o reator em modo de fluxo descendente;2. Start purging with 240 sccm of nitrogen; keep the reactor in downflow mode;

3. Baixar a temperatura sob menos de 100°C/h até 400°C e mantê-la por 3 horas;3. Lower the temperature below 100 ° C / h to 400 ° C and maintain for 3 hours;

4. Esfriá-lo a 250°C;4. Cool it to 250 ° C;

5. Adicionar lentamente ar sob taxa mínima Controladora de Fluxo de Massa; não permitir que a exoterma exceda 490°C.5. Slowly add air at minimum rate Mass Flow Controller; do not allow the exotherm to exceed 490 ° C.

6. Uma vez a queima rápida inicial ter se completado, aumenta- se lentamente o ar durante um período de 2 horas até 240 sccm enquanto se diminui o nitrogênio até 0 sccm.6. Once the initial rapid burn has been completed, the air is slowly increased over a period of 2 hours to 240 sccm while nitrogen is reduced to 0 sccm.

7. Elevar a temperatura a 485°C e mantê-la por 3 horas; e7. Raise the temperature to 485 ° C and keep it for 3 hours; and

8. Esfriar até temperatura ambiente com ar circulante.8. Cool to room temperature with circulating air.

Uma segunda operação de passagem foi em seguida realizada empregando o catalisador regenerado com a taxa de benzeno mantida sob uma velocidade espacial de 70 h"1, e a taxa de etileno aumentou progressi- vãmente com o tempo para produzir razões benzeno/etileno de 20:1, 10:1 e 7,9:1. Os resultados desse trabalho experimental são representados na Fig. 2 em que a porcentagem de volume do leito, V, na temperatura máxima (490°C) é traçada na ordenada versus os dias, D, na corrente para o leito do catalisador na abscissa. Na Fig 2, a curva 8 representa os dados para a ra- zão molar benzeno/etileno de 20:1, a curva 9 para a razão molar benze- no/etileno de 9:1, e a curva 10, a curva para a razão molar benzeno/etileno de 7,9:1. Como pode ser visto, através de um exame dos dados mostrados na Fig. 2, o catalisador parece completamente estável nas razões molares benzeno/etileno de 10:1 e 7,9:1, e mesmo nas razões maiores que 20:1, a estabilidade mostrou ser substancialmente melhor que o catalisador com aglutinante de alumina sob uma razão benzeno/etileno de 10:1. No décimo dia, a velocidade espacial do benzeno foi reduzida e o fluxo de etileno adi- cional reduzido para proporcionar uma razão benzeno/etileno de cerca de 3:5, e nesse ponto o catalisador imediatamente começou a mostrar desati- vação como indicado através da curva 11.A second pass-through operation was then performed employing the regenerated catalyst with the benzene rate maintained at a space velocity of 70 h-1, and the ethylene rate progressively increased over time to produce benzene / ethylene ratios of 20: 1, 10: 1 and 7.9: 1. The results of this experimental work are shown in Fig. 2 where the percentage of bed volume, V, at the maximum temperature (490 ° C) is plotted in the ordinate versus the days, D, in the stream to the catalyst bed in the abscissa In Figure 2, curve 8 represents the data for the benzene / ethylene molar ratio of 20: 1, curve 9 for the benzene / ethylene molar ratio of 9 : 1, and curve 10, the curve for the benzene / ethylene molar ratio of 7.9: 1. As can be seen from an examination of the data shown in Fig. 2, the catalyst appears completely stable at the benzene molar ratios. / ethylene of 10: 1 and 7.9: 1, and even at ratios greater than 20: 1, stability has been shown to be substantially better. the alumina binder catalyst under a benzene / ethylene ratio of 10: 1. On the tenth day, the benzene space velocity was reduced and the additional ethylene flow reduced to provide a benzene / ethylene ratio of about 3: 5, at which point the catalyst immediately began to deactivate as indicated by curve 11.

Trabalho experimental adicional foi realizado com um zeólito beta lantânio com aglutinante de sílica (Catalisador B) em razões molares de benzeno/etileno de 20:1 e 10:1 para quatro passagens sucessivas com regenerações intermediárias. Esse trabalho experimetal foi realizado com beta lantânio apresentando uma razão sílica/alumina de 50:1. A temperatura foi controlada até um máximo de 490°C com uma pressão de 4,48 MPa ma- nométricos (650 psig) para operar na região supercrítica, proporcionando desse modo condições de reação mais severas do que às condições de temperatura e pressão mais moderadas envolvidas em alquilação em fase líquida regular. Cada passagem foi realizada sob uma LHSV da alimentação benzeno de 70 h'1. Entre cada passagem o catalisador foi regenerado pelo mesmo procedimento de regeneração como descrito acima.Additional experimental work was performed with a silica binder beta lanthanum zeolite (Catalyst B) at benzene / ethylene molar ratios of 20: 1 and 10: 1 for four successive passages with intermediate regenerations. This experimental work was performed with beta lanthanum presenting a silica / alumina ratio of 50: 1. Temperature was controlled to a maximum of 490 ° C with a pressure of 650 psig (4.48 MPa) to operate in the supercritical region, thereby providing more severe reaction conditions than more moderate temperature and pressure conditions. involved in regular liquid phase alkylation. Each pass was performed under a 70 h'1 benzene feed LHSV. Between each pass the catalyst was regenerated by the same regeneration procedure as described above.

Os resultados desse trabalho experimental são apresentados na Tabela 1. Como indicado, a Tabela 1 mostra para cada passagem o teor de EB, a porcentagem de dietilbenzeno como medida contra o etilbenzeno na corrente de produção, a quantidade de butilbenzeno em partes por milhão com base no teor de etilbenzeno, e a quantidade de propilbenzeno em par- tes por milhão com base em etilbenzeno no produto. Como pode ser obser- vado a partir de um exame da Tabela 1, o catalisador mantinha boa ativida- de após cada regeneração, com a atividade da quarta passagem grosseira- mente equivalente à atividade inicial. Na segunda regeneração realizada entre a segunda e terceira passagens, uma queima de coque inesperada- mente alta levou a temperatura do leito de catalisador a exceder a tempe- ratura máxima desejada de 490°C por 40 minutos, atingindo uma alta de 550°C. Isso levou os rendimentos de propilbenzeno a aumentar em torno de uma ordem de grandeza como mostrada na Tabela 1. Contudo, como é evi- dente do trabalho experimental descrito nesta invenção, o zeólito beta com aglutinante de sílica foi muito mais estável e exibiu um coeficiente de rege- neração substancialmente melhor do que o zeólito beta correspondente com aglutinante de alumina.The results of this experimental work are presented in Table 1. As indicated, Table 1 shows for each pass the EB content, the percentage of diethylbenzene as measured against ethylbenzene in the production stream, the amount of butylbenzene in parts per million based on the ethylbenzene content, and the amount of propylbenzene in parts per million based on ethylbenzene in the product. As can be seen from an examination of Table 1, the catalyst maintained good activity after each regeneration, with fourth pass activity roughly equivalent to the initial activity. In the second regeneration performed between the second and third passages, an unexpectedly high coke burn caused the catalyst bed temperature to exceed the desired maximum temperature of 490 ° C for 40 minutes, reaching a high of 550 ° C. This led to propylbenzene yields increasing by an order of magnitude as shown in Table 1. However, as is evident from the experimental work described in this invention, the silica binder beta zeolite was much more stable and exhibited a coefficient of substantially better than the corresponding beta zeolite with alumina binder.

Tabela 1Table 1

<table>table see original document page 18</column></row><table> Continuação ...<table> table see original document page 18 </column> </row> <table> Continued ...

<table>table see original document page 19</column></row><table><table> table see original document page 19 </column> </row> <table>

Como observado anteriormente, os catalisadores de zeólito beta com aglutinante de sílica são destinados para uso em alquilação em fase líquida de acordo com a presente invenção. Em realização a invenção, a reação de alquilação é realizada sob pressões bem acima da pressão de vapor do substrato aromático na temperatura de reação envolvida a fim de garantir que uma fase líquida é retida em todo o reator. A fim de proporcio- nar uma reação completa em fase líquida, um formato de leito inundado é usado no qual o catalisador é completamente imerso em líquido. Isso pode ser prontamente efetuado usando uma técnica de fluxo ascendente tal como usada no trabalho experimental anterior, e isso usualmente será preferido em realização da invenção. Contudo, uma operação de leito inundado com fluxo descendente pode ser efetuada através de controle da saída da taxa de fluxo para garantir que os leitos de catalisadores sejam cobertos por benzeno líquido ou outro substrato aromático.As noted above, silica binder beta zeolite catalysts are intended for use in liquid phase alkylation in accordance with the present invention. In carrying out the invention, the alkylation reaction is carried out under pressures well above the vapor pressure of the aromatic substrate at the reaction temperature involved in order to ensure that a liquid phase is retained throughout the reactor. In order to provide a complete liquid phase reaction, a flooded bed format is used in which the catalyst is completely immersed in liquid. This can readily be accomplished using an upflow technique as used in the prior experimental work, and this will usually be preferred in carrying out the invention. However, a downstream flooded bed operation can be performed by controlling the flow rate output to ensure that the catalyst beds are covered by liquid benzene or other aromatic substrate.

Preferencialmente, um formato de reação em estágios é empre- gado a fim de garantir boa solubilidade do etileno (ou agente de alquilação) no benzeno (ou outro substrato aromático) e proporciona que a reação intei- ra ocorra em fase líquida. O formato de reação em estágios poderá ser pro- porcionado por uma pluralidade de leitos de catalisadores em um único re- ator por uma série de reatores conectados seqüencialmente como apre- sentado na Patente U.S. acima mencionada No. 5.073.653 concedida a Bu- tler. A condição de estágios múltiplos proporciona uma oportunidade para esfriamento interestágio onde reatores adiabáticos são usados ou permite o uso de diversos estágios de reação isotérmica. Voltando agora a Fig. 3, é mostrado uma ilustração esquemática de um sistema de reatores em estági- os usado para a produção de etilbenzeno pela reação de etileno com ben- zeno que inclui uma pluralidade de reatores adiabáticos com esfriamento interestágio e injeção de etileno. Mais particularmente e como ilustrado na figura, etileno e benzeno são alimentados via linhas 12 e 14 à linha de en- trada 15 de uma unidade de desidratação 16. As funções de unidade de desidratação para desidratar a entrada nos reatores de alquilação de modo que ele seja essencialmente seco, contendo de modo desejável menos de 100 ppm em água e mais preferencialmente menos de 50 ppm em água. À guisa de exemplo, desidratador 16 poderá tomar a forma de uma coluna re- cheada com um dessecador tal como gel de sílica ou outro meio hidroscópi- co adequado ou uma coluna azeotrópica conhecida.Preferably, a staged reaction format is employed to ensure good solubility of ethylene (or alkylating agent) in benzene (or other aromatic substrate) and provides for the entire reaction to take place in liquid phase. The staged reaction format may be provided by a plurality of catalyst beds on a single reactor by a series of sequentially connected reactors as set forth in the above-mentioned US Patent No. 5,073,653 issued to Butler . The multistage condition provides an opportunity for interstage cooling where adiabatic reactors are used or allows the use of various isothermal reaction stages. Turning now to Fig. 3, a schematic illustration of a staged reactor system used for ethylbenzene production by the ethylene-benzene reaction that includes a plurality of interstage cooling and ethylene injection reactors is shown. More particularly and as illustrated in the figure, ethylene and benzene are fed via lines 12 and 14 to the input line 15 of a dehydration unit 16. The dehydration unit functions to dehydrate the input to alkylation reactors so that it is essentially dry, desirably containing less than 100 ppm in water and more preferably less than 50 ppm in water. By way of example, dehydrator 16 may take the form of a column filled with a desiccator such as silica gel or other suitable hydroscopic medium or a known azeotropic column.

O desidratador efluente é alimentado em um reator 18, a primei- ra de uma pluralidade de reatores de alquilação conectados em série ope- rados em um modo de fluxo ascendente. O reator 18 é operado sob uma temperatura média de 350°C ou menos e preferencialmente sob uma tempe- ratura média que se situa na faixa de 150°-250°C. Para operação em fase líquida, a pressão no reator 18 é suficiente para manter o benzeno na fase líquida e preferencialmente é de pelo menos 0,35 MPa (50 psi) acima da pressão de vapor do benzeno na temperatura do reator. Tipicamente, a pressão do reator situa-se na faixa de cerca de 3,45 - 5,86 MPa absolutos (500 - 850 psia). Os reatores a jusante remanescentes normalmente são operados sob aproximadamente as mesmas condições como o reator inicial. O efluente do reator 18 inicial é retirado via linha 19 e aplicado através de um trocador de calor 22 onde ele é esfriado antes de ser alimentado ao se- gundo estágio reator 24. Etileno é alimentado via linha 21 onde ele é mistu- rado com o efluente do primeiro reator 18. Preferencialmente, o etileno é alimentado ao reator efluente antes de esfriamento como mostrado na figura a fim de facilitar distribuição do etileno em todo o benzeno líquido. De modo desejável, a etapa de esfriamento é realizada para reduzir a temperatura da mistura de alimentação alimentada ao segundo reator 24 até um valor em torno da mesma temperatura de entrada no primeiro reator 18. A temperatu- ra média no segundo reator normalmente será quase a mesma que aquela do primeiro reator. A pressão necessária será um pouco menor a fim de proporcionar pressão gradiente suficiente para acomodar fluxo através do sistema. O efluente do segundo reator 24 é alimentado juntamente com eti- leno proporcionado via linha 27 até um segundo esfriamento interestágio unidade 29 onde a mistura de carga até o terceiro reator 30 é novamente esfriada até uma temperatura quase igual à temperatura de entrada para os primeiros dois reatores.The effluent dehydrator is fed into a reactor 18, the first of a plurality of serially connected alkylation reactors operated in an upstream mode. Reactor 18 is operated at an average temperature of 350 ° C or less and preferably at an average temperature in the range 150 ° -250 ° C. For liquid phase operation, the pressure in reactor 18 is sufficient to maintain benzene in the liquid phase and preferably is at least 0.35 MPa (50 psi) above the vapor pressure of benzene at reactor temperature. Typically, the reactor pressure is in the range of about 3.45 - 5.86 MPa absolute (500 - 850 psia). Remaining downstream reactors typically operate under approximately the same conditions as the initial reactor. The effluent from the initial reactor 18 is drawn via line 19 and applied via a heat exchanger 22 where it is cooled before being fed to the second reactor stage 24. Ethylene is fed via line 21 where it is mixed with the first reactor effluent 18. Preferably, ethylene is fed to the effluent reactor prior to cooling as shown in the figure to facilitate ethylene distribution throughout the liquid benzene. Desirably, the cooling step is performed to reduce the temperature of the feed mixture fed to the second reactor 24 to a value around the same inlet temperature in the first reactor 18. The average temperature in the second reactor will usually be nearly same as that of the first reactor. The required pressure will be slightly lower to provide sufficient gradient pressure to accommodate flow through the system. The effluent from the second reactor 24 is fed together with ethylene provided via line 27 to a second interstage cooling unit 29 where the charge mixture to the third reactor 30 is again cooled to a temperature almost equal to the inlet temperature for the first two. reactors.

A saída do reator 30 é alimentada via linha 32 até uma separa- ção a jusante e unidade de processamento 34. Na unidade 34, etilbenzeno é separado e retirado como produto da planta de alquilação. Tipicamente, etilbenzeno será usado como a carga para um sistema de desidrogenação onde ele sofre desidrogenação cataiítica na produção de estireno. Normal- mente, benzeno e etileno será separado na unidade 34 e reciclado para uso no processo de alquilação. Polietilbenzenos mais pesados poderão ser transalquilados com benzeno para produzir etilbenzeno adicional. Um sis- tema de separação em estágios múltiplos adequados juntamente com um sistema de transalquilação poderá tomar a forma de um dos sistemas inte- grados apresentados na EPA 467.007 acima mencionada, a apresentação inteira de que é incorporada como referência nesta invenção. Excesso este- quiométrico de benzeno em relação a etileno será alimentado no material de carga aos reatores de alquilação a fim de aumentar seletividade para mono- alquilação. Operação dos reatores proporciona alquilação em fase líquida sob condições relativamente moderadas não apenas minimiza o xileno pro- duzido na reação de alquilação mas também permite o uso de uma razão molar benzeno/etileno um pouco menor do que é usualmente o caso. Ra- zões molares de benzeno/etileno tão baixas quanto cerca de 2:1 poderão ser empregadas, embora razões de cerca 4:1 usualmente serão usadas. Contudo, há usualmente pouco incentivo ao uso de razões extremamente altas, e, como questão prática, a razão molar benzeno/etileno raramente excederá 15:1. Razões molares benzeno/etileno preferidas são de cerca de 4/1. As razões molares benzeno/etileno referidas acima são com relação ao sistema global, e para um sistema de reação em estágios múltiplos, tal como representado no desenho, a razão da alimentação benzeno/etileno a cada estágio será menor que a razão global. A quantidade de etileno solubiliza- dona carga de benzeno a cada estágio do reator dependerá da parte no número de estágios do reator empregado. Normalmente, pelo menos três estágios do reator, como ilustrado serão usados. Estágios do reator adicio- nais serão proporcionados embora o número total de estágios normalmente não excederá a 8. Preferencialmente, a pressão em cada estágio da região e a quantidade de etileno alimentada é tal de modo a proporcionar pelo me- nos 1 mol por cento de etileno solubilizado no benzeno. Usualmente, pelo menos 2 moles por cento de etileno serão solubilizados na carga a cada reator. A não ser que muitos estágios grandes de reatores sejam emprega- dos, usualmente a quantidade de etileno solubilizado na fase líquida de benzeno de cada reator será pelo menos de 4 moles por cento.Reactor output 30 is fed via line 32 to a downstream separation and processing unit 34. At unit 34, ethylbenzene is separated and removed as a product of the alkylation plant. Typically, ethylbenzene will be used as the filler for a dehydrogenation system where it undergoes cataitic dehydrogenation in styrene production. Normally benzene and ethylene will be separated into unit 34 and recycled for use in the alkylation process. Heavier polyethylbenzenes may be transalkylated with benzene to produce additional ethylbenzene. A suitable multistage separation system together with a transalkylation system may take the form of one of the integrated systems set forth in EPA 467.007 mentioned above, the entire disclosure of which is incorporated by reference in this invention. Benzene to ethylene excess stoichiometry will be fed into the filler material to alkylation reactors in order to increase selectivity for monoalkylation. Reactor operation provides liquid phase alkylation under relatively moderate conditions not only minimizes the xylene produced in the alkylation reaction but also allows the use of a slightly lower benzene / ethylene molar ratio than is usually the case. Benzene / ethylene molar ratios as low as about 2: 1 may be employed, although ratios of about 4: 1 will usually be used. However, there is usually little incentive to use extremely high ratios, and as a practical matter the benzene / ethylene molar ratio will rarely exceed 15: 1. Preferred benzene / ethylene molar ratios are about 4/1. The above benzene / ethylene molar ratios are relative to the overall system, and for a multistage reaction system as depicted in the drawing, the benzene / ethylene feed ratio at each stage will be less than the overall ratio. The amount of ethylene solubilized benzene charge at each reactor stage will depend on the part in the number of reactor stages employed. Usually at least three reactor stages as illustrated will be used. Additional reactor stages will be provided although the total number of stages will normally not exceed 8. Preferably, the pressure at each stage of the region and the amount of ethylene fed is such as to provide at least 1 mol percent. solubilized ethylene in benzene. Usually, at least 2 mol percent of ethylene will be solubilized in the charge at each reactor. Unless many large reactor stages are employed, usually the amount of solubilized ethylene in the benzene liquid phase of each reactor will be at least 4 mol percent.

Etilação de benzeno em estágios múltiplos poderá também ser realizada de acordo com a presente invenção empregando zonas de reação isotérmica. Reatores isotérmicos podem tomar a forma de casca e trocado- res de calor do tipo tubo com o catalisador de alquilação depositado nos tubos e com um meio de transferência térmica circulado através da casca que circunda os tubos cheios de catalisador. O meio de troca de calor será naturalmente alimentado nos reatores sob taxas para manter uma tempera- tura relativamente constante através de cada estágio de reação. Nesse caso esfriamento interestágio será desnecessário embora seja preferido injetar etileno na frente de cada estágio de reação.Multistage benzene ethylation may also be performed according to the present invention employing isothermal reaction zones. Isothermal reactors may take the form of shell and tube-type heat exchangers with the alkylation catalyst deposited on the tubes and with a heat transfer medium circulating through the shell surrounding the catalyst-filled tubes. The heat exchange medium will naturally be fed into the reactors at rates to maintain a relatively constant temperature throughout each reaction stage. In this case interstage cooling will be unnecessary although it is preferred to inject ethylene in front of each reaction stage.

Como observado anteriormente, prefere-se usar o catalisador beta-sílica em reação de alquilação em fase líquida sob condições relativa- mente moderadas. Contudo, a presente invenção será realizada com um reator de alquilação operado em uma fase quase líquida com o substrato benzeno sob condições mais severas em que tanto a temperatura quanto a pressão estão acima da temperatura e pressão críticas para benzeno ope- ram na região supercrítica. Como observado anteriormente, nesse caso o reator de alquilação seria operado sob uma temperatura de cerca de 290° ou superior e uma pressão em excesso de 4,82 MPa absolutos (700 psia). Tanto temperaturas e pressões maiores serão normalmente empregadas. Aqui, operação do reator de alquilação com benzeno na região supercrítica será na faixa de 300 - 600°C e de cerca de 4,48 - 5,86 MPa absolutos (650 - 850 psia).As noted above, it is preferred to use the beta-silica catalyst in liquid phase alkylation reaction under relatively moderate conditions. However, the present invention will be carried out with an almost liquid phase-operated alkylation reactor with the benzene substrate under more severe conditions where both temperature and pressure are above the critical temperature and pressure for benzene operating in the supercritical region. As noted earlier, in this case the alkylation reactor would be operated at a temperature of about 290 ° or higher and an excess pressure of 4.82 absolute MPa (700 psia). Both higher temperatures and pressures will normally be employed. Here, operation of the benzene alkylation reactor in the supercritical region will be in the range of 300 - 600 ° C and about 4.48 - 5.86 absolute MPa (650 - 850 psia).

Tendo descrito modalidades específicas da presente invenção, entender-se-á que modificações da mesma poderão ser sugeridas àqueles versados no estado da técnica, e pretende-se cobrir todas as tais modifica- ções na medida em que se enquadram no âmbito das reivindicações anexas.Having described specific embodiments of the present invention, it will be understood that modifications thereof may be suggested to those skilled in the art, and it is intended to cover all such modifications to the extent that they fall within the scope of the appended claims.

Claims (14)

1. Processo de alquilação aromática, caracterizado pelo fato de compreender: (a) alimentar um material de alimentação que contém benzeno em uma zona de reação, e em contato com um catalisador de peneira mole- cular que compreende um catalisador de alquilação zeólito beta compreen- dendo um zeólito beta modificado com lantânio em que íons lantânio são incorporados por troca iônica no zeólito beta, formulado com um aglutinante de sílica e apresentando um coeficiente médio de regeneração de pelo me- nos 95% por pelo menos três regenerações realizadas sob uma temperatura de não mais que 500°C; (b) alimentar um agente de alquilação C2-C4 a zona de reação; (c) operar a zona de reação sob condições eficazes de tempera- tura e pressão para produzir alquilação do benzeno na fase líquida ou na região supercrítica pelo agente de alquilação; e (d) recuperar benzeno alquilado da zona de reação.Aromatic alkylation process, comprising: (a) feeding a benzene-containing feedstock into a reaction zone, and in contact with a molecular sieve catalyst comprising a beta-zeolite alkylation catalyst comprising - giving a lanthanum modified beta zeolite in which lanthanum ions are incorporated by ion exchange into the beta zeolite formulated with a silica binder and having a mean regeneration coefficient of at least 95% for at least three regenerations performed at a temperature not more than 500 ° C; (b) feeding a C 2 -C 4 alkylating agent to the reaction zone; (c) operating the reaction zone under effective temperature and pressure conditions to produce alkylation of benzene in the liquid phase or supercritical region by the alkylating agent; and (d) recovering alkylated benzene from the reaction zone. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de alquilação é um agente de etilação.Process according to Claim 1, characterized in that the alkylating agent is an ethylating agent. 3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o agente de etilação é etileno.Process according to Claim 2, characterized in that the ethylating agent is ethylene. 4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a zona de reação é operada sob condições de temperatura e pressão nas quais o benzeno está em fase líquida.Process according to claim 1, characterized in that the reaction zone is operated under temperature and pressure conditions in which benzene is in liquid phase. 5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o benzeno e o agente de alquilação são alimentados a zona de reação sob taxas de fluxo para proporcionar uma razão molar de benzeno para o agente de alquilação menor que 15.Process according to Claim 4, characterized in that the benzene and alkylating agent are fed to the reaction zone at flow rates to provide a molar ratio of benzene to alkylating agent of less than 15 µM. 6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a razão molar do benzeno para o agente de alquilação é menor que 10.Process according to Claim 5, characterized in that the molar ratio of benzene to alkylating agent is less than 10. 7. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a razão molar de benzeno ao agente de alquilação situa-se na faixa de 4 -10.Process according to Claim 5, characterized in that the molar ratio of benzene to alkylating agent is in the range of 4-10. 8. Processo, na produção de etilbenzeno, caracterizado pelo fato de compreender: (a) alimentar um material de alimentação que contém benzeno a uma zona de reação e em contato com um catalisador de peneira molecular que compreende um catalisador de alquilação zeólito beta compreendendo um zeólito beta modificado com lantânio em que íons lantânio são incorporados por troca iônica no zeólito beta, formulado com um aglutinante de sílica; (b) alimentar etileno a zona de reação; (c) operar a zona de reação sob condições de temperatura e pressão em que benzeno está em fase líquida ou em fase supercrítica para produzir etilação do benzeno na presença do catalisador de alquilação a uma atividade primária. (d) recuperar um produto de alquilação que contém etilbenzeno da zona de reação; (e) continuar a operação da zona de reação até a atividade do catalisador para a etilação de benzeno diminuir em torno de um valor de 0,1% da atividade primária do catalisador para a etilação de benzeno; (f) terminar a operação da zona de reação para a alquilação de benzeno e instituir um procedimento de regeneração em que o catalisador é regenerado em um meio de oxidação sob uma temperatura média durante o procedimento de regeneração de não mais que 500°C; (g) subseqüente ao procedimento de regeneração, reinstituir a operação da zona de reação de alquilação através de alimentação de ben- zeno à zona de reação de alquilação; (h) operar a zona de reação sob condições eficazes de tempera- tura e pressão para produzir a etilação do benzeno em fase líquida ou em fase supercrítica para produzir etilação do benzeno na presença do catalisa- dor regenerado para produzir etilbenzeno sob uma atividade secundária de pelo menos 95% da atividade primária; (i) continuar a operação da zona de reação de alquilação até a atividade do catalisador para a etilação de benzeno declinar em torno de uma quantidade de pelo menos 0,1% da atividade secundária; (j) terminar a operação da zona de reação de alquilação e rege- nerar o catalisador em um meio de oxidação e sob uma temperatura média de não mais que 500°C para efetuar uma regeneração do catalisador; (k) alimentar benzeno e etileno a zona de reação de alquilação; e (l) operar a zona de reação sob condições eficazes de tempera- tura e pressão para produzir a etilação de benzeno em fase líquida ou em fase supercrítica, para produzir etilação do benzeno na presença do catali- sador regenerado para proporcionar uma atividade inicial para a etilação de benzeno de pelo menos 95% da atividade secundária.Process for the production of ethylbenzene, comprising: (a) feeding a benzene-containing feedstock into a reaction zone and in contact with a molecular sieve catalyst comprising a beta zeolite alkylation catalyst comprising a lanthanum modified beta zeolite wherein lanthanum ions are incorporated by ion exchange into the beta zeolite formulated with a silica binder; (b) feed ethylene the reaction zone; (c) operating the reaction zone under temperature and pressure conditions where benzene is in liquid phase or in supercritical phase to produce benzene ethylation in the presence of the alkylation catalyst at a primary activity. (d) recovering an alkylbenzene-containing alkylation product from the reaction zone; (e) continue operation of the reaction zone until benzene ethylation catalyst activity decreases by about 0.1% of the primary benzene ethylation catalyst activity; (f) terminating the operation of the reaction zone for benzene alkylation and instituting a regeneration procedure wherein the catalyst is regenerated in an oxidizing medium at an average temperature during the regeneration procedure of not more than 500 ° C; (g) subsequent to the regeneration procedure, reinstating the operation of the alkylation reaction zone by feeding benzene to the alkylation reaction zone; (h) operate the reaction zone under effective temperature and pressure conditions to produce benzene ethylation in liquid phase or supercritical phase to produce benzene ethylation in the presence of the regenerated catalyst to produce ethylbenzene under secondary activity of benzene. at least 95% of primary activity; (i) continue operation of the alkylation reaction zone until the catalyst activity for benzene ethylation declines around an amount of at least 0.1% of the secondary activity; (j) terminating the operation of the alkylation reaction zone and regenerating the catalyst in an oxidizing medium and at an average temperature of no more than 500 ° C to effect catalyst regeneration; (k) feeding benzene and ethylene to the alkylation reaction zone; and (l) operating the reaction zone under effective temperature and pressure conditions to produce liquid or supercritical phase benzene ethylation, to produce benzene ethylation in the presence of the regenerated catalyst to provide an initial activity for benzene ethylation of at least 95% of secondary activity. 9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pe- lo fato de que o zeólito beta apresenta um razão sílica/alumina de pelo me- nos 40.Process according to Claim 8, characterized in that the beta zeolite has a silica / alumina ratio of at least 40. 10. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o zeólito beta exibe um coeficiente de regeneração após pelo menos três regenerações que é pelo menos de 105% do valor do coefi- ciente de regeneração do catalisador zeólito beta formulado com um agluti- nante de alumina na mesma quantidade como o aglutinante de sílica empre- gado com o zeólito beta.Process according to claim 8, characterized in that the beta zeolite exhibits a regeneration coefficient after at least three regenerations which is at least 105% of the regeneration coefficient value of the beta zeolite catalyst formulated with an alumina binder in the same amount as the silica binder employed with beta zeolite. 11. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a zona de reação é operada sob condições de temperatura e pressão nas quais o benzeno está em fase líquida.Process according to Claim 8, characterized in that the reaction zone is operated under temperature and pressure conditions in which benzene is in liquid phase. 12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o benzeno e o agente de alquilação são alimentados a zona de reação sob taxas de fluxo para proporcionar uma razão molar de benzeno para o agente de alquilação menor que 15.Process according to claim 11, characterized in that the benzene and alkylating agent are fed to the reaction zone at flow rates to provide a benzene to alkylating molar ratio of less than 15. 13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a razão molar do benzeno para o agente de alquilação é menor que 10.Process according to Claim 12, characterized in that the molar ratio of benzene to alkylating agent is less than 10. 14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a razão molar de benzeno para o agente de alquilação situ- a-se na faixa de 4 -10.Process according to Claim 13, characterized in that the molar ratio of benzene to alkylating agent is in the range 4-10.
BRPI0105270-5A 2001-11-16 2001-11-16 aromatic alkylation process using a silica supported alkylation catalyst as well as a process in the production of ethylbenzene. BR0105270B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI0105270-5A BR0105270B1 (en) 2001-11-16 2001-11-16 aromatic alkylation process using a silica supported alkylation catalyst as well as a process in the production of ethylbenzene.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI0105270-5A BR0105270B1 (en) 2001-11-16 2001-11-16 aromatic alkylation process using a silica supported alkylation catalyst as well as a process in the production of ethylbenzene.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR0105270A BR0105270A (en) 2003-08-26
BR0105270B1 true BR0105270B1 (en) 2011-09-06

Family

ID=27671691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0105270-5A BR0105270B1 (en) 2001-11-16 2001-11-16 aromatic alkylation process using a silica supported alkylation catalyst as well as a process in the production of ethylbenzene.

Country Status (1)

Country Link
BR (1) BR0105270B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BR0105270A (en) 2003-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5998687A (en) Ethylbenzene process using stacked reactor loading of beta and Y zeolites
US7419929B2 (en) Critical phase alkylation process
JP4743670B2 (en) Gas phase alkylation using split packed catalyst.
JP4143292B2 (en) Multistage alkylation process
US20080058567A1 (en) Critical Phase Alkylation Process
JP3887794B2 (en) Gas phase alkylation-liquid phase alkyl exchange method
US6864399B2 (en) Silica-supported alkylation catalyst
JP4235271B2 (en) Gas phase alkylation-liquid phase alkyl exchange method
US20040138511A1 (en) Aromatic alkylation process with direct recycle
US6897346B1 (en) Aromatic conversion process employing low surface area zeolite Y
TWI331601B (en) Aromatics alkylation process
EP1312596A1 (en) Process for alkylating benzene in which a silica-supported zeolite beta is used as catalyst
BR0105270B1 (en) aromatic alkylation process using a silica supported alkylation catalyst as well as a process in the production of ethylbenzene.
JP4063522B2 (en) Silica supported alkylation catalyst
KR100926343B1 (en) Silica-supported alkylation catalst
JP2001072611A (en) Multiphase alkylation and transalkylation process
CN100532506C (en) Alkylation catalyst carried on silica

Legal Events

Date Code Title Description
B06A Notification to applicant to reply to the report for non-patentability or inadequacy of the application according art. 36 industrial patent law
B09A Decision: intention to grant
B16A Patent or certificate of addition of invention granted

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 16/11/2001, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.

B21F Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time

Free format text: REFERENTE A 13A ANUIDADE.

B24J Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12)

Free format text: EM VIRTUDE DA EXTINCAO PUBLICADA NA RPI 2280 DE 16-09-2014 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDA A EXTINCAO DA PATENTE E SEUS CERTIFICADOS, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013.