BR112017009432B1 - Método para alquilação de carga de alimentação - Google Patents
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Abstract
um método para alquilação de uma carga de alimentação é descrito. o método inclui colocar a carga de alimentação que compreende pelo menos um composto aromático alquilatável e um agente alquilante em contato com uma primeira composição de catalisador alquilante sob condições alquilantes, sendo que a primeira composição de catalisador alquilante compreende zeólita uzm-8 e um ligante, a primeira composição de catalisador alquilante tem 20 a 30% em peso de zeólita uzm-8 e o catalisador tem uma razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita de entre 0,01 a 0,040; em que uma seletividade alquilada total em uma temperatura e uma razão molar de composto aromático alquilatável para agente alquilante é maior do que 99,0%.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um processo para alquilação de uma carga de alimentação e, mais especificamente, a um processo de alquilação altamente ativo, estável e seletivo com uma composição de catalisador com baixo teor de zeólita que tem uma baixa razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita.
[002] A alquilação de compostos aromáticos com uma olefina C2 a C4 e transalquilação de compostos polialquilaromáticos são duas reações comuns para produzir compostos aromáticos monoalquilatados. Exemplos dessas duas reações que são praticadas industrialmente para produzir etilbenzeno são a alquilação de benzeno com etileno e a transalquilação de benzeno e dietilbenzeno.
[003] A combinação de alquilação e transalquilação pode, portanto, maximizar a produção de etilbenzeno. Tal combinação pode ser realizada em um processo que tem duas zonas de reação, uma para alquilação e a outra para transalquilação, ou em um processo que tem uma única zona de reação em que tanto alquilação quanto transalquilação ocorrem.
[004] Uma variável de operação chave diretamente relacionada à eficiência de operação de processo de alquilação é a razão molar de grupos arila por grupo alquila. Quanto menores as razões, menores as quantidades de benzeno exigidas para recuperar/reciclar, menor o custo de utilidade e capital serão. O numerador dessa razão é o número de mols de grupos arila que passa através da zona de reação durante um período de tempo especificado. O número de mols de grupos arila é a soma de todos os grupos arila, independentemente do composto em que o grupo arila possa estar. No contexto de produção de etilbenzeno, por exemplo, um mol de benzeno, um mol de etilbenzeno, e um mol de dietilbenzeno contribuem, cada um, com um mol de grupo arila para a soma de grupos arila. O denominador dessa razão é o número de mols de grupos alquila que têm o mesmo número de átomos de carbono daquele do grupo alquila no aromático monoalquilado desejado e que passa através da zona de reação durante o mesmo período de tempo especificado. O número de mols de grupos alquila é a soma de todos os grupos alquila e alquenila com o mesmo número de átomos de carbono daquele do grupo alquila no aromático monoalquilado desejado, independentemente do composto em que o grupo alquila ou alquenila possa estar, exceto que as parafinas não são incluídas. No contexto de produção de etilbenzeno, o número de mols de grupos etila é a soma de todos os grupos de etila e etenila, independentemente do composto em que o grupo etila ou etenila possa estar, exceto que as parafinas, tais como etano, propano, n- butano, isobutano, pentanos e parafinas de teor mais alto são excluídas da computação do número de mols de grupos etila. Por exemplo, um mol de etileno e um mol de etilbenzeno contribuem, cada um, com um mol de grupo etila para a soma de grupos etila, enquanto um mol de dietilbenzeno contribui com dois mols de grupos etila e um mol de trietilbenzeno contribui com três mols de grupos etila. Butilbenzeno e octilbenzeno contribuem não contribuem com mols de grupos etila
[005] Avanços em zeólitas e catalisadores possibilitaram que o processo de alquilação aromático opere a razões inferiores de arila para alquila. Os catalisadores tipicamente incluem um teor relativamente alto de zeólita a fim de garantir boa atividade, estabilidade de atividade e operação estável a longo prazo. Atualmente, os catalisadores de alquilação aromáticos incluindo zeólita UZM-8 têm um teor de zeólita maior do que 50% em peso.
[006] Muitos catalisadores de alquilação aromáticos que contêm uma variedade de zeólitas têm sido propostos e usados para aromáticos alquilante e transalquilante. Independentemente de se a reação é alquilação ou transalquilação, é importante que tais catalisadores exibam atividade aceitável para converter os reagentes e rendimento aceitável para o produto desejado. Embora os compostos que contêm nitrogênio possam ser usados na síntese e/ou tratamento de tais zeólitas, o nitrogênio é conhecido por reduzir a atividade dos catalisadores resultantes. Portanto, é bem conhecido na técnica remover nitrogênio tal como aquecendo-se por tempo e temperatura suficientes para obter a forma de hidrogênio da zeólita. E também conhecido que os compostos de nitrogênio nos reagentes podem ser adsorvidos nos sítios de catalisador ativo e causar desativação rápida do catalisador. O efeito de nitrogênio na seletividade de tais catalisadores é inconsistente visto que tanto seletividade aumentada quanto diminuída têm sido relatadas. A fonte ou fontes das mudanças de seletividade inconsistentes é incerta visto que diferenças em uma ou mais variáveis, tais como tipos de zeólitas, etapas de tratamentos de zeólita, etapas de preparação e composições de catalisador, os reagentes, produtos desejados e várias condições de reação foram relatadas.
[007] A zeólita é sintetizada com o uso de moldes orgânicos, que são removidos por meio de calcinações na preparação de catalisador. Devido ao calor e vapor estabelecidos durante a calcinação, a zeólita causará danos estruturais e de armação reconhecíveis. O grau de dano está relacionado ao grau de severidade hidrotérmica, que é proporcional à quantidade da zeólita no catalisador. Além disso, em altos teores de zeólita, a zeólita no catalisador tende a aglomerar, reduzindo a utilização eficaz de zeólita. Por fim, devido ao alto custo de zeólitas, os catalisadores que contêm altos níveis de zeólitas e processos com o uso desses catalisadores também são dispendiosos.
[008] Um aspecto da invenção é um método para alquilação de uma carga de alimentação. Em uma modalidade, o método inclui colocar a carga de alimentação que compreende pelo menos um composto aromático alquilatável e um agente alquilante em contato com uma primeira composição de catalisador alquilante sob condições alquilantes, sendo que a primeira composição de catalisador alquilante compreende zeólita UZM-8, nitrogênio e um ligante, a primeira composição de catalisador alquilante tem 20 a 30% em peso de zeólita UZM-8, e o catalisador tem uma razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita de entre 0,01 a 0,040; em que uma seletividade alquilada total a uma temperatura e uma razão molar de composto aromático alquilatável para agente alquilante é maior do que 99,0%.
[009] A Figura é um gráfico que mostra o efeito de teor de zeólita na atividade de catalisador medida pela posição da extremidade da zona ativa (EAZ).
[0010] Para garantir alta conversão de olefina, manter estabilidade de atividade, e alcançar alta seletividade de produto alquilatado e estabilidade de operação a longo prazo, o catalisador de alquilação tipicamente contém um teor de zeólita de mais do que 50%. A atividade é medida como conversão de olefina determinada pela quantidade de olefina na entrada de reator e aquela não convertida na saída do reator. Alternativamente, a atividade de catalisador é medida pelo tamanho da zona ativa exigida para alcançar temperaturas máximas, e a estabilidade de atividade é medida pela estabilidade do tamanho da zona ativa como uma função de tempo na corrente. Durante a operação comercial, o tamanho da zona ativa é uma fração do leito de catalisador total em um reator de leito fixo, enquanto o leito de catalisador remanescente funciona como a zona de vida de catalisador. E vantajoso ter um catalisador altamente ativo, que garante um tamanho mínimo da zona ativa e zona de vida máxima para realizar operação estável a longo prazo. A zona ativa não deve ser mais do que 50% do leito de catalisador total. A seletividade alquilada total é definida como a produção de benzeno mono- e poli-alquilatado do benzeno e olefina totais consumidos em uma base de carbono. A seletividade alquilada total representa as quantidades máximas possíveis de produtos alquilatados recuperáveis através do reator de alquilação e transalquilação, uma medição da eficiência de utilização de alimentação. Novamente, para manter uma produção comercial eficiente e estável a longo prazo de cumeno, uma quantidade mínima de zeólita é exigida.
[0011] Constatou-se inesperadamente que os catalisadores de alquilação que contêm significativamente menos do que 50% de zeólita UZM-8 mantiveram alta atividade e estabilidade de atividade sob condições de processo de razões baixas de benzeno para olefina e temperaturas, que são severas, mas vantajosas economicamente. A atividade medida com base nas conversões de olefina permanece inalterada, quando os teores de zeólita do catalisador são reduzidos a quantidades muito baixas. Muito inesperadamente, a atividade medida pelo tamanho de EAZ permanece inalterada. É também constatado de modo inesperado que a seletividade de produto alquilatado total permanece inalterada com catalisadores que contêm teores de zeólita UZM-8 muito baixos. Por exemplo, a seletividade alquilada total pode ser maior do que 99,0%, ou maior do que 99,1%, ou maior do que 99,2%, ou maior do que 99,3%, ou maior do que 99,4%, ou maior do que 99,5%, ou maior do que 99,6%, ou maior do que 99,7%.
[0012] Em uma modalidade da invenção, o reator de alquilação é produzido inteiramente a partir de um catalisador que contém menos do que 50% em peso de zeólita UZM-8 em uma temperatura determinada e razão molar de composto aromático para agente alquilante. O catalisador de alquilação compreende uma zeólita UZM-8 e um ligante. A zeólita está presente em uma quantidade de pelo menos 1% em peso e menos do que 50% em peso da composição de catalisador, sendo que o restante é o ligante. Pode haver menos do que 20 a 30% em peso de zeólita, ou menos do que 30% em peso de zeólita, ou menos do que 25% em peso de zeólita, ou 20% em peso de zeólita. O ligante compreende um ou mais materiais de ligante de zeólita convencionais tais como aqueles descritos abaixo.
[0013] Em outra modalidade da invenção, o reator de alquilação é produzido a partir de dois catalisadores com o catalisador de avanço que contém menos do que 50% em peso de zeólita UZM-8 e o catalisador de atraso que contém mais do que 50% em peso de zeólita UZM-8. O catalisador de alquilação de avanço compreende uma zeólita UZM-8 e um ligante com a zeólita presente em uma quantidade de pelo menos 1 % em peso e menos do que 50% em peso da composição de catalisador, sendo que o restante é o ligante. Pode haver menos do que 30% em peso de zeólita, ou menos do que 25% em peso de zeólita, ou 25% em peso de zeólita. O ligante compreende um ou mais materiais de ligante de zeólita convencionais tais como aqueles descritos abaixo. O catalisador de atraso contém mais do que 50% em peso de zeólita UZM-8 sendo que o saldo compreende um ou mais materiais de ligante convencionais tais como aqueles descritos abaixo. Nessa modalidade, o catalisador que contém menos do que 50% em peso de zeólita UZM-8 é feito de pelo menos 30% e preferencialmente pelo menos 20% do reator de alquilador sendo que o saldo é catalisador que contém mais do que 30% em peso de zeólita UZM-8.
[0014] Em etil benzeno (EB), cumeno e alquilatos mais pesados tais como alquilbenzenos lineares usados na fabricação de detergentes, teor inferior de zeólita UZM-8 mantém alta atividade de catalisador, estabilidade de atividade e seletividade de alquilato total. Visto que o teor de zeólita foi reduzido, os catalisadores não mostraram débitos na atividade, estabilidade de atividade ou seletividade alquilada total com base nas quantidades de benzeno e propileno convertidos em uma base de carbono. O catalisador mostrou mais do que 90% de conversão de propileno e atividade estável em condições relativamente severas de baixas temperaturas de entrada e razões baixas de benzeno para olefina para teores de zeólita maiores do que 2% em peso. Isso é em comparação a condições de processamento normais de mais do que 90% de conversão alcançada a 130°C e um teor de zeólita muito maior do que 50% ou mais. A conversão (por exemplo, etileno, propileno ou buteno) foi tipicamente maior do que 90%, ou maior do que 95%, ou maior do que 96%, ou maior do que 97%, ou maior do que 98%, ou maior do que 99%.
[0015] Em outra modalidade preferencial da invenção, o processo compreende o reator de alquilação produzido a partir dos catalisadores que contêm menos do que 30% em peso de teores de zeólita UZM-8 ou uma combinação de dois catalisadores com um contendo menos do que 30% em peso e o outro contendo mais do que 30% em peso de zeólita UZM-8 e leitos de guarda para remover contaminantes das correntes de alimentação. A desativação a longo prazo de catalisadores à base de UZM-8 é tipicamente causada por contaminantes, especificamente compostos de nitrogênio básico, oxigenados incluindo oxigênio e hidrocarbonetos alifáticos altamente insaturados em benzeno. O enxofre também pode ter um impacto na atividade e/ou estabilidade de atividade em catalisadores UZM-8 e contendo beta. Os metais, incluindo, mas sem limitação, As, Hg e Pb, também podem impactar o desempenho nos baixos níveis de zeólita.
[0016] Incorporando-se um ou mais leitos de guarda para remover espécies oxigenadas, compostos contendo nitrogênio e enxofre e/ou hidrocarbonetos alifáticos altamente insaturados e metais, o processo de alquilação com baixos teores de zeólita pode ser usado. O leito de guarda elimina essencialmente contaminantes da corrente de alimentação de benzeno, protegendo o catalisador de alquilação. A importância de proteger o catalisador de alquilação de contaminantes aumenta em importância à medida que o teor de zeólita diminui visto que os contaminantes podem reduzir a atividade de catalisador.
[0017] O processo reduz significativamente o custo total do adsorvente e catalisador. O custo de fabricação do material de leito de guarda é muito menor do que o catalisador de alquilação devido à síntese pressurizada do catalisador UZM-8.
[0018] Os leitos de guarda adequados para nitrogênio, oxigenados, compostos contendo enxofre e/ou hidrocarbonetos acíclicos e cíclicos altamente insaturados e metais são conhecidos na técnica. Em uma modalidade, o leito de guarda pode utilizar um adsorvente feito de zeólita modificada a vapor Y/A12O3. Em outra modalidade, o leito de guarda é produzido a partir de Ni-Mo-0 em um suporte Y/A12O3 de zeólita modificada a vapor. Em outra modalidade, o adsorvente pode ser Ni-Mo-0 em um suporte de X e Y de zeólita de cátion trocado sendo que os cátions são Mg, Y (ítrio) e elementos terrosos raros. O leito de guarda pode ser operado a uma temperatura na faixa de 25°C a 260°C, e uma pressão de 0,7 MPa (100 psig) a 4,1 MPa (600 psig).
[0019] O catalisador para o processo descrito no presente documento contém um ou mais membros da família de aluminosilicato e zeólitas de aluminosilicato substituídas designadas UZM-8 e UZM-8HS, que são descritas na Patente U.S. n- 6.756.030; n- 7.091.390; n2 7.268.267; e n2 7.638.667; por exemplo, sendo que cada uma é incorporada no presente documento a título de referência. A Patente U.S. n2 6.756.030 descreve UZM- 8 e sua preparação e, portanto, não é necessário descrever isto em detalhes no presente documento. De maneira breve, as zeólitas UZM-8 são preparadas em um meio de reação livre de álcali em que apenas uma ou mais espécies de organoamônio são usadas como agentes de direcionamento de estrutura. Nesse caso, a zeólita cristalina microporosa (UZM-8) tem uma composição na forma assim sintetizada e em uma base anidra expressa pela fórmula empírica:
em que R é pelo menos um cátion de organoamônio selecionado a partir do grupo que consiste em aminas protonadas, diaminas protonadas, íons de amónio quaternário, íons de amónio diquaternário, alcanolaminas protonadas e íons de alcanolamônio quaternizados. Os cátions de organoamônio preferenciais são aqueles que são não cíclicos ou aqueles que não contêm um grupo cíclico como um substituinte. Desses, aqueles que contêm pelo menos dois grupos metila como substituintes são especialmente preferenciais. Exemplos de cátions preferenciais incluem, sem limitação DEDMA, ETMA, HM e misturas dos mesmos. A razão de R para (Al+E) é representada por "r" que varia de 0,05 a 5. O valor de "p" que é a valência média ponderada de R varia de 1 a 2. A razão de Si para (Al+E) é representada por "y" que varia de 6,5 a 35. E é um elemento que é coordenado de modo tetraedro, está presente na armação e é selecionado a partir do grupo que consiste em gálio, ferro, cromo, índio e boro. A fração de mol de E é representada por "x" e tem um valor de 0 a 0,5, enquanto "z" é a razão de mol de O para (Al+E) e é fornecida pela equação
[0020] As zeólitas UZM-8 podem ser preparadas com o uso tanto de cátions de organoamônio e cátions terrosos álcali e/ou alcalino como agentes de direcionamento de estrutura. Conforme no caso livre de álcali acima, os mesmos cátions de organoamônio podem ser usados aqui. Os cátions terrosos álcali ou alcalinos são observados acelerarem a cristalização de UZM-8, normalmente quando presentes em quantidades menores do que 0,05 M+/Si. Para os sistemas contendo metal terroso álcali e/ou alcalino, a zeólita cristalina microporosa (UZM-8) tem uma composição na forma assim sintetizada e em uma base anidra expressa pela fórmula empírica:
em que M é pelo menos um cátion trocável e é selecionado a partir do grupo que consiste em metais terrosos álcali e alcalinos. Exemplos específicos dos cátions M incluem, mas não se limitam a, lítio, sódio, potássio, rubídio, césio, cálcio, estrôncio, bário e misturas dos mesmos. Os cátions R preferenciais incluem, sem limitação, DEDMA, ETMA, HM e misturas dos mesmos. O valor de "m" que é a razão de M para (Al+E) varia de 0,01 a 2. O valor de "n"que é a valência média ponderada de M varia de 1 a 2. A razão de R para (Al+E) é representada por "r"que varia de 0,05 a 5. O valor de "p"que é a valência média ponderada de R varia de 1 a 2. A razão de Si para (Al+E) é representada por "y"que varia de 6,5 a 35. E é um elemento que é coordenado de modo tetraedro, está presente na armação e é selecionado a partir do grupo que consiste em gálio, ferro, cromo, índio e boro. A fração de mol de E é representada por "x" e tem um valor de 0 a 0,5, enquanto "z" é a razão de mol de O para (Al+E) e é fornecida pela equação
em que M é apenas um metal, então, a valência média ponderada é a valência daquele um metal, isto é +1 ou +2. Entretanto, quando mais do que um metal M estiver presente, a quantidade total de
[0021] De modo similar, quando apenas um cátion orgânico R estiver presente, a valência média ponderada é a valência do único cátion R, isto é, +1 ou +2. Quando mais do que um cátion R estiver presente, a quantidade total de R é fornecida pela equação.
[0022] As zeólitas cristalinas microporosas usadas no processo descrito no presente documento são preparadas por uma cristalização hidrotérmica de uma mistura de reação preparada combinando-se fontes reativas de R, alumínio, silício e, opcionalmente, M e E. As fontes de alumínio incluem, mas sem limitação, alcóxidos de alumínio, aluminas precipitadas, metal de alumínio, aluminato de sódio, aluminatos organoamônios, sais de alumínio e sols de alumina. Exemplos específicos de alcóxidos de alumínio incluem, mas sem limitação, orto sec-butóxido de alumínio e orto isopropóxido de alumínio. As fontes de sílica incluem, mas sem limitação tetraetilortosilicato, sílica coloidal, sílica precipitada, silicatos de álcali e silicatos de organoamônio. Um reagente especial que consiste em uma solução de aluminosilicato de organoamônio também pode servir como a fonte simultânea de Al, Si e R. As fontes dos elementos E incluem, mas sem limitação boratos de álcali, ácido bórico, oxihidróxido de gálio precipitado, sulfato de gálio, sulfato férrico, cloreto férrico, nitrato de cromo e cloreto de índio. As fontes dos metais M incluem os sais de haleto, sais de nitrato, sais de acetato e hidróxidos dos respectivos metais terrosos álcali ou alcalino. R pode ser introduzido como um cátion de organoamônio ou uma amina. Quando R é um cátion de amónio quaternário ou um cátion de alcanolamônio quaternizado, as fontes incluem, mas sem limitação, compostos de hidróxido, cloreto, brometo, iodeto e fluoreto. Exemplos específicos incluem, sem limitação, hidróxido de DEDMA, hidróxido de ETMA, hidróxido de tetrametilamônio, hidróxido de tetraetilamônio, brometo de hexametônio, hidróxido de tetrapropilamônio, hidróxido metiltrietilamônio, cloreto de tetrametilamônio e cloreto de colina. R também pode ser introduzido como uma amina, diamina, ou alcanolamina que hidrolisa subsequentemente para formar um cátion organoamônio. Exemplos não limitantes específicos são N,N,N',N'-tetrametil-l,6-hexanodiamina, trietilamina e trietanolamina. As fontes preferenciais de R, sem limitação, são ETMAOH, DEDMAOH e diidróxido de hexametônio (HM(0H)2).
[0023] A mistura de reação que contém fontes reativas dos componentes desejados pode ser descrita em termos de razões molares dos óxidos pela fórmula:
em que "a" varia de 0 a 25, "b" varia de 1,5 a 80, "c" varia de 0 a 1,0, "d" varia de 10 a 100, e "e"varia de 100 a 15.000. Se os alcóxidos forem usados, é preferencial incluir uma etapa de destilação ou de evaporação para remover os produtos de hidrólise de álcool. A mistura de reação é agora reagida a uma temperatura de 85°C. a 225°C. (185 a 437°F.) e, preferencialmente, de 125°C. a 150°C. (257 a 302°F.) durante um período de 1 dia a 28 dias e, preferencialmente, durante um tempo de 5 dias a 14 dias em um vaso de reação vedado sob pressão autógena. Após a cristalização estar concluída, o produto sólido é isolado da mistura heterogênea por meios tais como filtração ou centrifugação e, então, lavado com água deionizada e seco em ar à temperatura ambiente até 100°C. (212°F.).
[0024] A zeólita de aluminosilicato UZM-8, que é obtida a partir do processo descrito acima, é distinguida por um padrão de difração de raios x, que tem pelo menos os espaçamentos d e intensidades relativas estabelecidas na Tabela A abaixo.
[0025] As composições UZM-8 são estáveis a pelo menos 600°C. (1.112°F.) (e normalmente pelo menos 700°C. (1.292°F.)). As linhas de difração características associadas com típicas amostras de UZM-8 calcinadas são mostradas abaixo na Tabela B. A forma assim sintetizada de UZM-8 é expansível com cátions orgânicos, indicando uma estrutura em camada. Tabela B ESPAÇAMENTOS d E INTENSIDADE RELATIVA PARA UZM-8
[0026] Um aspecto da síntese de UZM-8 que contribui para algumas de suas propriedades únicas é que pode ser sintetizada a partir de uma solução homogênea. Nessa química, precursores de aluminosilicato solúveis condensam durante a digestão para formar cristalitos extremamente pequenos que têm uma área de superfície externa grande e trajetórias de difusão pequenas dentro dos poros dos cristalitos. Isso pode afetar tanto propriedades de adsorção quanto catalíticas do material.
[0027] Assim sintetizado, o material de UZM-8 conterá alguns dos cátions que equilibram a carga em seus poros. No caso de sínteses de misturas de reação contendo metal terroso álcali ou alcalino, alguns desses cátions podem ser cátions trocáveis que podem ser trocados por outros cátions. No caso de cátions de organoamônio, os mesmos podem ser removidos por aquecimento sob condições controladas. Nos casos em que UZM-8 é preparado em um sistema livre de álcali, os cátions de organoamônio são melhor removidos por calcinação controlada, gerando, desse modo, a forma de ácido da zeólita sem quaisquer etapas de troca iônica intervenientes. As condições de calcinação controladas incluem as condições de calcinação descritas no presente documento abaixo para o catalisador de compósito, e pode ser, por vezes, desejável realizar a calcinação controlada da zeólita após a zeólita ter sido combinada com um ligante. Por outro lado, pode ser, por vezes, possível remover uma porção do organoamônio por meio de troca iônica. Em um caso especial de troca iônica, a forma de amónio de UZM-8 pode ser gerada por meio de calcinação da forma de organoamônio de UZM-8 em uma atmosfera de amónia.
[0028] O catalisador usado no processo descrito no presente documento contém preferencialmente UZM-8 calcinado. A calcinação de efeitos de UZM-8 assim sintetizada muda tal como no padrão de difração de raios x. A zeólita UZM-8 usada no catalisador usado no processo descrito no presente documento contém preferencialmente menos do que 0,1% em peso, mais preferencialmente menos do que 0,05% em peso e, ainda mais preferencialmente, menos do que 0,02% em peso de metais terrosos álcali e alcalinos. Os metais terrosos álcali ou alcalino podem ser removidos da UZM- 8 assim sintetizada ou UZM-8 assim sintetizada calcinada antes de formular a zeólita nos catalisadores. Os metais terrosos álcali ou o álcali também podem ser removidos após a UZM-8 assim sintetizada ou calcinados sendo que a zeólita UZM-8 assim sintetizada é formulada no catalisador e calcinada. A remoção de elementos terrosos álcali ou alcalino é realizada com o uso de troca de amónio com o uso de soluções de 0,1 a 20% em peso de sais de amónio a temperaturas na faixa de 20 a 95°C.
[0029] Para uso no processo descrito no presente documento, a zeólita é preferencialmente misturada com um ligante para formação conveniente de partículas de catalisador em uma proporção de 1 a 100% em massa de zeólita e 0 a 99% em massa de ligante, sendo que a zeólita compreende preferencialmente de 2 a 50% em massa do compósito. O ligante deve ser preferencialmente poroso, ter uma área de superfície de 5 a 800 m2/g, e ser relativamente refratário às condições utilizadas no processo de conversão de hidrocarboneto. Exemplos não limitantes de ligantes são aluminas, titânia, zircônia, óxido de zinco, magnésia, boria, sílica-alumina, sílica-magnesia, cromia-alumina, alumina-boria, sílica-zircônia, etc.; sílica, sílica gel e argilas. Os ligantes preferenciais são sílica amorfa e alumina, incluindo gama-, eta- e teta-alumina, sendo que gama- e eta-alumina são especialmente preferenciais.
[0030] A zeólita com ou sem um ligante pode ser formada em vários formatos tais como pílulas, péletes, extrudados, esferas, etc. formatos preferenciais são extrudados e esferas. Extrudados são preparados por meios convencionais que envolvem misturar zeólita tanto antes ou após adicionar componentes metálicos, com o ligante e um agente peptizante adequado para formar uma massa homogênea ou pasta espessa que tem o teor de umidade correto para permitir a formação de extrudados com integridade aceitável para tolerar calcinação direta. A massa é, então, extrudada através de uma matriz para gerar o extrudado conformado. Uma multiplicidade de diferentes formatos de extrudado são possíveis, incluindo, mas sem limitação, cilindros, folha de trevo, haltere e polilobatos simétricos e assimétricos. Também está dentro do escopo dessa invenção que os extrudados podem ser conformados adicionalmente para qualquer forma desejada, tais como esferas, por qualquer meio conhecido na técnica.
[0031] As esferas podem ser preparadas pelo método de gotejamento de óleo bem conhecido que é descrito na Patente U.S. n2 2.620.314, que é incorporada neste documento a título de referência em sua totalidade. O método envolve verter uma mistura de zeólita e, por exemplo, alumina sol e agente de gelificante em um banho de óleo mantido a temperaturas elevadas. As gotículas da mistura permanecem no banho de óleo até as mesmas se assentarem e formarem esferas de hidrogel. As esferas são, então, continuamente retiradas do banho de óleo e tipicamente submetidas a tratamentos de envelhecimento específicos em óleo e uma solução amoniacal para aperfeiçoar adicionalmente suas características físicas. As partículas envelhecidas e gelificadas resultantes são, então, lavadas e secas a uma temperatura relativamente baixa de 50 a 200°C. (122 a 392°F.) e submetidas a um procedimento de calcinação a uma temperatura de 450 a 700°C. (842 a 1.292°F.) durante um período de 1 a 20 horas. Esse tratamento efetua conversão do hidrogel para a matriz de alumina correspondente.
[0032] O compósito de catalisador é seco a uma temperatura de 100° a 320°C. (212 a 608°F.) durante um período de 2 a 24 ou mais horas e, normalmente, calcinado a uma temperatura de 400° a 650°C. (752 a 1202°F.) em uma atmosfera de ar durante um período de 1 a 20 horas. A calcinação no ar pode ser precedida aquecendo-se o compósito de catalisador em nitrogênio para a faixa de temperatura para calcinação e mantendo o compósito de catalisador nessa faixa de temperatura de 1 a 10 horas. Um compósito de catalisador usado no processo descrito no presente documento tem preferencialmente um padrão de difração de raio z que tem pelo menos os espaçamentos d e intensidades relativas estabelecidas na tabela B.
[0033] O ligante usado no compósito de catalisador para o processo descrito no presente documento contém preferencialmente menos metais terrosos álcali e alcalinos do que a zeólita UZM-8 usada no compósito de catalisador e, mais preferencialmente, contém poucos ou nenhum metal terroso álcali e alcalino. Portanto, o compósito de catalisador tem um teor de metais terrosos álcali e alcalino de menos do que aquele da zeólita UZM-8 usada na formação do compósito de catalisador, devido ao ligante diminuir de modo eficaz o teor de metais terrosos álcali e alcalino do compósito de catalisador como um todo.
[0034] A etapa de troca iônica pode ser seguida por uma etapa de lavagem de água opcional e múltiplas etapas de troca iônica podem ser usadas para obter a quantidade desejado de metais terrosos álcali e alcalino no catalisador de alquilação aromático. Em uma modalidade, o catalisador de alquilação aromático contém menos do que 0,1% em massa, preferencialmente menos do que 0,05% em massa e, mais preferencialmente, menos do que 0,02% em massa de metais terrosos álcali e alcalino em um óxido metálico, por exemplo, Na2O, base livre volátil. A lavagem de água após a troca iônica é bem conhecida. As condições adequadas para a etapa de lavagem de água opcional incluem uma razão em peso de água para catalisador na faixa de 1:1 a 10:1 e uma temperatura na faixa de 15°C a 100°C. O tempo de contato de água/catalisador variará conforme é conhecido na técnica com o equipamento e o tipo de contato, por exemplo, fluxo através de leito fixo, fluxos de contracorrente e contato e decantação. O catalisador de íon trocado pode ser opcionalmente seco antes da etapa de calcinação final. As condições de secagem adequadas incluem uma temperatura de 100°C a 320°C durante um período de 1 a 24 ou mais horas. Essa etapa de secagem opcional pode ser conduzida no ar ou em uma atmosfera inerte tal como nitrogênio.
[0035] O catalisador de íon trocado é aquecido em uma etapa de calcinação final em que o teor de nitrogênio do catalisador pode ser controlado para produzir o catalisador de alquilação aromático que tem uma razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita (N/Alz) de pelo menos 0,01. Em uma modalidade, a razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita do catalisador varia de 0,01 a 0,040. A razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita é calculada a partir da massa de nitrogênio no catalisador de alquilação aromático conforme determinado pelo método ASTM 5291 e a massa total (armação e não armação) de alumínio na zeólita UZM-8 no catalisador. Desse modo, a massa de alumínio de zeólita é determinada pelo teor de alumínio da zeólita conforme medido por espectroscopia de emissão atômica de plasma acoplado indutivamente - (ICP-AES) e a percentagem de peso de zeólita no catalisador. A menos que observado de outra maneira, os métodos analíticos usados no presente documento tais como ASTM 5291 são disponíveis a partir de ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA, USA.
[0036] Na etapa de calcinação final, o catalisador de íon trocado pode ser aquecido a condições que incluem uma temperatura de 450°C a 650°C durante um período de 10 minutos a 20 horas para produzir o catalisador de alquilação aromático. Em uma modalidade, as condições de calcinação finais incluem uma temperatura de 500°C a 650°C durante um período de 10 minutos a 10 horas; e o período pode ser de 10 minutos a 5 horas. Em uma modalidade, a etapa de calcinação final é conduzida a uma pressão de 69 kPa(a) a 138 kPa(a) (10 a 20 psia). A atmosfera de etapa de calcinação final pode ser inerte, tal como nitrogênio. Em outra modalidade, a atmosfera de etapa de calcinação final pode compreender oxigênio, por exemplo, de 1 a 21% de mol de oxigênio; a atmosfera pode ser ar. Outros constituintes tais como vapor de água e/ou amónia também podem estar presentes na atmosfera de etapa de calcinação final. A etapa de calcinação final pode ser conduzida em uma variedade de equipamento de batelada e/ou contínuo conforme é conhecido na técnica tais como fornos de caixa, fornos de correia e estufas giratórias. As condições da etapa de calcinação final podem ser iguais ou diferentes das condições da primeira etapa de calcinação.
[0037] As condições de calcinação finais são ajustadas conforme necessário para obter o nível de nitrogênio no catalisador de alquilação aromático que resultará na razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita desejada. As condições de calcinação finais precisas podem variar com número, tipo e condições das etapas de processamento anteriores empregadas e com o equipamento e condições específicas, tais como a atmosfera e taxas de aquecimento e resfriamento, usadas para realizar a etapa de calcinação final. Em geral, os ajustes para a temperatura e tempo de etapa de calcinação final à temperatura fornecem a maior mudança no teor de nitrogênio e N/Alz do catalisador de alquilação aromático produzido. Por exemplo, com outras variáveis mantidas constantes, o teor de nitrogênio do catalisador aumentará à medida que o tempo de calcinação e/ou temperatura são diminuídos. Em geral, as condições de calcinação que são menos severas, isto é, que causam menos desaluminação de zeólita resultarão em catalisadores com maiores teores de nitrogênio.
[0038] O processo descrito no presente documento pode ser esperado ser aplicável geralmente para a alquilação de um substrato de alquilação com um agente de alquilação. O processo descrito no presente documento é aplicável mais especificamente à produção de um aromático de alquila por alquilação de um aromático de alimentação com uma olefina de alimentação. Embora o benzeno seja o principal aromático de alimentação de interesse, aromáticos de alimentação tais como benzenos substituídos por alquila, sistemas de anel condensado geralmente, e derivados alquilatados dos mesmos podem ser usados. Exemplos de tais aromáticos de alimentação são tolueno, etilbenzeno, propilbenzeno e similares; xileno, mesitileno, metiletilbenzeno e similares; naftaleno, antraceno, fenantreno, metilnaftaleno, dimetil-naftaleno e tetralina. Mais do que um aromático de alimentação pode ser usado. O aromático de alimentação pode ser introduzido em um leito de catalisador de alquilação em uma ou mais comentes de alimentação aromática. Cada corrente de alimentação aromática pode conter um ou mais aromáticos de alimentação. Além do aromático (ou aromáticos) de alimentação, uma corrente de alimentação aromática pode conter não aromáticos, incluindo, mas sem limitação, hidrocarbonetos cíclicos saturados e insaturados que têm o mesmo, um a mais, ou um a menos, o número de átomos de carbono como o aromático de alimentação. Por exemplo, uma corrente de alimentação aromática que contém benzeno também pode conter ciclohexano, cicloheptano, ciclohexenos ou cicloheptenos, bem como versões metiladas de qualquer um desses hidrocarbonetos, ou misturas dos mesmos. A concentração de cada aromático de alimentação em cada corrente de alimentação aromática pode variar de 0,01 a 100% em peso
[0039] As olefinas de alimentação que contêm de 2 a 6 átomos de carbono são os principais agentes alquilantes contemplados para o processo descrito no presente documento. Exemplos de tais olefinas de alimentação incluem olefinas C2-C4, a saber etileno, propileno, buteno-1, cis-buteno-2, trans-buteno-2 e iso-buteno. Entretanto, as olefinas de alimentação que têm de 2 a 20 átomos de carbono podem ser usadas de modo eficaz no processo descrito no presente documento. Mais do que uma olefina de alimentação pode ser usada. A olefina de alimentação pode ser introduzida em um leito de catalisador de alquilação em uma ou mais correntes de alimentação olefínicas. Cada corrente de alimentação olefínica pode conter uma ou mais olefinas de alimentação. Além da(s) olefina(s) de alimentação, uma corrente de alimentação olefínica pode conter não olefinas, tais como parafinas que têm o mesmo número de átomos de carbono que a olefina. Por exemplo, uma corrente de alimentação olefínica que contém propileno também pode conter propano, enquanto uma corrente de alimentação olefínica que contém etileno também pode conter etano. A concentração de cada olefina de alimentação em cada corrente de alimentação olefínica pode variar de 0,01 a 100% em peso.
[0040] Os processos de conversão de hidrocarboneto mais amplamente praticados aos quais a presente invenção é aplicável são a alquilação catalítica de benzeno com etileno para produzir etilbenzeno, a alquilação catalítica de benzeno com propileno para produzir cumeno, e a alquilação catalítica de benzeno com buteno para produzir butilbenzeno. Embora a discussão no presente documento da presente invenção se refira a um sistema de reação de cumeno catalítico, a discussão é também em referência a sua aplicação a um sistema de reação de etilbenzeno catalítica. Não é pretendido que esta discussão limite o escopo da presente invenção conforme estabelecido nas reivindicações.
[0041] Ao praticar o processo descrito no presente documento, uma porção do efluente da zona de reação de alquilação é reintroduzida na zona de reação de alquilação. A menos que observado de outra maneira neste relatório descritivo, o termo "porção", ao descrever uma corrente de processo, se refere tanto a uma porção de alíquota da corrente ou uma fração dissimilar da corrente que tem uma composição diferente da corrente total a partir da qual a mesma foi derivada. Uma porção de alíquota da corrente é uma porção da corrente que tem essencialmente a mesma composição que a corrente a partir da qual a mesma foi derivada. As razões do efluente para alimentações frescas combinadas variam de 0,5 a 20 e, preferencialmente, de 1,0 a 10 em uma base por peso. A alquilação é realizada preferencialmente tanto em fase líquida ou misturada. Consequentemente, a pressão de reação precisa ser alta o suficiente para garantir pelo menos uma fase líquida parcial. Quando o etileno é a olefina, a faixa de pressão para as reações é normalmente de 1.379 a 6.985 kPa(g) (200 a 1.000 psi(g)), mais comumente de 2.069 a 4.137 kPa(g) (300 a 600 psi(g)), e ainda mais comumente de 3.103 a 4.137 kPa(g) (450 a 600 psi(g)). Preferencialmente, as condições de reação são suficientes para manter benzeno em uma fase líquida e são condições supercríticas para etileno. A pressão não é uma variável crítica no sucesso do processo descrito no presente documento, entretanto, e o único critério é que a pressão seja alta o suficiente para garantir pelo menos fase líquida parcial. Para olefinas diferentes de etileno, o processo descrito no presente documento pode ser praticado geralmente em uma pressão de 345 a 6.985 kPa(g) (50 a 1.000 psi(g)).
[0042] A velocidade espacial horária ponderai (WHSV) da olefina de alimentação pode variar de 0,01 a 8,0 hr-1. Conforme usado no presente documento, a velocidade espacial horária ponderai de um componente significa a taxa de fluxo de peso do componente por hora dividida pelo peso de catalisador, em que a taxa de fluxo de peso do componente por hora e o peso de catalisador são nas mesmas unidades de peso. A WHSV de aromáticos, incluindo benzeno e um polialquilaromático que tem pelo menos dois grupos C2+, se houver, é geralmente de 0,3 a 480 hr-1. Em uma modalidade preferencial, em que o aromático de polialquila é um dietilbenzeno ou um trietilbenzeno, a razão molar de benzeno por etileno é de 1.5:1 a 6:1, a WHSV de etileno é de 0,1 a 6,0 hr-1, e a WHSV de aromáticos incluindo benzeno e os polietilbenzenos é de 0,5 a 70 hr-1.
[0043] UZM-8 assim sintetizada de razão molar de Si/AE de 20 é preparada conforme o método a seguir. Em um béquer grande, 160,16 gramas de hidróxido de dietildimetilamônio é adicionado a 1006,69 gramas de água deionizada, seguido de 2,79 gramas de 50% em peso de solução de NaOH. Em seguida, 51,48 gramas de aluminato de sódio líquido é adicionado lentamente e agitado durante 20 minutos. Então, 178,89 gramas de SiCE (vendido em comércio como Ultrasil) é lentamente adicionado ao gel e agitado durante 20 minutos. Em seguida, 24 gramas de semente de UZM-8 é adicionado ao gel, e agitado durante um adicional de 20 minutos. O gel é, então, transferido para um reator agitado de 2 litros e aquecido a 160°C em 2 horas e, subsequentemente, cristalizado durante 115 horas. Após a digestão, o material é filtrado e lavado com água deionizada e seco a 100° C. A análise de XRD (Difração de Raios X) do material resultante mostra UZM-8 puro. A análise elementar por espectroscopia de emissão atômica -plasma acoplado indutivamente (ICP-AES) mostra uma razão molar SÍ/A12 de 20.
[0044] O Exemplo 1 é um exemplo comparativo que é produzido de 70% em peso de UZM-8 e 30% em peso de alumina. Ao preparar o catalisador, a UZM-8 assim sintetizada é primeiro misturada e moída com HNO3 peptizada Catapal C alumina (feita com o uso de uma razão de peso de HNO3 para alumina de 0,17) para alcançar consistência de massa para ser prontamente extrudada em péletes de um formato cilíndrico de 1/16” de diâmetro. O extrudado foi calcinado a 600°C em ar fluente durante uma hora. O catalisador calcinado foi, então, submetido à troca iônica de amónio para remover sódio com o uso de 10% em peso de solução de nitrato de amónio a uma dosagem de 1 grama de nitrato de amónio por grama de catalisador calcinado a 60°C.
[0045] O Exemplo 2 é também um exemplo comparativo que é produzido do mesmo modo conforme o exemplo 1 com a exceção de que o mesmo contém 50% em peso de UZM-8 e 50% em peso de alumina em um formato trilobado de 1/16” de circunferência.
[0046] Os exemplos 3 e 4 representam aqueles usados nesta invenção, e contêm 30 e 12% em peso de zeólita UZM-8, respectivamente, com o saldo sendo alumina em um formato trilobado de 1/16” de circunferência.
[0047] Para testar o desempenho de catalisador, 25 gramas de catalisador foi misturada com areia quartzo para preencher os espaços vazios intersticiais para garantir distribuição de fluxo apropriada antes de ser carregado em um reator de aço padrão de 7/8” ID. O catalisador foi seco com benzeno fluente pré-tratado com o uso de secador 3A a 200°C durante 12 horas. Após a secagem, o benzeno reciclado foi introduzido seguido de propileno. A razão molar de benzeno para propileno para o teste foi alvejada a 2,0, com uma razão de efluente de produto para alimentação fresca combinada de 7,4 em uma base por peso, velocidade espacial horária ponderai de propileno de 1,04 hr-1, uma temperatura de entrada de 115°C, e uma pressão de saída de 3.549 kPa (500 psig). O efluente de produto foi monitorado por GC on-line. O desempenho de exemplos de catalisador 1 a 4 é resumido na tabela a seguir. A atividade de catalisador medida por conversões de olefina através do reator é consistentemente próxima a 100% e não mostra indicação de atividade reduzida com teores de zeólita reduzidos de 70 a 2% em peso. Além disso, a seletividade de produto alquilatado total é consistentemente próxima a 100%, até mesmo a teores de zeólita muito baixos sob condições de processo muito severas, mas econômicas de uma razão molar de benzeno para olefina de 2.0 e uma temperatura de entrada de 115°C.
[0048] A atividade de catalisador medida pelo tamanho da zona ativa é resumida na Figura 1. É inesperado constatar que o tamanho da zona ativa que vai de 70 a 7% em peso de zeólita permanece relativamente constante e a variabilidade está dentro da reprodutibilidade de localizações de leito de catalisador. Além disso, a seletividade alquilada total é mantida a 99,7% ou maior com teores de zeólita decrescentes, e a seletividade de mono-alquilado aumenta de 80 a 84%.
[0049] Embora o que vem a seguir seja descrito em conjunto com modalidades específicas, será entendido que esta descrição é destinada a ilustrar e não limitar o escopo da descrição anterior e as reivindicações anexas.
[0050] Uma primeira modalidade da invenção é um método para alquilação de carga de alimentação que compreende colocar a carga de alimentação que compreende pelo menos um composto aromático alquilatável e um agente alquilante em contato com uma primeira composição de catalisador alquilante sob condições alquilantes, sendo que a primeira composição de catalisador alquilante compreende zeólita UZM-8, nitrogênio e um ligante, a primeira composição de catalisador alquilante tem menos do que 20 a 30% em peso de zeólita UZM-8, e o catalisador tem uma razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita de entre 0,01 a 0,040; em que uma seletividade alquilada total em uma temperatura e uma razão molar de composto aromático alquilatável para agente alquilante é maior do que 99,0%. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que a primeira composição de catalisador alquilante tem menos do que 25% em peso de zeólita UZM-8. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que a primeira composição de catalisador alquilante tem 20% em peso de zeólita UZM-8. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que a razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita é maior do que 0,01. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo que compreende adicionalmente colocar a carga de alimentação em contato com pelo menos uma composição de catalisador adicional antes de colocar a carga de alimentação em contato com a primeira composição de catalisador alquilante, sendo que a pelo menos uma composição de catalisador adicional tem a capacidade de reagir com um ou mais dentre nitrogênio, espécies oxigenadas, enxofre ou metais, para reduzir um nível de nitrogênio, oxigênio, enxofre ou metais na carga de alimentação. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo que compreende adicionalmente colocar a carga de alimentação em contato com uma segunda composição de catalisador alquilante após colocar a carga de alimentação em contato com a primeira composição de catalisador alquilante, a segunda composição de catalisador alquilante compreende uma zeólita e um ligante, a segunda composição de catalisador alquilante tem mais do que 50% em peso de zeólita. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que as condições alquilantes incluem uma temperatura de 90°C a 230°C, uma pressão de 1,3 MPa a 4,8 MPa, uma razão molar de composto aromático alquilatável para agente alquilante de 1 a 3, e uma velocidade espacial mássica horária de alimentação com base no agente alquilante de 0,5 a 10 hr-1. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que o composto aromático alquilatável é benzeno, o agente alquilante é propileno e a conversão de propileno é maior do que 95%. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que o composto aromático alquilatável é benzeno, o agente alquilante é propileno e a conversão de propileno é maior do que 97%. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que o composto aromático alquilatável é benzeno, o agente alquilante é etileno e a conversão de etileno é maior do que 95%. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que o composto aromático alquilatável é benzeno, o agente alquilante é etileno e a conversão de etileno é maior do que 97%. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que o composto aromático alquilatável é benzeno, o agente alquilante é buteno e a conversão de buteno é maior do que 95%. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que o composto aromático alquilatável é benzeno, o agente alquilante é buteno e a conversão de buteno é maior do que 97%. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a primeira modalidade nesse parágrafo em que uma zona ativa em um leito de catalisador que contém o primeiro catalisador alquilante não é mais do que 50% de um comprimento total do leito de catalisador.
[0051] Uma segunda modalidade da invenção é um método para alquilação de carga de alimentação que compreende colocar a carga de alimentação que compreende pelo menos um composto aromático alquilatável e um agente alquilante em contato com pelo menos uma composição de catalisador adicional, sendo que a pelo menos uma composição de catalisador adicional tem a capacidade de reagir com um ou mais dentre nitrogênio, oxigênio, enxofre ou metais, formar uma carga de alimentação que tem um nível reduzido de nitrogênio, oxigênio, enxofre ou metais; colocar a carga de alimentação em contato com o nível reduzido de nitrogênio, oxigênio, enxofre ou metais com uma primeira composição de catalisador alquilante sob condições alquilantes, a primeira composição de catalisador alquilante compreende zeólita UZM-8 e um ligante, a primeira composição de catalisador alquilante tem menos do que 15% em peso de zeólita UZM-8; em que uma seletividade alquilada total a uma temperatura e uma razão molar de composto aromático alquilatável para agente alquilante é maior do que 99,0%. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a segunda modalidade nesse parágrafo em que a primeira composição de catalisador alquilante tem 2% em peso a 10% em peso de zeólita UZM-8. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a segunda modalidade nesse parágrafo que compreende adicionalmente colocar a carga de alimentação em contato com uma segunda composição de catalisador alquilante após colocar a carga de alimentação em contato com a primeira composição de catalisador alquilante, sendo que a segunda composição de catalisador alquilante compreende uma zeólita e um ligante, a segunda composição de catalisador alquilante tem mais do que 50% em peso de zeólita. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a segunda modalidade nesse parágrafo em que as condições alquilantes incluem uma temperatura de 90°C a 230°C, uma pressão de 1,3 MPa a 4,8 MPa, uma razão molar de composto aromático alquilatável para agente alquilante de 1 a 3, e uma velocidade espacial mássica horária de alimentação com base no agente alquilante de 0,5 a 10 hr-1. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a segunda modalidade nesse parágrafo em que o composto aromático alquilatável é benzeno, o agente alquilante é propileno, etileno ou buteno e o propileno, etileno ou conversão buteno é maior do que 95%. Uma modalidade da invenção é uma, qualquer ou todas as modalidades anteriores nesse parágrafo até a segunda modalidade nesse parágrafo em que uma zona ativa em um leito de catalisador que contém o primeiro catalisador alquilante não é mais do que 50% de um comprimento total do leito de catalisador.
[0052] Sem elaboração adicional, acredita-se que, com o uso da descrição anterior uma pessoa versada na técnica possa utilizar a presente invenção em sua extensão total e facilmente verificar as características essenciais desta invenção, sem se afastar do espírito e escopo da mesma, para realizar várias mudanças e modificações da invenção e adaptar a mesma a vários usos e condições. As modalidades específicas preferenciais antecedentes devem, portanto, ser interpretadas como meramente ilustrativas, e não limitantes do restante da descrição de modo algum, e que a mesma é destinada a abranger várias modificações e disposições equivalentes incluídas dentro do escopo das reivindicações anexas.
[0053] Em relação ao que foi dito anteriormente, todas as temperaturas são estabelecidas em graus Celsius e todas as partes e percentagens são em peso, a menos que indicado de outra maneira.
[0054] Embora pelo menos uma modalidade exemplificativa tenha sido apresentada na descrição detalhada anterior da invenção, deve ser reconhecido que um vasto número de variações existe. Dev ser reconhecido também que a modalidade exemplificativa ou modalidades exemplificativas são apenas exemplos, e não são destinadas a limitar o escopo, aplicabilidade ou configuração da invenção de modo algum. Em vez disso, a descrição detalhada anterior fornecerá àqueles versados na técnica um roteiro conveniente para implantar uma modalidade exemplificativa da invenção. Entende-se que várias mudanças podem ser feitas na função e disposição de elementos descritos em uma modalidade exemplificativa sem se afastar do escopo da invenção conforme estabelecido nas reivindicações anexas.
Claims (9)
1. Método para alquilação de carga de alimentação, compreendendo: colocar a carga de alimentação que compreende pelo menos um composto aromático alquilatável e um agente alquilante em contato com uma primeira composição de catalisador alquilante sob condições alquilantes, caracterizadopelo fato de que: a primeira composição de catalisador alquilante compreende zeólita UZM-8, nitrogênio, e um ligante, a primeira composição de catalisador alquilante tem pelo menos 1 % a 30% em peso de zeólita UZM-8, e o catalisador tem uma razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita entre 0,01 a 0,040; uma seletividade alquilada total em uma temperatura e uma razão molar de composto aromático alquilatável para agente alquilante é maior do que 99,0%; e, o composto aromático alquilatável é benzeno, o agente alquilante é propileno e a conversão de propileno é maior do que 95%.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a primeira composição de catalisador alquilante tem menos do que 25% em peso de zeólita UZM-8.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a primeira composição de catalisador alquilante tem 20% em peso de zeólita UZM-8.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão molar de nitrogênio para alumínio de zeólita é maior do que 0,01.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente colocar a carga de alimentação em contato com pelo menos uma composição de catalisador adicional antes de colocar a carga de alimentação em contato com a primeira composição de catalisador alquilante, sendo que a pelo menos uma composição de catalisador adicional tem a capacidade de reagir com um ou mais dentre nitrogênio, espécies oxigenadas, enxofre ou metais, para reduzir um nível de nitrogênio, oxigênio, enxofre ou metais na carga de alimentação.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente colocar a carga de alimentação em contato com uma segunda composição de catalisador alquilante após colocar a carga de alimentação em contato com a primeira composição de catalisador alquilante, sendo que a segunda composição de catalisador alquilante compreende uma zeólita e um ligante, a segunda composição de catalisador alquilante tem mais do que 50% em peso de zeólita.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as condições alquilantes incluem uma temperatura de 90°C a 230°C, uma pressão de 1,3 MPa a 4,8 MPa, uma razão molar de composto aromático alquilatável para agente alquilante de 1 a 3, e uma velocidade espacial mássica horária de alimentação com base no agente alquilante de 0,5 a 10 hr1.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto aromático alquilatável é benzeno, o agente alquilante é propileno e a conversão de propileno é maior do que 97%.
9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto aromático alquilatável é benzeno, o agente alquilante é etileno, e a conversão de etileno é maior do que 95%.
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