ES2327732T3 - Procedimiento de alquilacion aromatica. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para producir de forma selectiva compuestos aromáticos monoalquilados y una cantidad reducida de compuestos polialquilados, comprendiendo dicho procedimiento poner en contacto una alimentación aromática con un agente alquilante en presencia de un catalizador que comprende un tamiz molecular y al menos un catión metálico presente en una cantidad de al menos 0,5% en peso del catalizador; dicho tamiz molecular se selecciona del grupo consistente en MCM-22, PSH-3, SSZ-25, ERB-1, ITQ-1, ITQ-2, MCM-36, MCM-49 y MCM-56, para producir una cantidad reducida de polialquilados al compararlo con el mismo catalizador pero sin la presencia del catión metálico, seleccionándose dicho catión metálico de los Grupos 1-4 y 7-16 de la Tabla Periódica de Elementos y V, Mo y W; y en el que el catión metálico se selecciona de K, Mg, Ca, Ba, B, Al, Ga, Sn, Zn, Ce, Ti, Zr, V, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Pd, Pt, Cu y Ag.
Description
Procedimiento de alquilación aromática.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de alquilación aromático y, en particular, un
procedimiento de alquilación aromático para la producción de
etilbenceno y cumeno.
El etilbenceno y el cumeno son productos
químicos de valor que se usan a escala industrial para la producción
de monómeros de estireno y la producción conjunta de fenol y
acetona, respectivamente. El etilbenceno se puede producir por una
serie de procedimientos químicos diferentes pero un procedimiento
que ha conseguido un grado significativo de éxito comercial es la
alquilación en fase vapor de benceno con etileno en presencia de un
catalizador de zeolita ácida sólido, tal como ZSM-5.
Ejemplos de tales procedimientos de producción de etilbenceno se
describen en las patentes de Estados Unidos 3.751.504, 4.547.605 y
4.016.218. La patente de Estados Unidos 4.992.606 describe el uso
de MCM-22 en la alquilación de compuestos
aromáticos, tales como benceno, con agentes de alquilación de cadena
corta tales como etileno y propileno.
Más recientemente, se ha dirigido la atención a
procedimientos en fase líquida para producir etilbenceno a partir
de benceno y etileno puesto que los procedimientos en fase líquida
operan a una menor temperatura que sus homólogos en fase vapor y,
por ello, tienden a dar lugar a menores rendimientos de
subproductos. Por ejemplo, la patente de Estados Unidos 4.891.458
describe la síntesis en fase líquida de etilbenceno con zeolita
beta, mientras que la patente de Estados Unidos 5.334.795 describe
el uso de MCM-22 en la síntesis en fase líquida de
etilbenceno.
Sin embargo, los procedimientos existentes para
producir etilbenceno, producen de forma intrínseca especies
polialquiladas además del producto monoalquilado deseado. Por tanto,
resulta normal transalquilar las especies polialquiladas con
benceno para producir más etilbenceno, bien reciclando las especies
polialquiladas al reactor de alquilación o bien alimentando las
especies polialquiladas a un reactor de transalquilación separado.
La conversión de producto polialquilado de nuevo a producto
monoalquilado es por tanto una etapa adicional que añade
complejidad y coste al procedimiento. Además, las cantidades de
impurezas y subproductos pesados por unidad de monoalquilado
formado son de forma típica mayores en esta etapa de reciclado que
en la etapa principal de alquilación.
Existe una necesidad de un procedimiento que
reduzca la cantidad de polialquilados formados en la conversión
inicial de aromáticos a monoalquilados con un agente de alquilación,
reduciendo de este modo la cantidad de polialquilados que hay que
convertir a monoalquilados y los consiguientes subproductos
intrínsecos a dicho proce-
dimiento.
dimiento.
En un aspecto, la presente invención se refiere
a un procedimiento para producir compuestos aromáticos
monoalquilados que comprende poner en contacto una corriente de
alimentación aromática con un agente de alquilación en presencia de
un catalizador que comprende un tamiz molecular que tiene un patrón
de difracción de rayos X que incluye máximos de espaciado d
12,4\pm0,25, 6,9\pm0,15, 3,57\pm0,07 y 3,42\pm0,07 Angstrom
y al menos un catión metálico seleccionado de los Grupos
1-4 y 7-16 de la Tabla Periódica de
Elementos, estando el catión metálico presente en una cantidad de
al menos 0,5% en peso del catalizador, por lo que se mejora la
selectividad del catalizador para producir monoalquilados con
respecto a polialquilados al compararla con el mismo catalizador
pero sin la presencia del catión metálico.
De forma típica, el catión metálico está
presente en una cantidad que varía de aproximadamente 0,5% a 5,0%
en peso del catalizador.
En una realización, el tamiz molecular se
selecciona de MCM-22, PSH-3,
SSZ-25, ERB-1,
ITQ-1, ITQ-2,
MCM-36, MCM-49 y
MCM-56.
En una realización, el catión metálico se
selecciona de los Grupos 1-4 y 12-16
de la Tabla Periódica de Elementos. En otra realización, el catión
metálico se selecciona de los Grupos 7-11 de la
Tabla Periódica de Elementos.
La corriente de alimentación aromática puede
comprender benceno y el agente de alquilación puede comprender
etileno o propileno.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la producción de un compuesto aromático
monoalquilado en una alta concentración, tal como etilbenceno o
cumeno, haciendo reaccionar una corriente alimento aromática, tal
como benceno, con un agente de alquilación, tal como etileno o
propileno, en presencia de un catalizador de la familia de
MCM-22 que contiene al menos 0,5% en peso de al
menos un catión metálico de los Grupos 1-4 o
7-16 de la Tabla Periódica de Elementos (Nuevas
designaciones IUPAC descritas en CRC Handbook of Chemistry and
Physics, 78th Edition, CRC Press, Boca Raton, Florida (1997)).
El término "aromático", en referencia a los
compuestos alquilables que son útiles en la presente memoria, es
para ser entendido de acuerdo con su alcance reconocido en la
técnica, que incluye compuestos mono- y polinucleares sustituidos
con alquilo y sin sustituir. Los compuestos de carácter aromático
que posean un heteroátomo son útiles también, a condición de que no
actúen como venenos para el catalizador bajo las condiciones de
reacción seleccionadas.
Los hidrocarburos aromáticos adecuados incluyen
benceno, naftaleno, antraceno, naftaceno, perileno, coroneno y
fenantreno, siendo preferido el benceno. De manera general, los
grupos alquilo que pueden estar presentes como sustituyentes en el
compuesto aromático contienen de 1 a aproximadamente 22 átomos de
carbono, y habitualmente de aproximadamente 1 a 8 átomos de carbono,
y más habitualmente de aproximadamente 1 a 4 átomos de carbono.
Los agentes alquilantes que son útiles en el
procedimiento de esta invención incluyen generalmente cualquier
compuesto orgánico alifático o aromático que tiene uno o más grupos
alifáticos alquilantes disponibles capaces de reaccionar con el
compuesto aromático alquilable, por ejemplo con el grupo alquilante
que posee de 1 a 5 átomos de carbono. Los ejemplos de agentes de
alquilación adecuados son olefinas tales como etileno, propileno,
los butenos y los pentenos; alcoholes (que incluyen los
monoalcoholes, dialcoholes, trialcoholes y similares) tales como
metanol, etanol, los propanoles, los butanoles y los pentanoles;
aldehídos, tales como formaldehído, acetaldehído, propionaldehído,
butiraldehído y n-valeraldehído; y haluros de
alquilo tales como cloruro de metilo, cloruro de etilo, los
cloruros de propilo, los cloruros de butilo y los cloruros de
pentilo y similares.
Las mezclas de olefinas ligeras son útiles como
agentes de alquilación en el procedimiento de alquilación de esta
invención. Por consiguiente, las mezclas de etileno, propileno,
butenos y/o pentenos que son los constituyentes principales de
diversas corrientes de refinería, por ejemplo, gas combustible, gas
de purga de plantas productoras de gas, que contiene etileno,
propileno, etc., gas de purga de craqueo de nafta, que contiene
olefinas ligeras, corrientes de propano/propileno provenientes del
craqueo catalítico fluidizado (FCC, en inglés) en refinería, etc.,
son agentes de alquilación útiles en el presente documento. Por
ejemplo, una corriente típica de olefinas ligeras provenientes de
FCC posee la siguiente composición:
Los productos de reacción que se pueden obtener
a partir del procedimiento de la invención incluyen etilbenceno de
la reacción de benceno con etileno, cumeno de la reacción de benceno
con propileno, etiltolueno de la reacción de tolueno con etileno,
cimenos de la reacción de tolueno con propileno, y
sec-butilbenceno de la reacción de benceno y
n-butenos.
El procedimiento de alquilación se realiza de
tal modo que los reaccionantes orgánicos, es decir, el compuesto
aromático alquilable y el agente de alquilación, se ponen en
contacto con un catalizador de alquilación en una zona de reacción
adecuada tal como, por ejemplo, en un reactor de flujo que contiene
un lecho fijo de la composición catalítica, bajo condiciones de
alquilación eficaces. Tales condiciones incluyen una temperatura de
aproximadamente 0ºC a aproximadamente 500ºC, y preferiblemente entre
aproximadamente 50ºC y aproximadamente 350ºC, una presión de
aproximadamente 20 kPa a aproximadamente 25250 kPa (0,2 a 250
atmósferas) por ejemplo, de aproximadamente 500 a aproximadamente
10100 kPa (5 a 100 atmósferas), una relación molar de compuesto
aromático alquilable a agente de alquilación de aproximadamente
0,1:1 a aproximadamente 50:1, por ejemplo, de aproximadamente 0,5:1
a aproximadamente 10:1, y una velocidad espacial horaria ponderal de
la alimentación de entre aproximadamente 0,1 y 500 h^{-1}, por
ejemplo entre 0,5 y 100 h^{-1}.
Los reaccionantes pueden estar bien en la fase
de vapor o bien parcial o completamente en la fase líquida, y
pueden ser puros, es decir, exentos de una mezcla o dilución
intencionada con otro material, o pueden ponerse en contacto con la
composición catalítica de zeolita con la ayuda de gases portadores o
diluyentes tales como, por ejemplo, hidrógeno o nitrógeno.
Cuando se alquila benceno con etileno para
producir etilbenceno, la reacción de alquilación se puede llevar a
cabo en fase líquida en condiciones que incluyen una temperatura de
entre 150º y 316ºC (aproximadamente 300ºC y 600ºF), por ejemplo
entre 205ºC y 260ºC (aproximadamente 400ºF y 500ºF), una presión de
hasta aproximadamente 20875 kPa (200 atmósferas), por ejemplo, de
entre 2860 y 5600 kPa (400 y 800 psig), una velocidad espacial
horaria ponderar de la alimentación de entre aproximadamente 0,1 y
20 hr^{-1}, por ejemplo entre 1 y 6 hr^{-1}, en base a la
alimentación de etileno, y una relación molar del benceno al etileno
en el reactor de alquilación de 1:1 a 30:1, por ejemplo, de
aproximadamente 1:1 a 10:1.
Cuando se alquila benceno con propileno para
producir cumeno, la reacción también puede tener lugar en
condiciones de fase líquida incluyendo una temperatura de hasta
aproximadamente 250ºC, por ejemplo, hasta aproximadamente 150ºC,
por ejemplo, desde aproximadamente 10ºC hasta aproximadamente 125ºC;
una presión de aproximadamente 25250 kPa (250 atmósferas) o
inferior, por ejemplo, de aproximadamente 100 a aproximadamente 3000
kPa (1 a 30 atmósferas); una relación molar de benceno a propileno
de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 30:1, por ejemplo, de
aproximadamente 1:1 a aproximadamente 1:1, y una velocidad espacial
ponderal de la alimentación de aproximadamente 5 hr^{-1} a
aproximadamente 250 hr^{-1}, por ejemplo, de 5 hr^{-1} a 50
hr^{-1}, en base a la alimentación de benceno.
El catalizador de alquilación de la presente
invención es un tamiz molecular cristalino que tiene un patrón de
difracción de rayos X que incluye máximos de espaciado d a
12,4\pm0,25, 6,9\pm0,15, 3,57\pm0,07 y 3,42\pm0,07
Angstrom. Los datos de difracción de rayos X usados para
caracterizar el material de tamiz molecular usado en el catalizador
de la invención se obtienen por técnicas estándar usando el doblete
K-alfa del cobre como radiación incidente y un
difractómetro equipado con un contador de centelleo y un ordenador
asociado como sistema de recogida de datos.
Materiales que tienen el patrón de difracción de
rayos X requerido son denominados algunas veces como tamices
moleculares de la familia MCM-22 e incluyen
MCM-22 (descrito en la patente de Estados Unidos
4.954.325), PSH-3 (descrito en la patente de
Estados Unidos 4.439.409), SSZ-25 (descrito en la
patente de Estados Unidos 4.826.667), ERB-1 se
describe en la patente europea 0293032, TTQ-1 se
describe en la patente de Estados Unidos 6.077.498,
ITQ-2 se describe en la publicación de patente
internacional WO97/17290, MCM-36 (descrito en la
patente de Estados Unidos 5.250.277), MCM-49
(descrito en la patente de Estados Unidos 5.236.575) y
MCM-56 (descrito en la patente de Estados Unidos
5.362.697). El tamiz molecular se puede combinar de una forma
convencional con un óxido aglutinante, tal como alúmina, de forma
tal que el catalizador de alquilación contenga de 2 a 80% en peso
de tamiz.
El catalizador de tamiz molecular empleado en el
procedimiento de la invención se modifica mediante la adición de
uno o más cationes metálicos de los Grupos 1 a 4 y los Grupos 7 a
16 de la Tabla Periódica de Elementos, de modo tal que el
catalizador contenga al menos 0,5% en peso de dicho(s)
catión(es) metálico(s), por ejemplo, de
aproximadamente 0,5% a aproximadamente 5% en peso de
dicho(s) catión(es) metálico(s). En una
realización, el catalizador contiene de aproximadamente 1% a
aproximadamente 4% en peso del(de los) catión(es)
metálico(s).
Se apreciará que el tamiz molecular usado en el
procedimiento de la invención contendrá, cuando se sintetiza
inicialmente, cationes de metales alcalinos además de cualquier
agente director orgánico usado en su síntesis. No obstante, la
cantidad de catión de metal alcalino en el material tal como se ha
sintetizado es normalmente muy pequeña y es significativamente
menor que 0,5% en peso del material de tamiz molecular. De hecho, el
catión de metal alcalino, junto con cualquier agente director
orgánico, se eliminará normalmente del material tal como se
sintetiza por procedimientos bien conocidos en la técnica de modo
que el tamiz molecular puede convertirse a la forma ácida activa.
De acuerdo con la invención, el catión o cationes requeridos de los
Grupos 1 a 4 y los Grupos 7 a 16 se pueden incorporar en la forma
ácida del tamiz molecular en una cantidad en exceso del catión de
metal alcalino presente en el material tal como se ha sintetizado.
Sin embargo, también es posible retener el catión de metal alcalino
presente en el tamiz molecular tal como se ha sintetizado e
incorporar otros cationes de los Grupos 1 a 4 y los Grupos 7 a 16
en una cantidad suficiente para llevar el contenido total de
cationes al valor mínimo de 0,5% en peso del catalizador.
En una realización, el catión metálico se
selecciona de los Grupos 1-4 y
12-16, en cuyo caso, cationes típicos incluyen K,
Mg, Ca, Ba, B, Al, Ga, Sn, Zn, Ce, Ti, Zr, V, Mo y W. En otra
realización, el catión metálico se selecciona de los Grupos
7-11, en cuyo caso cationes típicos incluyen Mn, Re,
Fe, Ru, Co, Pd, Pt, Cu y Ag.
Existe una diversidad de formas de incorporar
los cationes metálicos en el catalizador. Ejemplos bien conocidos en
la técnica incluyen la impregnación por vía húmeda y el intercambio
iónico.
De forma sorprendente, se ha encontrado que
incorporar al menos 0,5% de cationes metálicos en el catalizador de
tamiz molecular de la invención mejora la selectividad del
catalizador para producir monoalquilados con respecto a
polialquilados al compararlo con el mismo catalizador pero sin la
presencia del catión metálico. Si la concentración de catión
metálico es menor que 0,5% en peso, la mayor selectividad a
monoalquilados es difícil de detectar. Por otro lado, aunque el
límite superior en el contenido de catión metálico no es crítico
para la selectividad a monoalquilados, si el contenido de catión
metálico se hace demasiado alto la pérdida de actividad del
catalizador puede ser perjudicial para el rendimiento de la
alquilación.
Aunque el procedimiento de alquilación de la
invención es altamente selectivo hacia la producción de productos
aromáticos monoalquilados, el efluente de la reacción de alquilación
contendrá normalmente algunos productos polialquilados, así como
productos aromáticos de alimentación sin reaccionar y las especies
monoalquiladas deseadas. La alimentación aromática que no ha
reaccionado se recupera normalmente por destilación y se recircula
al reactor de alquilación. Las colas de la destilación de benceno se
destilan adicionalmente para separar el producto monoalquilado de
cualquier producto polialquilado y otros compuestos pesados.
Dependiendo de la cantidad de productos polialquilados presente en
el efluente de reacción de alquilación, puede ser deseable
transalquilar los productos polialquilados con corriente de
alimentación aromática adicional para maximizar la producción de la
especie monoalquilada deseada. Sin embargo, si la relación molar de
alimentación aromática a agente alquilante en la etapa de
alquilación es suficientemente elevada (tal como superior a 5:1),
puede ser posible obviar la necesidad de una etapa de
transalquilación separada. En cualquier caso, la cantidad de
producto polialquilado que requiere transalquilación se reduce de
forma significativa usando el catalizador de la invención al
compararlo con un catalizador convencional sin la adición del catión
metálico.
Cuando los productos polialquilados separados
del efluente del reactor de alquilación se transalquilan con más
corriente aromática, esto se efectúa de forma típica en un reactor
de transalquilación, separado del reactor de alquilación, sobre un
catalizador de transalquilación adecuado, tal como un catalizador de
la familia MCM-22, zeolita beta, zeolita Y o
mordenita. La reacción de transalquilación se lleva a cabo de forma
típica al menos bajo condiciones de fase líquida tales que los
aromáticos polialquilados reaccionan con la alimentación aromática
adicional para producir producto monoalquilado adicional.
Condiciones adecuadas de transalquilación incluyen una temperatura
de 100º a 260ºC, una presión de 1100-5100 kPa (10 a
50 barg), una velocidad espacial horaria ponderal de 1 a 15 sobre
la alimentación total, y una relación en peso de benceno/benceno
polialquilado de 0,5:1 a 6:1.
Cuando los compuestos aromáticos polialquilados
son polietilbencenos y se hacen reaccionar con benceno para
producir etilbenceno, las condiciones de transalquilación incluyen
preferiblemente una temperatura de 220 a 260ºC, una presión de 2100
a 3100 kPa (20 a 30 barg), una velocidad espacial horaria ponderal
de 2 a 10 en base a la alimentación total y una relación en peso de
benceno/PEB de 1:1 a 6:1.
Cuando los compuestos aromáticos polialquilados
son poliisopropilbencenos y se hacen reaccionar con benceno
produciendo cumeno, las condiciones de transalquilación incluyen
preferiblemente una temperatura de 100º a 200ºC, una presión de
2100 a 3100 kPa (20 a 30 barg), una velocidad espacial horaria
ponderal de 1 a 15 en base a la alimentación total y una relación
en peso de benceno/PIPB de 1:1 a 6:1.
El efluente del reactor de transalquilación se
mezcla con el efluente del reactor de alquilación y la corriente
combinada se destila con vapor para separar el producto
monoalquilado deseado.
Los siguientes ejemplos se dan con fines
ilustrativos y no limitan el alcance de la invención:
El primer ejemplo compara los resultados de
impregnación de un catalizador MCM-22 con un ion
metálico elegido de los Grupos 1-4 y
12-16.
Se preparó un catalizador MCM-22
para usar como una comparación de base por extrusión de cristal de
MCM-22 al 65% en peso con alúmina al 35% en peso en
un extrudido de 1,6 mm (1/16 pulgadas). Se cargó un gramo del
catalizador a un reactor de autoclave Parr isotérmico, bien
mezclado, junto con una mezcla de benceno (195 g) y etileno (20 g).
La reacción se llevó a cabo a 220ºC (428ºF) y 3890 kPa (550 psig)
durante 4 horas. Se extrajo una pequeña muestra del producto a
intervalos regulares y se analizó por cromatografía de gases. El
rendimiento del catalizador se valoró por una constante de velocidad
de reacción de segundo orden de actividad cinética en base a la
conversión de etileno y selectividad a etilbenceno a una conversión
de etileno de 100% (mostrado en al Tabla 2).
Se preparó una muestra impregnada tomando una
cantidad medida de una sal que contiene metal (las cantidades que
dependen del ejemplo se dan en la Tabla 1) que se disolvió en
aproximadamente 50 gramos de agua destilada para proporcionar una
solución de pH variable. La solución resultante se usó para
impregnar 50 gramos de muestra nueva de MCM-22
usando un procedimiento de impregnación húmedo. El catalizador
impregnado se secó a 120ºC (250ºF) durante 12 horas en aire seguido
por calcinación a 360º-540ºC (680º-1000ºF) en aire fluyendo durante
4 horas.
\vskip1.000000\baselineskip
Se evaluó un gramo del catalizador final en
cuanto a la alquilación de benceno con etileno según el
procedimiento descrito en la preparación base de
MCM-22. El rendimiento del catalizador se compara
con el de MCM-22 sin modificar en la Tabla 2. Se
apreciará que la modificación con metal disminuyó la cantidad de
especies polialquiladas en el producto de reacción.
\vskip1.000000\baselineskip
El segundo ejemplo compara los resultados de
impregnación de un catalizador MCM-22 con un ion
metálico elegido de los Grupos 7-11.
Se preparó un catalizador MCM-22
para usar como comparación de base del mismo modo que la muestra de
base en el Ejemplo 1.
Se preparó una muestra impregnada tomando
cantidades medidas de una sal que contiene metal (las cantidades
que dependen del ejemplo se dan en la Tabla 3) que se disolvió en
aproximadamente 50 gramos de agua destilada para proporcionar una
solución de pH variable. La solución resultante se usó para
impregnar 50 gramos de muestra nueva de MCM-22
usando un procedimiento de impregnación húmedo. El catalizador
impregnado se secó a 120ºC (250ºF) durante 12 horas en aire seguido
por calcinación a 360ºC (680ºF) en aire fluyendo durante 4
horas.
Se evaluó un gramo del catalizador final en
cuanto a la alquilación de benceno con etileno según el
procedimiento descrito en la preparación base de
MCM-22. El rendimiento del catalizador se compara
con el de MCM-22 sin modificar en la Tabla 4. Como
en el caso del Ejemplo 1, se apreciará que la modificación con el
metal disminuye la cantidad de especies polialquiladas en el
producto de reacción.
El tercer ejemplo compara los resultados de
impregnar un catalizador MCM-22 con cobre en
cantidades variables.
Se preparó el catalizador MCM-22
usado como comparación de base del mismo modo que la muestra de base
en el Ejemplo 1.
Se preparó una muestra impregnada tomando
cantidades medidas de nitrato de cobre (las cantidades que dependen
del ejemplo se dan en la Tabla 5) que se disolvió en aproximadamente
50 gramos de agua destilada para proporcionar una solución de pH
variable. La solución resultante se usó para impregnar 50 gramos de
muestra nueva de MCM-22 usando un procedimiento de
impregnación húmedo. El catalizador impregnado se secó a 120ºC
(250ºF) durante 12 horas en aire seguido por calcinación a 360ºC
(680ºF) en aire fluyendo durante 4 horas.
\vskip1.000000\baselineskip
Se evaluó un gramo del catalizador final en
cuanto a la alquilación de benceno con etileno según el
procedimiento descrito en la preparación base de
MCM-22. El rendimiento del catalizador se compara
con el de MCM-22 sin modificar en la Tabla 6.
\vskip1.000000\baselineskip
Se apreciará de la Figura 6 que el catalizador
que contiene solo 0,1% en peso de cobre presentó básicamente la
misma selectividad a monoalquilados que el catalizador sin
modificar, mientras que el catalizador que contiene 0,5% en peso de
cobre produjo 41% menos dietilbenceno y 66% menos trietilbenceno que
el catalizador sin modificar. También se apreciará que aumentar el
nivel de cobre por encima de 5% en peso produjo una mejora adicional
muy pequeña en la selectividad a monoalquilados y estuvo acompañado
de una disminución en la actividad del catalizador.
Se evaluaron seis muestras de catalizador
MCM-22 impregnado de metal representativas de un
gramo cada una, seleccionadas de las descritas en los Ejemplos 1 y
2, para determinar la alquilación de benceno con propileno a cumeno
de acuerdo con un procedimiento descrito a continuación.
Se cargó un gramo del catalizador a un reactor
de autoclave Parr isotérmico, bien mezclado, junto con una mezcla
de benceno (156 g) y propileno (28 g). La reacción se llevó a cabo a
130ºC (266ºF) y 2070 kPa (300 psig) durante 4 horas. Se extrajo
una pequeña muestra del producto a intervalos regulares y se analizó
por cromatografía de gases. El rendimiento del catalizador se
valoró por una constante de velocidad de reacción de segundo orden
de actividad cinética en base a la conversión de propileno y
selectividad por cumeno a una conversión de cumeno de 100%
(mostrado en al Tabla 7).
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (12)
1. Un procedimiento para producir de forma
selectiva compuestos aromáticos monoalquilados y una cantidad
reducida de compuestos polialquilados, comprendiendo dicho
procedimiento poner en contacto una alimentación aromática con un
agente alquilante en presencia de un catalizador que comprende un
tamiz molecular y al menos un catión metálico presente en una
cantidad de al menos 0,5% en peso del catalizador; dicho tamiz
molecular se selecciona del grupo consistente en
MCM-22, PSH-3,
SSZ-25, ERB-1,
ITQ-1, ITQ-2,
MCM-36, MCM-49 y
MCM-56, para producir una cantidad reducida de
polialquilados al compararlo con el mismo catalizador pero sin la
presencia del catión metálico, seleccionándose dicho catión metálico
de los Grupos 1-4 y 7-16 de la Tabla
Periódica de Elementos y V, Mo y W; y
en el que el catión metálico se selecciona de K,
Mg, Ca, Ba, B, Al, Ga, Sn, Zn, Ce, Ti, Zr, V, Mo, W, Mn, Re, Fe,
Ru, Co, Pd, Pt, Cu y Ag.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que el catión metálico se selecciona de los Grupos
1-4 de la Tabla Periódica de Elementos.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que el catión metálico se selecciona de los Grupos
12-16 de la Tabla Periódica de Elementos.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que el catión metálico se selecciona de los Grupos
7-11 de la Tabla Periódica de Elementos.
5. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el catión metálico está
presente en una cantidad entre 0,5% y 5,0% en peso del
catalizador.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, en
el que el catión metálico está presente en una cantidad entre 1,0%
y 4,0% en peso del catalizador.
7. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha puesta en contacto se
lleva a cabo a una temperatura de 0ºC a 500ºC, una presión de 20 a
25250 kPa (0,2 a 250 atmósferas), una relación molar de
alimentación aromática a agente alquilante de 0,1:1 a 50:1, y una
velocidad espacial horaria ponderal de la alimentación de 0,1 a 500
hr^{-1}.
8. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha puesta en contacto se
lleva a cabo a una temperatura de 50ºC a 350ºC, una presión de 500 a
10100 kPa (5 a 100 atmósferas), una relación molar de alimentación
aromática a agente alquilante de 0,5:1 a 10:1, y una velocidad
espacial horaria ponderal de la alimentación de 0,5 a 100
hr^{-1}.
9. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha alimentación aromática
comprende benceno.
10. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho agente alquilante es
etileno o propileno.
11. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha alimentación aromática
comprende benceno, dicho agente alquilante es etileno y dicha puesta
en contacto se lleva a cabo a una temperatura entre 150º y 316ºC
(300º y 600ºF), una presión de hasta 20875 kPa (200 atmósferas), una
velocidad espacial horaria ponderal de la alimentación entre 0,1 y
20 hr^{-1}, en base a la alimentación de etileno, y una relación
molar de benceno a etileno de 1:1 a 30:1.
12. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que dicha alimentación aromática
comprende benceno, dicho agente alquilante es propileno y dicha
puesta en contacto se lleva a cabo a una temperatura de 10ºC a
125ºC, una presión de 100 a 3000 kPa (1 a 30 atmósferas), una
velocidad espacial horaria ponderal de la alimentación de 5 a 50
hr^{-1}, en base a la alimentación de benceno, y una relación
molar de benceno a propileno de 1:1 a 10:1.
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