ES2880284T3 - Método de preparación de hidrocarburo aromático, p-xileno y ácido tereftálico, y aparato que produce hidrocarburo aromático - Google Patents

Método de preparación de hidrocarburo aromático, p-xileno y ácido tereftálico, y aparato que produce hidrocarburo aromático Download PDF

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Abstract

Procedimiento para producir compuestos aromáticos, que comprende las etapas de a1) y b1) o que comprende las etapas de a2), b2) y c2): a1) una etapa de poner en contacto un compuesto que tiene un grupo lactona con un catalizador de descarboxilación y dimerización, en condiciones para la reacción de descarboxilación y dimerización, para producir una olefina C8; y b1) una etapa de poner en contacto la olefina C8 con un catalizador de aromatización en condiciones de la reacción de aromatización, para producir compuestos aromáticos, o a2) una etapa de poner en contacto un compuesto que tiene un grupo lactona con un catalizador de descarboxilación, en condiciones de la reacción de descarboxilación, para producir una olefina C4; y b2) una etapa de poner en contacto la olefina C4 con un catalizador de dimerización, en condiciones de la reacción de dimerización, para producir una olefina C8; y c2) una etapa de poner en contacto la olefina C8 con un catalizador de aromatización, en condiciones de la reacción de aromatización, para producir compuestos aromáticos, en el que el compuesto que tiene un grupo lactona tiene la fórmula estructural (I): **(Ver fórmula)** en la fórmula (I), R1 se selecciona del grupo que consiste en alquileno lineal o ramificado C1-20 opcionalmente sustituido, alquenileno lineal o ramificado C2-20 opcionalmente sustituido, alquinileno lineal o ramificado C2-20 opcionalmente sustituido, cicloalquileno C3-20 opcionalmente sustituido y arilideno C6-20 opcionalmente sustituido, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en alquileno lineal o ramificado C2-10 opcionalmente sustituido y alquenileno lineal o ramificado C2-10 opcionalmente sustituido, más preferiblemente alquileno lineal o ramificado C2-5, además preferiblemente 1,2-etilideno; y R2 se selecciona del grupo que consiste en hidrógeno, alquilo lineal o ramificado C1-20 opcionalmente sustituido y carboxilo, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno y alquilo lineal o ramificado C1-10 opcionalmente sustituido, más preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno y alquilo lineal o ramificado C1-4, en el que el catalizador de descarboxilación y dimerización es uno o más seleccionados del grupo que consiste en óxido ácido, óxido de bismuto, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto; el catalizador de descarboxilación es uno o más seleccionados del grupo que consiste en óxido ácido, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto, preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en óxido ácido, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida y superácido sólido, más preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en resina de intercambio catiónico fuertemente ácida y superácido sólido; el catalizador de dimerización es uno o más seleccionados del grupo que consiste en óxido ácido, óxido de bismuto, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto, preferiblemente tamiz molecular; el catalizador de aromatización es uno o más seleccionados del grupo que consiste en tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto, preferiblemente tamiz molecular, en particular ZSM-5 o M/ZSM-5, en el que M se selecciona del grupo que consiste en Zn, Ga, Sn o una combinación de los mismos, y en el que la concentración de ácido D1 del catalizador de descarboxilación y dimerización y la concentración de ácido D2 del catalizador de aromatización satisfacen la siguiente fórmula (I), **(Ver fórmula)** o alternativamente, la concentración de ácido D11 del catalizador de descarboxilación, la concentración de ácido D12 del catalizador de dimerización y la concentración de ácido D2 del catalizador de aromatización satisfacen la siguiente fórmula (II),

Description

DESCRIPCIÓN
Método de preparación de hidrocarburo aromático, p-xileno y ácido tereftálico, y aparato que produce hidrocarburo aromático
Campo técnico
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir compuestos aromáticos, en particular a un procedimiento para producir un producto aromático rico en xileno. La presente invención se refiere además a un procedimiento para producir p-xileno (a veces denominado PX a continuación en el presente documento) y ácido tereftálico basado en el procedimiento para producir compuestos aromáticos.
Antecedentes
Los compuestos aromáticos son materias primas fundamentales importantes para la industria petroquímica, ampliamente útiles en los campos de poliéster, fibra química, caucho y similar. Benceno, tolueno y xileno son los tres compuestos aromáticos más ampliamente usados, en los que PX es el más demandado y tiene el uso más amplio. Actualmente, la producción mundial de compuestos aromáticos depende principalmente de recursos fósiles no renovables, mientras que el coste de producción de compuestos aromáticos se aumenta debido a las reservas limitadas y la no renovabilidad de los recursos fósiles. Además, la explotación y utilización continua de los recursos fósiles da como resultado una emisión abundante de gases de efecto invernadero, lo que conduce a problemas ambientales cada vez más graves. Por tanto, es de importancia significativa desarrollar un procedimiento de producción de compuestos aromáticos (especialmente xileno) a partir de recursos renovables.
Como recursos renovables, en la actualidad es de interés la producción de compuestos aromáticos (especialmente xileno) usando biomasa como materia prima. Hay informes en la técnica anterior sobre la conversión de material de biomasa en compuestos aromáticos, y también sobre compuestos de plataforma de los mismos (véase, por ejemplo, Katherine Bourzac, From biomass to chemicals in one step, MIT Technology Review, 29-03-2010; los documentos US20090227823 y US20110257416A1).
Sin embargo, estas técnicas anteriores tienen la desventaja general de la disponibilidad relativamente baja de carbono durante la conversión de la biomasa en compuestos aromáticos, dando como resultado también un rendimiento relativamente bajo de compuestos aromáticos. Además, estas técnicas anteriores tienen otra desventaja general de una proporción relativamente baja de xileno (por ejemplo, PX) en los compuestos aromáticos obtenidos usando el compuesto de plataforma de la técnica anterior para producir compuestos aromáticos, dando como resultado un aumento del coste de funcionamiento y la complejidad de funcionamiento de las etapas posteriores de separación y purificación para proporcionar un producto de PX con alta pureza.
El documento WO 2011/149559 A2 describe un procedimiento para producir hidrocarburos que comprende la reacción de lactonas, ácido hidroxicarboxílico, alqueno-ácidos carboxílicos, alcoholes o mezclas de los mismos o una disolución acuosa que comprende estos compuestos con un primer catalizador ácido y luego hacer reaccionar la primera mezcla de producto con un segundo catalizador.
El documento WO2012/015541 A2 se refiere a un procedimiento para producir para-xileno que comprende proporcionar un material de partida que contiene al menos el 10% en peso de hidrocarburos parafínicos Ce, y poner en contacto los mismos con un catalizador de reformado que comprende una zeolita de poro medio que tiene una razón molar de sílice con respecto a alúmina de al menos 200 y un tamaño de unidad cristalina de menos de 10 micrómetros, y luego poner en contacto el material de partida que contiene Ce en condiciones de la reacción de reformado en una zona de reacción de reformado para producir para-xileno y meta-xileno en una razón en peso especificada. La etapa adicional es la separación del para-xileno a partir del meta-xileno.
Sumario de la invención
Con respecto a las situaciones en la técnica anterior presentada anteriormente, los inventores de la presente invención consideran deseable desarrollar un procedimiento para producir compuestos aromáticos que demuestre una disponibilidad de carbono mejorada y que logre a su vez rendimiento mejorado de los compuestos aromáticos, en comparación con los procedimientos para producir compuestos aromáticos de la técnica anterior, durante la conversión de biomasa en compuestos aromáticos. Además, los inventores de la presente invención también consideran deseable desarrollar un procedimiento para producir compuestos aromáticos que da como resultado una proporción aumentada de xileno en el producto aromático obtenido, en comparación con los procedimientos para producir compuestos aromáticos de la técnica anterior, para producir un producto aromático rico en xileno.
Los inventores de la presente invención han descubierto mediante un estudio riguroso que los problemas presentes en la técnica anterior pueden resolverse usando un compuesto específico que tiene un grupo lactona como compuesto de plataforma a través de etapas de reacción en una secuencia específica, y así han logrado la presente invención.
Específicamente, la presente invención implica los siguientes aspectos de contenido.
1. Un procedimiento para producir compuestos aromáticos tal como se define en la reivindicación 1. Las características preferidas se describen en las reivindicaciones dependientes.
Efecto técnico
Según una realización, el procedimiento para producir compuestos aromáticos según la presente invención puede, por ejemplo, durante el procedimiento de conversión de biomasa a compuestos aromáticos, aumentar la disponibilidad de carbono, reducir la proporción de carbono en el material de biomasa convertido en carbono gaseoso y deposición de carbono, aumentar el rendimiento de compuestos aromáticos y finalmente aumentar el rendimiento de xileno. Por ejemplo, el rendimiento de carbono como xileno puede ser de hasta el 86,5%, preferiblemente el 60% o más, usando el procedimiento para producir compuestos aromáticos según la presente invención.
Según una realización, el procedimiento para producir compuestos aromáticos según la presente invención, usando un compuesto específico que tiene un grupo lactona como compuesto de plataforma en combinación con etapas de reacción en una secuencia específica, puede aumentar significativamente la conversión del compuesto de plataforma en comparación con la técnica anterior, y puede aumentar simultáneamente de manera significativa la selectividad para xileno significativamente. Por ejemplo, el procedimiento para producir compuestos aromáticos según la presente invención puede dar como resultado una conversión del compuesto de plataforma de hasta el 99% o más, y una selectividad para xileno de hasta el 94% o más.
Según una realización, en comparación con la técnica anterior, el procedimiento para producir compuestos aromáticos según la presente invención puede aumentar significativamente la vida útil del catalizador y, en particular, retrasar de manera significativa la coquización del catalizador.
Según una realización, en comparación con la técnica anterior, el procedimiento para producir compuestos aromáticos según la presente invención puede dar como resultado directamente un producto aromático con xileno significativamente más enriquecido, en el que el contenido de xileno en el producto aromático es generalmente mayor del 30% en peso, preferiblemente el 50% en peso o más, más preferiblemente el 70% en peso o más.
Realizaciones
Las realizaciones de la presente invención se ilustran a continuación.
Cuando la memoria descriptiva describe un material, procedimiento, pieza, dispositivo o equipo modificado con el término “conocido por los expertos en la técnica” o “conocido convencionalmente en la técnica”, los términos deben entenderse no sólo según el conocimiento convencional conocido hasta la fecha de solicitud, sino también teniendo en cuenta además los no conocidos convencionalmente en la actualidad todavía si bien se transformarán en uno considerado como útil para propósitos similares.
Además, los diversos intervalos citados en la memoria descriptiva comprenden cada uno los extremos de los mismos, a menos que se especifique lo contrario. Además, cuando se divulga un intervalo, uno o más intervalos preferibles, o una pluralidad de valores límite superiores preferibles y valores límite inferiores preferibles para una cantidad, una concentración o cualquier otro valor o parámetro, debe considerarse que divulgan todos los intervalos formados con pares arbitrarios de cualquier límite superior o valores preferibles de los intervalos con cualquier límite inferior o valores preferibles de los intervalos, independientemente de que si estos pares de valores se divulgan uno por uno o no.
En el contexto de la memoria descriptiva, a menos que se defina lo contrario específicamente o el significado proporcionado exceda los entendimientos convencionales de los expertos, entonces cualquier hidrocarburo o cualquier grupo derivado de un hidrocarburo que tenga 3 o más átomos de carbono (por ejemplo, propilo, propoxilo, butilo, butano, butileno, butenilo, hexano) debe entenderse que significa lo mismo con o sin modificación por un prefijo de “n-”. Por ejemplo, generalmente se entiende que el término propilo representa n-propilo, mientras que butilo se entiende generalmente que representa n-butilo.
En el contexto de la memoria descriptiva, a menos que se defina específicamente lo contrario, conversión, rendimiento y selectividad denotan respectivamente una conversión de un solo paso, un rendimiento de un solo paso y una selectividad de un solo paso.
En el contexto de la memoria descriptiva, la frase “opcionalmente sustituido” denota que está opcionalmente sustituido con uno o más (por ejemplo, 1-3, 1-2 ó 1) sustituyentes seleccionados del grupo que consiste en alquilo lineal o ramificado C1-6 opcionalmente sustituido con uno o más carboxilo o hidroxilo, alquenilo lineal o ramificado C2-6 opcionalmente sustituido con uno o más carboxilo o hidroxilo, alquinilo lineal o ramificado C2-6 opcionalmente sustituido con uno o más carboxilo o hidroxilo, cicloalquilo C-3-10 opcionalmente sustituido con uno o más carboxilo o hidroxilo, arilo C-6-10 opcionalmente sustituido con uno o más carboxilo o hidroxilo, carboxilo e hidroxilo.
En el contexto de la memoria descriptiva, el término “halógeno” indica flúor, cloro, bromo y yodo, preferiblemente cloro y bromo.
En el contexto de la memoria descriptiva, sin indicación específica, todos los porcentajes, partes y razones y similares se calculan en peso, a menos que el cálculo en peso no se ajuste al entendimiento convencional de los expertos en la técnica.
Una realización según la presente invención proporciona un procedimiento para producir compuestos aromáticos, en el que el procedimiento para producir compuestos aromáticos comprende las siguientes etapas a1) y b1):
a1) una etapa de poner en contacto un compuesto que tiene un grupo lactona con un catalizador de descarboxilación y dimerización, en condiciones para descarboxilación y dimerización, para producir una olefina C8; y
b1) una etapa de poner en contacto la olefina C8 con un catalizador de aromatización, en condiciones de la reacción de aromatización, para producir compuestos aromáticos.
Según una realización de la presente invención, para llevar a cabo la etapa a1), el compuesto que tiene un grupo lactona se pone en contacto con el catalizador de descarboxilación y dimerización, en condiciones para la reacción de descarboxilación y dimerización, para producir una olefina C8. Para reducir la deposición de carbono, aumentar el rendimiento de los compuestos aromáticos finales y propósitos similares, el lecho de catalizador contiene preferiblemente al menos dos capas del catalizador de descarboxilación y dimerización, en el que los catalizadores de descarboxilación y dimerización de cualesquiera dos capas adyacentes son diferentes. Tal como se requiere, la razón en peso entre cualesquiera dos capas adyacentes de los catalizadores de descarboxilación y dimerización puede ser tal como de 10/1 a 1/10. Por ejemplo, las capas de lecho de catalizador comprenden al menos, por ejemplo, un catalizador de descarboxilación y dimerización A cargado en una capa superior (que entra en contacto con el compuesto que tiene un grupo lactona más pronto) y un catalizador de descarboxilación y dimerización B cargado en una capa inferior (que entra en contacto con el compuesto que tiene un grupo lactona más tarde), en el que el catalizador de descarboxilación y dimerización A y el catalizador de descarboxilación y dimerización B son diferentes, en una razón en peso de 10/1 a 1/10.
Según la realización de la presente invención, el compuesto que tiene un grupo lactona entra en contacto respectivamente con cada capa de los catalizadores de descarboxilación y dimerización de manera sucesiva. Para reducir la deposición de carbono, aumentar el rendimiento de los compuestos aromáticos finales y propósitos similares, preferiblemente, por lo que se refiere a cualesquiera dos capas adyacentes de los catalizadores de descarboxilación y dimerización, el catalizador de descarboxilación y dimerización que entra en contacto primero con el compuesto que tiene un grupo lactona (denominado primer catalizador de descarboxilación y dimerización a continuación en el presente documento) es diferente del catalizador de descarboxilación y dimerización que entra en contacto posteriormente con el compuesto que tiene un grupo lactona (denominado segundo catalizador de descarboxilación y dimerización a continuación en el presente documento), y ambos tienen al menos diferentes concentraciones de ácido. Más preferiblemente, el primer catalizador de descarboxilación y dimerización tiene una concentración de ácido mayor que la del segundo catalizador de descarboxilación y dimerización. Por ejemplo, la concentración de ácido del primer catalizador de descarboxilación y dimerización es, posiblemente el 5%, el 10%, el 30%, el 50% o más, mayor que la del segundo catalizador de descarboxilación y dimerización. En este caso, la concentración de ácido puede expresarse, por ejemplo, mediante una función de Hammett, Ho, y puede medirse según cualquier método convencional conocido en la técnica u obtenerse de manuales técnicos de la técnica anterior, que no se introducirá con más detalle en este caso.
Otra realización según la presente invención proporciona un procedimiento para producir compuestos aromáticos, en el que el procedimiento para producir compuestos aromáticos comprende las siguientes etapas a2), b2) y c2):
a2) una etapa de poner en contacto un compuesto que tiene un grupo lactona con un catalizador de descarboxilación, en condiciones de la reacción de descarboxilación, para producir una olefina C4;
b2) una etapa de poner en contacto la olefina C4 con un catalizador de dimerización, en condiciones de la reacción de dimerización, para producir una olefina C8; y
c2) una etapa de poner en contacto la olefina C8 con un catalizador de aromatización, en condiciones de la reacción de aromatización, para producir compuestos aromáticos.
Según una realización de la presente invención, el compuesto que tiene un grupo lactona tiene la fórmula estructural (I):
Figure imgf000005_0001
En la fórmula (I), Ri se selecciona del grupo que consiste en alquileno lineal o ramificado C i-20 opcionalmente sustituido, alquenileno lineal o ramificado C2-20 opcionalmente sustituido, alquinileno lineal o ramificado C2-20 opcionalmente sustituido, cicloalquileno C3-20 opcionalmente sustituido y arilideno C6-20 opcionalmente sustituido; R2 se selecciona del grupo que consiste en hidrógeno, alquilo lineal o ramificado C1-20 opcionalmente sustituido y carboxilo.
Según una realización de la presente invención, en la fórmula (I), R1 se selecciona del grupo que consiste en alquileno lineal o ramificado C2-10 opcionalmente sustituido y alquenileno lineal o ramificado C2-10 opcionalmente sustituido, preferiblemente alquileno lineal o ramificado C2-5, además preferiblemente 1,2-etilideno.
Según una realización de la presente invención, en la fórmula (I), R2 se selecciona del grupo que consiste en hidrógeno y alquilo lineal o ramificado C1-10 opcionalmente sustituido, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno y alquilo lineal o ramificado C1-4.
Según una realización de la presente invención, y-valerolactona puede proporcionarse particularmente como ejemplo del compuesto que tiene un grupo lactona.
En el procedimiento para producir compuestos aromáticos según la presente invención, olefina C4 indica generalmente una mezcla de una pluralidad de olefinas que tienen 4 átomos de carbono (un producto intermedio), que comprende generalmente 1-butileno, 2-butileno o 2-metilpropeno y similares, mientras que olefina C8 indica generalmente una pluralidad de olefinas que tiene 8 átomos de carbono (un producto intermedio), que comprende generalmente 2,4,4-trimetilpenteno, 2,5-dimetilhexadieno, 3,4-dimetil-2-hexileno, 3-metil-2-heptileno, 5-metil-3-heptileno, 3-metil-3-heptileno u octileno y similares, pero la presente invención no tiende a restringir las composiciones de estos productos intermedios.
Según una realización de la presente invención, las condiciones de la reacción de descarboxilación y dimerización para la etapa a1) comprenden: una temperatura de reacción de 160 a 400°C, una presión de reacción de 0,1 a 8 MPa (presión manométrica), y una WHSV del compuesto que tiene un grupo lactona de 0,1 a 15 hora-1.
Según otra realización de la presente invención, las condiciones de la reacción de descarboxilación y dimerización para la etapa a1) comprenden: una temperatura de reacción de 160 a 300°C, una presión de reacción de 0,1 a 4 MPa (presión manométrica), y una WHSV del compuesto que tiene un grupo lactona de 0,6 a 5 hora-1.
Según una realización de la presente invención, las condiciones de la reacción de descarboxilación para la etapa a2) comprenden: una temperatura de reacción de 100 a 350°C, una presión de reacción de 0,1 a 8 MPa (presión manométrica), y una WHSV del compuesto que tiene un grupo lactona de 0,1 a 15 hora-1.
Según otra realización de la presente invención, las condiciones de la reacción de descarboxilación para la etapa a2) comprenden: una temperatura de reacción de 120 a 250°C, una presión de reacción preferible de 0,1 a 4 MPa (presión manométrica), y una WHSV del compuesto que tiene un grupo lactona de 0,6 a 5 hora-1.
Según una realización de la presente invención, las condiciones de la reacción de dimerización para la etapa b2) comprenden: una temperatura de reacción de 160 a 400°C, una presión de reacción de 0,1 a 8 MPa (presión manométrica), y una WHSV de la olefina C4 de 0,1 a 15 hora-1.
Según otra realización de la presente invención, las condiciones de la reacción de dimerización para la etapa b2) comprenden: una temperatura de reacción de 160 a 300°C, una presión de reacción de 0,1 a 4 MPa (presión manométrica), y una WHSV de la olefina C4 de 0,6 a 5 hora-1.
Según una realización de la presente invención, las condiciones de la reacción de aromatización para la etapa b1) o la etapa c2) comprenden: una temperatura de reacción de 420 a 800°C, una presión de reacción de 0,1 a 8 MPa (presión manométrica), y una WHSV de la olefina C8 de 0,3 a 10 hora-1.
Según otra realización de la presente invención, las condiciones de la reacción de aromatización para la etapa b1) o la etapa c2) comprenden: una temperatura de reacción de 450 a 550°C, una presión de reacción de 0,1 a 4 MPa (presión manométrica), y una WHSV de la olefina C8 de 0,3 a 5 hora-1.
Según una realización de la presente invención, el compuesto que tiene un grupo lactona se deriva de un material de biomasa. Como material de biomasa, puede proporcionarse como ejemplos los usados convencionalmente para producir compuestos aromáticos en la técnica, específicamente, por ejemplo, xilitol, glucosa, celobiosa, celulosa, hemicelulosa y lignina. Estos materiales de biomasa pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos.
Según otra realización de la presente invención, pueden proporcionarse específicamente como ejemplos adicionales del material de biomasa lodos de fabricación de papel, papel de desecho, bagazo, glucosa, madera, mazorca de maíz, rastrojo de maíz y rastrojo de paja. Estos materiales de biomasa pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos.
En este caso, en el material de biomasa, el contenido de celulosa es generalmente del 30-99%, el contenido de hemicelulosa es generalmente del 0-50%, y el contenido de lignina es generalmente del 1-40%, en porcentaje en peso.
Según una realización de la presente invención, el método para derivar el compuesto que tiene un grupo lactona usando un material de biomasa como materia prima no está específicamente restringido, aunque pueden usarse los convencionalmente conocidos en la técnica. Por ejemplo, el método para la derivación puede comprender, por ejemplo, una etapa de convertir de manera catalítica el material de biomasa (por ejemplo, desoxidación por hidrólisis) para producir directamente el compuesto que tiene un grupo lactona (en particular y-valerolactona) (véase, por ejemplo, Direct conversion of cellulose to levulinic acid and y-valerolactone using solid acid catalysts, Catal. Sci. Technol., 2013, 3, 927-931; Production of levulinic acid and y-valerolactone (GVL) from cellulose using GVL as a solvent en biphasic systems, Energy Environ. Sci., 2012, 5, 8199-8203). O alternativamente, el método para la derivación puede comprender una etapa de convertir de manera catalítica el material de biomasa, seguido por hidrogenación catalítica, para producir el compuesto que tiene un grupo lactona. Más específicamente, el material de biomasa se convierte de manera catalítica en primer lugar a través de acidólisis, hidrólisis supercrítica, oxidación parcial catalítica o catálisis de cloruros metálicos, para producir ácido levulínico (véase, por ejemplo, Effective Production of Levulinic Acid from Biomass through Pretreatment Using Phosphoric Acid, Hydrochloric Acid, or Ionic Liquid, Ind. Eng. Chem. Res., 2014, 53 (29), págs. 11611-11621), luego el ácido levulínico producido se pone en contacto con un catalizador de hidrogenación en condiciones de hidrogenación para producir el compuesto que tiene un grupo lactona, en particular y-valerolactona. Como catalizador de hidrogenación, un catalizador que comprende el 0,1-80% de al menos un metal reactivo seleccionado del grupo que consiste en Ni, Ru, Zn, Cu y Pd y el 20-99,9% de al menos un soporte seleccionado del grupo que consiste en AhO3, SiO2, ZrO2 y carbono activo pueden proporcionarse como ejemplo. Como condiciones de hidrogenación, un ejemplo comprende una temperatura de reacción de 50-500°C, una presión de reacción de 0,1-10,0 MPa (presión manométrica) y una WHSV de ácido levulínico de 0,1-10,0 hora'1, en particular una temperatura de reacción de 100-300°C, una presión de reacción de 0,5-3,0 MPa (presión manométrica) y una WHSV de ácido levulínico de 0,5-3,0 hora-1.
Según una realización de la presente invención, el catalizador de descarboxilación y dimerización es uno o más seleccionados del grupo que consiste en óxido ácido, óxido de bismuto, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto. Estos catalizadores de descarboxilación y dimerización pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del catalizador de descarboxilación comprenden óxido ácido, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto. Estos catalizadores de descarboxilación pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos.
Según una realización de la presente invención, para lograrse uno o más efectos técnicos mejores mediante la presente invención, los ejemplos del catalizador de descarboxilación son preferiblemente óxido ácido, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, superácido sólido o una combinación de los mismos, más preferiblemente resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, superácido sólido o una combinación de los mismos.
Según una realización de la presente invención, el catalizador de dimerización se selecciona de uno o más de óxido ácido, óxido de bismuto, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto. Estos catalizadores de dimerización pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos.
Según una realización de la presente invención, para lograrse uno o más efectos técnicos mejores mediante la presente invención, un ejemplo del catalizador de dimerización es preferiblemente tamiz molecular, más preferiblemente tamiz molecular de tipo ZSM.
Según una realización de la presente invención, el catalizador de aromatización se selección de uno o más de tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto. Estos catalizadores de aromatización pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos.
Según una realización de la presente invención, para lograrse uno o más efectos técnicos mejores mediante la presente invención, un ejemplo del catalizador de dimerización es preferiblemente tamiz molecular, más preferiblemente tamiz molecular de tipo ZSM.
Según una realización de la presente invención, para lograrse uno o más efectos técnicos mejores mediante la presente invención, la concentración de ácido D1 del catalizador de descarboxilación y dimerización y la concentración de ácido D2 del catalizador de aromatización satisfacen la siguiente fórmula (I).
D1>D2 (I)
Según la realización preferible de la presente invención, tomando un tamiz molecular de tipo ZSM, por ejemplo, ZSM-5, como ejemplo, cuando se está usando como catalizador de descarboxilación y dimerización, la razón molar de Si con respecto a Al, calculada como SiO2/Al2O3, es generalmente de 80,01 a 250, mientras que cuando se está usando como catalizador de aromatización, la razón molar de Si con respecto a Al, calculada como SiO2/AhO3, es generalmente de 10 a 80.
Según otra realización de la presente invención, para lograrse uno o más efectos técnicos mejores mediante la presente invención, la concentración de ácido D11 del catalizador de descarboxilación, la concentración de ácido D12 del catalizador de dimerización y la concentración de ácido D2 del catalizador de aromatización satisfacen la siguiente fórmula (II).
DI 1>D2>D12 (II)
Según la realización preferible de la presente invención, tomando un tamiz molecular de tipo ZSM, por ejemplo, ZSM-5, como ejemplo, cuando se está usando como catalizador de descarboxilación, la razón molar de Si con respecto a Al, calculada como SiO2/Al2O3, es generalmente de 80 a 500, mientras que cuando se está usando como catalizador de dimerización, la razón molar de Si con respecto a Al, calculada como SiO2/AhO3, es generalmente de 50 a 150, y cuando se está usando como catalizador de aromatización, la razón molar de Si con respecto a Al, calculada como SiO2/Al2O3, es generalmente de 10 a 50.
Según estas realizaciones preferibles de la presente invención, la concentración de ácido puede expresarse, por ejemplo, mediante una función de Hammett, Ho, y por lo que se refiere al tamiz molecular, puede caracterizarse por medio de NH3-TPD, que no se introducirá con más detalle en este caso.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del óxido ácido comprenden óxido sólido de un elemento del grupo IIIA y óxido sólido de un elemento del grupo IVA de la tabla periódica de elementos, más específicamente, por ejemplo, SiO2, Al2O3 o una combinación de los mismos, en particular Al2O3-SiO2. Estos óxidos ácidos pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos. Estos óxidos ácidos pueden usarse directamente como producto disponible comercialmente o pueden producirse según un método conocido de la técnica anterior.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del óxido de bismuto pueden comprender diversos óxidos de bismuto, en particular Bi2O3. El óxido de bismuto puede usarse directamente como producto disponible comercialmente o puede producirse según un método conocido de la técnica anterior.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos de la resina de intercambio catiónico fuertemente ácida pueden comprender una resina de intercambio catiónico ácida sulfónica. Los ejemplos de la resina de intercambio catiónico ácida sulfónica pueden comprender resina de intercambio catiónico ácida sulfónica macroporosa (resina de poliestireno-divinilbenceno ácida sulfónica macroporosa) y resina de intercambio catiónico ácida sulfónica modificada con halógeno. Estas resinas de intercambio catiónico fuertemente ácidas pueden estar fácilmente disponibles comercialmente o pueden prepararse según un método descrito en cualquier documento clásico. El procedimiento para producir resina de poliestireno-divinilbenceno ácida sulfónica macroporosa generalmente implica añadir en gotas una mezcla de estireno y divinilbenceno, con una alta velocidad de agitación, en un sistema acuoso que comprende dispersante, iniciador y porógeno para copolimerización en suspensión, separar las esferas de polímero (esferas blancas) obtenidas del sistema, extraer el porógeno con un disolvente y llevar a cabo adicionalmente una reacción de sulfonación usando dicloroetano como disolvente y ácido sulfúrico concentrado como agente de sulfonación, seguido finalmente por filtración, lavado y otros procedimientos, para proporcionar el producto. Además, la incorporación de átomos de halógeno, tales como flúor, cloro, bromo, preferiblemente flúor, en la estructura principal de la resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, puede aumentar adicionalmente la tolerancia a la temperatura y la concentración de ácido de la resina. Una resina de intercambio catiónico ácida sulfónica modificada con halógeno de este tipo puede obtenerse al menos a través de dos maneras. Una manera es incorporar átomos de halógeno, por ejemplo átomos de flúor, en el anillo de benceno de una estructura principal de resina de estireno sulfonado, mediante lo cual no sólo se estabiliza el anillo de benceno, sino también aumenta la acidez del grupo sulfónico en el anillo de benceno debido a la fuerte función electroaceptora del halógeno. Tales resinas pueden estar fácilmente disponibles comercialmente, por ejemplo, resinas de la serie Amberlyst® de la empresa ROHM & HASS, la resina D008 proporcionada por la industria química Hebei Jizhong. Otra manera es sustituir todos los hidrógenos en la estructura principal de la resina con flúor (perfluorado), mediante lo cual provee una fuerte acidez y una termoestabilidad superalta debido a la fuerte propiedad electroaceptora del flúor. Un ejemplo típico de tales resinas fuertemente ácidas resistentes a alta temperatura son las resinas de la serie Nafion® proporcionadas por la empresa DuPont. Estas resinas de intercambio catiónico fuertemente ácidas pueden usarse solas o pueden usarse como una combinación de dos o más de las mismas.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del tamiz molecular de tipo ZSM pueden comprender tamiz molecular de tipo ZSM, tamiz molecular de tipo Y, tamiz molecular de tipo beta, tamiz molecular de tipo L y tamiz molecular de tipo MCM, en particular ZSM-5, tamiz molecular de tipo Y, tamiz molecular de tipo beta y MCM-41, más particularmente ZSM-5. Estos tamices moleculares pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos. Estos tamices moleculares pueden usarse directamente como producto disponible comercialmente o pueden producirse según un método conocido de la técnica anterior.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del tamiz molecular pueden comprender específicamente ZSM-5, ZSM-11, ZSM-22, ZSM-23 y ZSM-38, en particular ZSM-5 (o HZSM-5). En este caso, el tamiz molecular de tipo ZSM tiene una razón molar de Si con respecto a Al, calculada como SiO2/AhO3, generalmente de 10 a 500, preferiblemente de 15 a 200. Diferentes categorías (que comprenden las que tienen diferentes razones molares de Si con respecto a Al) de tamices moleculares de tipo ZSM pueden usarse solas o pueden usarse como una combinación de dos o más de las mismas.
Según una realización de la presente invención, el tamiz molecular de tipo Y tiene una razón molar de Si con respecto a Al, calculada como SiO2/AhO3, generalmente de 2 a 70, preferiblemente de 3 a 50. Diferentes categorías (que comprenden las que tienen diferentes razones molares de Si con respecto a Al) de tamices moleculares de tipo Y pueden usarse solas o pueden usarse como una combinación de dos o más de las mismas.
Según una realización de la presente invención, el tamiz molecular de tipo beta tiene una razón molar de Si con respecto a Al, calculada como SiO2/AhO3, generalmente de 10 a 150, preferiblemente de 15 a 65. Diferentes categorías (que comprenden las que tienen diferentes razones molares de Si con respecto a Al) de tamices moleculares de tipo beta pueden usarse solas o pueden usarse como una combinación de dos o más de las mismas.
Según una realización de la presente invención, el tamiz molecular de tipo L tiene una razón molar de Si con respecto a Al, calculada como SiO2/AhO3, generalmente de 5 a 100, preferiblemente de 6 a 35. Diferentes categorías (que comprenden las que tienen diferentes razones molares de Si con respecto a Al) de tamices moleculares de tipo L pueden usarse solas o pueden usarse como una combinación de dos o más de las mismas.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del tamiz molecular de tipo MCM pueden comprender específicamente MCM-22 y MCM-41. En este caso, el tamiz molecular de tipo MCM tiene una razón molar de Si con respecto a Al, calculada como SiO2/AhO3, generalmente de 20 a 250, preferiblemente de 40 a 150. Diferentes categorías (que comprenden las que tienen diferentes razones molares de Si con respecto a Al) de tamices moleculares de tipo MCM pueden usarse solas o pueden usarse como una combinación de dos o más de las mismas.
Según una realización de la presente invención, el tamiz molecular se usa en forma de una composición de tamiz molecular A que comprende: a1) de 20 a 80 partes en peso del tamiz molecular, b1) de 20 a 80 partes en peso de un aglutinante y c1) de 0 a 10 partes en peso de un agente auxiliar. En particular, la composición de tamiz molecular A comprende: a1) de 50 a 80 partes en peso del tamiz molecular, b1) de 20 a 50 partes en peso de un aglutinante y c1) de 0,01 a 10 partes en peso (o de 0,01 a 5 partes en peso) de un agente auxiliar.
Según otra realización de la presente invención, el tamiz molecular se usa en forma de una composición de tamiz molecular B que comprende: a2) de 90 a 99,99 partes en peso del tamiz molecular y c2) de 0,01 a 10 partes en peso de un agente auxiliar. En particular, la composición de tamiz molecular B comprende: a2) de 95 a 99,99 partes en peso del tamiz molecular y c2) de 0,01 a 5 partes en peso de un agente auxiliar.
Según una realización de la presente invención, estas composiciones de tamiz molecular pueden usarse directamente como un producto disponible comercialmente o pueden producirse según un método conocido de la técnica anterior. Específicamente, como método para producir la composición de tamiz molecular, puede mencionarse el siguiente método, por ejemplo: mezclar y amasar tamiz molecular, aglutinante y, si es necesario, adyuvante de extrusión, agente de expansión de poros y agua para proporcionar una mezcla, extrudir y conformar, seguido de secar a una temperatura de 100-200°C durante 1-24 h, y calcinar a una temperatura de 400-700°C durante 1-10 h. Los ejemplos del adyuvante de extrusión pueden comprender los usados convencionalmente en la técnica, tales como polvo de Sesbania, polietilenglicol o carboximetilcelulosa de sodio; mientras que los ejemplos del agente de expansión de poros pueden comprender los usados convencionalmente en la técnica, tales como ácido cítrico, ácido oxálico o ácido etilendiaminotetraacético. En general, el adyuvante de extrusión y el agente de expansión de poros se añaden en una cantidad total no superior al 10% en peso del peso total de la mezcla. Según sea necesario, también puede añadirse ácido durante la conformación. Ejemplos del ácido pueden comprender ácido inorgánico, ácido acético o una disolución acuosa de los mismos, en particular una disolución acuosa de ácido nítrico, ácido sulfúrico o ácido fosfórico. En general, la disolución acuosa de ácido se añade en una cantidad del 50-90% en peso del peso total de la mezcla.
Según una realización de la presente invención, el agente auxiliar puede incorporarse durante la producción de la composición de tamiz molecular o después de la producción de la composición de tamiz molecular; o alternativamente puede incorporarse en primer lugar en el tamiz molecular seguido de la producción de la composición de tamiz molecular usando el tamiz molecular así obtenido, sin restricción específica al mismo. Ejemplos de un método para incorporar el agente auxiliar pueden comprender aquellos métodos usados convencionalmente en la técnica, en particular el método de intercambio iónico o el método de inmersión. En los métodos, el agente auxiliar se usa generalmente en forma de precursor. Por consiguiente, los ejemplos del precursor del agente auxiliar metálico pueden comprender sal de nitrato, sulfato, acetato o cloruro del metal y similares; los ejemplos del precursor del agente auxiliar de boro pueden comprender ácido bórico o bórax; mientras que los ejemplos del precursor del agente auxiliar de fósforo pueden comprender fosfato de diamonio.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del aglutinante pueden comprender aquellos aglutinantes usados convencionalmente en la técnica para producir una composición de tamiz molecular, más específicamente, por ejemplo, sol de sílice, pseudoboehmita, alúmina, arcilla tratada con ácido, caolín, montmorillonita y bentonita, en particular alúmina (en particular y-alúmina), pseudoboehmita y montmorillonita. Estos aglutinantes pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del agente auxiliar pueden comprender Na, Ca, K, Be, Mg, Ba, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ru, Pd, Pt, Ag, B, Al, Sn, P, Sb, La y Ce, en particular Ca, K, Mg, Cr, Mo, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ru, Pd, Pt, Ag, B, Sn, P, La y Ce. Estos agentes auxiliares pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos. El agente auxiliar es preferiblemente Zn, Ga, Sn o una combinación de los mismos.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del tamiz molecular pueden comprender particularmente M/ZSM-5, en el que M se selecciona del grupo que consiste en Zn, Ga, Sn o una combinación de los mismos. El tamiz molecular o una composición de tamiz molecular que comprende el tamiz molecular es especialmente útil como catalizador de aromatización. Los tamices moleculares pueden usarse directamente como producto disponible comercialmente o pueden producirse según un método conocido de la técnica anterior.
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del superácido sólido pueden comprender los usados convencionalmente como catalizador de ácido sólido, más específicamente, por ejemplo, superácido sólido soportado con ácido de Lewis, superácido sólido como material compuesto de sal de metal inorgánico/ácido de Lewis y superácido sólido como óxido metálico sulfatado. Estos superácidos sólidos pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos. Estos superácidos sólidos pueden usarse directamente como un producto disponible comercialmente o pueden producirse según un método conocido de la técnica anterior.
Según una realización de la presente invención, el superácido sólido soportado con ácido de Lewis comprende un soporte y un ácido de Lewis sobre el soporte. Los ejemplos del soporte pueden comprender un óxido sólido de un elemento del grupo IIIA y un óxido sólido de un elemento del grupo IVA de la tabla periódica, en particular SiO2, B2O3 y AhO3. Estos soportes pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos. Los ejemplos de ácido de Lewis pueden comprender haluro de un elemento del grupo VB, haluro de un elemento del grupo IIIA y haluro de un elemento del grupo VA de la tabla periódica de elementos, en particular haluro de un elemento del grupo Vb y haluro de un elemento del grupo VA de la tabla periódica de elementos, más particularmente PF3, AsF3, SbF3, BiF3, SbFs, TaF3, VF3 y NbF3. En este caso, el fluoruro se usa preferiblemente como haluro. Estos ácidos de Lewis pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos. Más específicamente, los ejemplos del superácido sólido soportado con ácido de Lewis pueden comprender SbFs/SiO2-AhO3, PF3/AhO3-B2O3, AsF3/AhO3-B2O3, SbF3/AhO3-B2O3, BiF3/AhO3-B2O3, TaF3/AhO3-B2O3, VF3/AhO3-B2O3 y NbF3/Al2O3-B2O3. Estos superácidos sólidos soportados con ácido de Lewis pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos.
Según una realización de la presente invención, en el superácido sólido soportado con ácido de Lewis, el ácido de Lewis está soportado en una cantidad del 1 al 30% en peso, preferiblemente del 1 al 15% en peso, en relación con el peso del soporte.
Según una realización de la presente invención, el superácido sólido como material compuesto de sal de metal inorgánico/ácido de Lewis es un material compuesto que consiste en una sal de metal inorgánico y un ácido de Lewis. Los ejemplos de la sal de metal inorgánico pueden comprender sal de ácido inorgánico de un elemento metálico del grupo IB, sal de ácido inorgánico de un elemento metálico del grupo IIB, sal de ácido inorgánico de un elemento metálico del grupo VII y sal de ácido inorgánico de un elemento metálico del grupo VIII de la tabla periódica de elementos. En este caso, los ejemplos de la sal de ácido inorgánico pueden comprender particularmente sal de ácido haloide, especialmente clorhidrato. Estas sales de metales inorgánicos pueden usarse solas o pueden usarse como una combinación de dos o más de las mismas. Ejemplos del ácido de Lewis pueden comprender haluro de un elemento del grupo VB, haluro de un elemento del grupo IIIA y haluro de un elemento del grupo VA de la tabla periódica de elementos, en particular haluro de un elemento del grupo IIIA de la tabla periódica de elementos. En este caso, el cloruro se usa preferiblemente como haluro. Estos ácidos de Lewis pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos. El superácido sólido como material compuesto de sal de metal inorgánico/ácido de Lewis es preferiblemente AlCl3-CuCl2. Estos superácidos sólidos como material compuesto de sal de metal inorgánico/ácido de Lewis pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos.
Según una realización de la presente invención, en el superácido sólido como material compuesto de sal de metal inorgánico/ácido de Lewis, la razón en peso entre la sal de metal inorgánico y el ácido de Lewis es de 1-30:100, preferiblemente 1-15: 100.
Según una realización de la presente invención, en el superácido sólido como óxido metálico sulfatado, los ejemplos del óxido metálico pueden comprender óxido de un elemento metálico del grupo IVB de la tabla periódica de elementos (denominado óxido A a continuación en el presente documento), u óxido obtenido modificando el óxido A con un elemento modificador que comprende un elemento metálico del grupo IIIA, un elemento metálico del grupo VIIB, un elemento metálico noble del grupo VIII, un elemento metálico base del grupo VIII, un elemento metálico del grupo VIB o un elemento metálico lantánido de la tabla periódica de elementos (denominado óxido B a continuación en el presente documento). Estos óxidos metálicos pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos. Estos elementos modificadores pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos. Los ejemplos del óxido A pueden comprender ZrO2, TiO2 o una combinación de los mismos. Los ejemplos del elemento modificador pueden comprender Fe, Pt, Re, Al, W, Cr, Mo, Mn o una combinación de los mismos. En el óxido B, el elemento metálico del grupo IIIA de la tabla periódica de elementos está generalmente presente en forma de óxido, el elemento metálico del grupo VIIB generalmente está presente en forma de óxido, el elemento de metal noble del grupo VIII generalmente está presente en forma de una sustancia elemental metálica, el elemento metálico de base del grupo VIII generalmente está presente en forma de óxido, el elemento de metal del grupo VIB generalmente está presente en forma de óxido y el elemento metálico lantánido generalmente está presente en forma de óxido. Los ejemplos del superácido sólido como óxido metálico sulfatado puede comprender particularmente SO42-/ZrO2, S2Os2'/ZrO2, SO42'/TiO2, SO42'/ZrO2-Fe3O4, Pt/SO42'/TiO2, SO42'/T¡O2-ZrO2, SO42'/TiO2-AhOa, SO427TiO2-WO3, SO42VZrO2-Fe2O3-Cr2O3, SO42VZrO2-WO3, SO427TiO2-MoO3, SO42VZrO2-Fe2O3-MnO2, SO42 /AhO3-ZrO2 modificado con W y SO42VAhO3-ZrO2 modificado con Mo. Los superácidos sólidos mencionados anteriormente como óxido metálico sulfatado pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos.
Según una realización de la presente invención, en el óxido B, la razón en peso del elemento modificador en forma de óxido (calculado como óxido) con respecto al óxido A es generalmente de 0,1-25:100, preferiblemente 0,5-10:100, y la razón en peso del elemento modificador en forma de sustancia elemental metálica (calculado como metal) con respecto al óxido A es generalmente de 0,1-15:100, preferiblemente 0,3-6:100.
Según una realización de la presente invención, en el superácido sólido como óxido metálico sulfatado, el óxido metálico tiene generalmente una tasa de sulfatación del 0,5-25% en peso, preferiblemente el 1-8% en peso.
Según una realización de la presente invención, el método de producción del superácido sólido como óxido metálico sulfatado no está restringido específicamente, para lo cual pueden usarse los convencionalmente conocidos en la técnica, específicamente, por ejemplo, el método de precipitación-inmersión (véase, por ejemplo, el documento “Progress in SO42-/MxOy solid superacid catalysts, Applied Chemical Industry, 2014, vol. 43, 1879-1883”).
Según una realización de la presente invención, los ejemplos del óxido metálico compuesto pueden comprender un óxido compuesto de un elemento metálico del grupo IVB de la tabla periódica de elementos (denominado óxido C a continuación en el presente documento) con otro óxido (denominado óxido D a continuación en el presente documento). Los ejemplos del óxido C pueden comprender ZrO2, TiO2 o una combinación de los mismos, en particular ZrO2. Los ejemplos del óxido D pueden comprender óxido de un elemento metálico del grupo IIIA, óxido de un elemento metálico del grupo VII, óxido de un elemento metálico del grupo VIB y óxido de un elemento metálico lantánido, de la tabla periódica de elementos, y similares, más específicamente B2O3, AhO3, MnO2, Cr2O3, CrO3, MoO3, WO3, La2O3 y CeO2 y similares, en particular MnO2, MoO3, WO3, La2O3 y CeO2 y similares. Estos óxidos D pueden usarse solos o pueden usarse como una combinación de dos o más de los mismos. Los ejemplos del óxido metálico compuesto pueden comprender un óxido compuesto de ZrO2 con uno o más óxidos D seleccionados del grupo que consiste en MnO2, Mo2O3, WO3, La2O3 y CeO2.
Según una realización de la presente invención, en el óxido metálico compuesto, la razón del óxido C con respecto al óxido D es generalmente de 60-99,9: 0,1-40, preferiblemente 60-99:1-40, calculada en partes en peso.
Según una realización de la presente invención, el óxido metálico compuesto puede usarse directamente como un producto disponible comercialmente o puede producirse según un método conocido de la técnica anterior. Los ejemplos del método para producir el óxido metálico compuesto pueden comprender el método de inmersión o el método de precipitación y similares. Más específicamente, por ejemplo, un método de inmersión comprende sumergir tungsteno, molibdeno, cerio, lantano o manganeso como solución salina en zirconia, desechar el líquido sobrante después de 12 a 48 horas de inmersión, secar a una temperatura de 100 a 200°C, evaporar el agua para dejar los componentes activos, seguido de un tratamiento mediante procedimientos de calcinación y activación para proporcionar el óxido metálico compuesto; o alternativamente, un método de precipitación útil comprende añadir simultáneamente una disolución acuosa de sal metálica de tungsteno, molibdeno, cerio, lantano o manganeso, una disolución acuosa de una sal metálica de circonio y un amoníaco acuoso como precipitante para generar una precipitación sólida, lavar, filtrar y secar la precipitación generada y calcinar a una temperatura de 400 a 600°C para proporcionar el óxido metálico compuesto.
Según una realización de la presente invención, la etapa a2), la etapa b2), la etapa c2), la etapa a1) y la etapa b1) pueden llevarse a cabo cada una en uno o más reactores. Los ejemplos del reactor pueden comprender un reactor de lecho, en particular un reactor de lecho fijo, un reactor de lecho fluidizado, un reactor de lecho ebullido o una combinación de los mismos. En este punto, el reactor puede funcionar de forma continua o discontinua, sin restricciones específicas.
Según una realización de la presente invención, una o más de la etapa a2), la etapa b2), la etapa c2), la etapa a1) y la etapa b1) pueden llevarse a cabo cada una respectivamente en una atmósfera de gas inerte o una atmósfera de gas reductor. Los ejemplos de la atmósfera de gas inerte pueden comprender N2, CO2, He, Ar o una combinación de los mismos. Los ejemplos de la atmósfera de gas reductor pueden comprender CO, H2 o una combinación de los mismos.
Después de producir los compuestos aromáticos (concretamente, un producto aromático rico en xileno) según el procedimiento para producir compuestos aromáticos de la presente invención, puede separarse p-xileno del producto aromático. Por tanto, la presente invención se refiere además a un procedimiento para producir p-xileno que comprende una etapa de producir compuestos aromáticos según el procedimiento para producir compuestos aromáticos de la presente invención; y una etapa de separar p-xileno de los compuestos aromáticos.
Según una realización de la presente invención, el método de separar p-xileno de los compuestos aromáticos no está restringido específicamente, aunque pueden usarse directamente los conocidos convencionalmente en la técnica. En comparación con los compuestos aromáticos obtenidos según un método de la técnica anterior, los compuestos aromáticos obtenidos según la presente invención son relativamente ricos en xileno, el método de separación tiene los rasgos de coste de funcionamiento reducido y complejidad de funcionamiento disminuida. En general, los compuestos aromáticos pueden proporcionar directamente, después de la separación, un producto de p-xileno con una pureza del 70-99,9% en peso.
Según una realización de la presente invención, puede producirse ácido tereftálico usando p-xileno producido según la presente invención introducido anteriormente como materia prima. Por tanto, la presente invención se refiere además a un procedimiento para producir ácido tereftálico que comprende una etapa de producir p-xileno según el procedimiento mencionado anteriormente para producir p-xileno de la presente invención; y una etapa de convertir el p-xileno en ácido tereftálico.
Según una realización de la presente invención, el método de conversión de p-xileno en ácido tereftálico no está específicamente restringido, aunque pueden usarse directamente los conocidos convencionalmente en la técnica.
Según una realización de la presente invención, también se proporciona un dispositivo para producir compuestos aromáticos, dispositivo que se construye de tal manera que es particularmente útil para realizar el procedimiento para producir compuestos aromáticos según la presente invención introducido anteriormente.
Según una realización de la presente invención, el dispositivo para producir compuestos aromáticos comprende las unidades de:
una unidad de descarboxilación y dimerización construida para ser capaz de poner en contacto un compuesto que tiene un grupo lactona con un catalizador de descarboxilación y dimerización, en condiciones para la reacción de descarboxilación y dimerización, para producir una olefina C8; y
una unidad de aromatización construida para ser capaz de poner en contacto la olefina C8 con un catalizador de aromatización, en condiciones de la reacción de aromatización, para producir compuestos aromáticos.
Según una realización de la presente invención, el dispositivo para producir compuestos aromáticos puede comprender además opcionalmente una unidad de conversión catalítica, o el dispositivo para producir compuestos aromáticos puede comprender además opcionalmente una combinación de una unidad de conversión catalítica con una unidad de hidrogenación catalítica. En este caso, la unidad de conversión catalítica se construye para permitir la conversión catalítica de un material de biomasa para generar un producto que comprende el compuesto que tiene un grupo lactona, mientras que la unidad de hidrogenación catalítica se construye para ser capaz de aumentar la proporción del compuesto que tiene un grupo lactona en el producto a través de la hidrogenación catalítica del producto.
Ejemplos
La presente invención se ilustrará adicionalmente con más detalle refiriéndose a los ejemplos a continuación.
En el contexto de la memoria descriptiva, el rendimiento de carbono como xileno se calcula según la fórmula a continuación.
El rendimiento de carbono como xileno (%) = peso de xileno como producto de reacción (g)/peso de carbono del compuesto que tiene un grupo lactona como materia prima de reacción * 100%.
Un ejemplo para el cálculo es tal como sigue:
Se usan 100 g de valerolactona como compuesto que tiene un grupo lactona, que comprende 68 g de carbono; luego, si se obtienen 50 g de xileno después de la reacción, el rendimiento de carbono como xileno es del 73,5%.
Ejemplo 1
Catalizador de descarboxilación y dimerización ZSM-5: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 38 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Producción de catalizador de aromatización ZSM-5: se mezclaron 35 g de ZSM-5 hidrogenado que tenía una razón de Si:Al de 100 con 35 g de un agente auxiliar de y-alúmina, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Se añadió lactona angélica en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó catalizador AhO3-SiO2 (producido según el ejemplo 1 del documento CN1393425A) y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización ZSM-5 producido anteriormente, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 300°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 87% y una selectividad para olefina C8 del 79%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 450°C, el catalizador de aromatización ZSM-5 y una velocidad espacial de 2 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 79%, y un rendimiento de carbono como xileno del 54,3%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente PX de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo de la columna. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo 2
Se pesaron 1000 g de rastrojo de paja y se colocaron en un reactor presurizado, se añadieron 5000 g de agua y se añadió adicionalmente una disolución de ácido sulfúrico 5 mol/l que tiene el 7% en peso de agua. Se aumentó la temperatura hasta 210°C para la reacción durante 30 minutos, se enfrió y se filtró el licor de reacción enfriado para proporcionar una torta de filtro y un filtrado, filtrado que era un hidrolizado de celulosa. Después de la reacción, se analizó el resultante de reacción usando un espectro de masas, que mostró que el producto principal fue ácido levulínico a una salida de 382 g. Se hidrogenó el ácido levulínico obtenido sobre RuSn/C cargado con metal al 2% en un lecho fijo para proporcionar y-valerolactona, con una conversión del 99% y un rendimiento del producto del 98%.
Producción de catalizador de descarboxilación y dimerización A: un catalizador SO42'/AhO3-ZrO2 modificado con Mo (producido según el ejemplo 2 del documento CN200910011627,6, en el que para la incorporación de metal reactivo usando el método, sólo se incorporó Mo sin incorporación de Ni).
Producción de catalizador de descarboxilación y dimerización ZSM-5-B: se mezclaron 65 g de ZSM-5 hidrogenado que tenía una razón de Si:Al de 100 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,5 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 108 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Producción de catalizador de aromatización ZSM-5: se mezclaron 80 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 150 con 20 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 68,6 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Se añadió y-valerolactona en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización A y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización ZSM-5-B, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 280°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 93% y una selectividad para olefina C8 del 86%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 450°C, el catalizador de aromatización ZSM-5 y una velocidad espacial de 2 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 83%, y un rendimiento de carbono como xileno del 66,4%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente PX de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo 3
Producción de catalizador de descarboxilación y dimerización A: se mezclaron 50 g de beta que tenía una razón de Si:Al de 30 con 50 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 68,6 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de descarboxilación y dimerización B: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 100 con 35 g de un agente auxiliar de y-alúmina, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido at una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de aromatización HZSM-5: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 150 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Se añadió 8-valerolactona en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización A y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización B, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 280°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 99% y una selectividad para olefina C8 del 93%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 450°C, un catalizador de aromatización HZSM-5 y una velocidad espacial de 2 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 86%, y un rendimiento de carbono como xileno del 79,2%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente PX de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo 4
Catalizador de descarboxilación y dimerización B: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 150 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de aromatización La-HY: se mezclaron 35 g de tamiz molecular de tipo HY que tenía una razón de Si:Al de 6 con 35 g de un agente auxiliar de y-alúmina, se añadieron 2,7 g de carboximetilcelulosa de sodio y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar un precursor de catalizador adicional, seguido por la carga del 3% de La a través de un método de inmersión, para proporcionar el catalizador La-Y.
Se añadió y-lactona en un reactor de descarboxilación R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó catalizador SO42"/Al2O3-ZrO2 (producido según el ejemplo 1 del documento CN200910011627,6) y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización B producido anteriormente, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 250°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 99, y una selectividad para olefina C8 del 89%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 450°C, un catalizador de aromatización La-HY y una velocidad espacial de 2 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 88%, y un rendimiento de carbono como xileno del 77,5%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente PX de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo 5
Catalizador de descarboxilación y dimerización B: se mezclaron 60 g de tamiz molecular de tipo Y que tenía una razón de Si:Al de 8 con 40 g de un agente auxiliar de y-alúmina, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 68,6 g de una disolución acuosa de ácido fosfórico que comprende el 5,5% en peso de ácido fosfórico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de aromatización MCM-22: se mezclaron 70 g de Y que tenía una razón de Si:Al de 10 con 30 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 68,6 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Se añadió y-heptalactona en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador Amberlyst (Amberlyst™ 15WET) y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización B producido anteriormente, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 180°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 96% y una selectividad para olefina C8 del 81%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 500°C, un catalizador de aromatización MCM-22 y una velocidad espacial de 2 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 94%, y un rendimiento de carbono como xileno del 73,1%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente PX de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo de la columna. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo 6
Catalizador de descarboxilación y dimerización B: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 100 con 45 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,2 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de aromatización ZSM-5: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 150 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Se añadió y-valerolactona en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador Amberlyst (Amberlyst™ 15WET) y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización B producido anteriormente, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 180°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 96% y una selectividad para olefina C8 del 91%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 450°C, el catalizador de aromatización ZSM-5 y una velocidad espacial de 2 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 86%, y un rendimiento de carbono como xileno del 75,1%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente PX de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo de la columna. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo 7
Catalizador de descarboxilación y dimerización: se mezclaron 60 g de Y que tenía una razón de Si:Al de 10 con 40 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 68,6 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar un precursor de catalizador adicional, seguido por la carga del 3% de La a través de un método de inmersión, para proporcionar el catalizador La-HY.
Catalizador de aromatización ZSM-5: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 150 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Se añadió y-valerolactona en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones del catalizador de descarboxilación y dimerización, una temperatura de 180°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 91% y una selectividad para olefina C8 del 89%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 550°C, un catalizador de aromatización ZSM-5 y una velocidad espacial de 1,5 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 86%, y un rendimiento de carbono como xileno del 69,7%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente PX de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo de la columna. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo 8
Producción de catalizador de descarboxilación A: se mezclaron 50 g de beta que tenía una razón de Si:Al de 20 con 50 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 68,6 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Producción de catalizador de dimerización B: se mezclaron 65 g de ZSM-5 hidrogenado que tenía una razón de Si:Al de 100 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,5 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente.
Entonces, se añadieron 108 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Producción de catalizador de aromatización ZSM-5: se mezclaron 80 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 150 con 20 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Luego se añadieron, 68,6 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Se añadió y-valerolactona en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación A y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización B, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 280°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 96% y una selectividad para olefina C8 del 93%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 500°C, un catalizador de aromatización ZSM-5 y una velocidad espacial de 1,5 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 88%, y un rendimiento de carbono como xileno del 78,6%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente Px de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo de la columna. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo 9
Producción de catalizador de descarboxilación A: se mezclaron 50 g de beta que tenía una razón de Si:Al de 20 con 50 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 68,6 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Producción de catalizador de dimerización B: se mezclaron 65 g de ZSM-5 hidrogenado que tenía una razón de Si:Al de 100 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,5 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 108 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Producción de catalizador de aromatización ZSM-5: se mezclaron 80 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 150 con 20 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 68,6 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Se añadió y-valerolactona en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación A y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización B, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 280°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 97% y una selectividad para olefina C8 del 92%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 450°C, un catalizador de aromatización ZSM-5 y una velocidad espacial de 1,5 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 90%, y un rendimiento de carbono como xileno del 80,3%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente Px de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo de la columna. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo 10
Catalizador de descarboxilación y dimerización A: se mezclaron 60 g de Y que tenía una razón de Si:Al de 6 con 40 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 68,6 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de descarboxilación y dimerización B: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 50 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de aromatización Zn-ZSM-5: se mezclaron 35 g de tamiz molecular ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 150 con 35 g de un agente auxiliar de y-alúmina, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar un precatalizador. Se sumergió el precatalizador con Zn, en una cantidad del 1,5% en peso del precatalizador, y se secó y se calcinó para proporcionar el Zn-ZSM-5.
Se añadió y-valerolactona en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización A producido anteriormente y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización B producido anteriormente, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 250°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 99% y una selectividad para olefina C8 del 96%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 480°C, un catalizador de aromatización Zn-ZSM-5 y una velocidad espacial de 1,5 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 91%, y un rendimiento de carbono como xileno del 86,5%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente PX de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo de la columna. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo 11
Catalizador de descarboxilación y dimerización A: se mezclaron 60 g de Y que tenía una razón de Si:Al de 6 con 40 g de pseudoboehmita, se añadieron 3,9 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 68,6 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de descarboxilación y dimerización B: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 50 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de aromatización Ga-ZSM-5: se mezclaron 35 g de tamiz molecular ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 150 con 35 g de un agente auxiliar de y-alúmina, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar un precatalizador. Se sumergió el precatalizador con Ga, en una cantidad del 1,5% en peso del precatalizador, y se secó y se calcinó para proporcionar el Ga-ZSM-5.
Se añadió y-valerolactona en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización A producido anteriormente y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización B producido anteriormente, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 250°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 99% y una selectividad para olefina C8 del 95%. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 450°C, un catalizador de aromatización Ga-ZSM-5 y una velocidad espacial de 1,5 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 91%, y un rendimiento de carbono como xileno del 85,6%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Se separó adicionalmente la olefina obtenida para proporcionar compuestos aromáticos ligeros que comprenden benceno, tolueno y similares, proporcionando simultáneamente PX de alta pureza. Además, se obtuvo una parte adicional como componente pesado del fondo de la columna. El hidrógeno de la parte superior de la columna podría usarse como materia prima para hidrogenar oligómeros para dar gasolina o gasóleo, mientras que el componente pesado del fondo de la columna podría usarse como materia prima para gasóleo o quemarse para suministrar calor.
Ejemplo comparativo 1
Catalizador de descarboxilación y dimerización A: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 150 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de descarboxilación y dimerización B: se mezclaron 35 g de ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 25 con 35 g de pseudoboehmita, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Catalizador de aromatización ZSM-5: se mezclaron 35 g de tamiz molecular ZSM-5 que tenía una razón de Si:Al de 500 con 35 g de un agente auxiliar de y-alúmina, se añadieron 2,7 g de polvo de Sesbania y se mezclaron homogéneamente. Entonces, se añadieron 48 g de una disolución acuosa de ácido nítrico que comprende el 5,5% en peso de ácido nítrico, se mezclaron y se amasaron para conformación y se extruyeron como una tira. Se secó el precursor de catalizador obtenido a una temperatura de 120°C durante 8 h, y se calcinó a una temperatura de 500°C durante 2 h, para proporcionar el catalizador.
Se añadió y-valerolactona en un reactor de descarboxilación y dimerización R1, en el que en la capa superior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización A y en la capa inferior de las capas de lecho de catalizador se cargó el catalizador de descarboxilación y dimerización B producido anteriormente, teniendo las dos capas de catalizador la misma altura de empaquetamiento. Se llevaron a cabo la descarboxilación y dimerización en condiciones de una temperatura de 250°C y una WHSV de 1,5 h-1, dando como resultado una conversión del 83% y una selectividad dramáticamente disminuida para olefina C8 del 26% debido a una acidez demasiado fuerte del catalizador de descarboxilación y dimerización B que condujo los productos intermedios incluyendo la olefina C4 y similares a una rápida coquización. Después de la separación, se alimentó la olefina C8 en un reactor de aromatización R2 para la aromatización bajo las acciones de una temperatura de 450°C, un catalizador de aromatización ZSM-5 y una velocidad espacial de 1,5 h-1, para proporcionar una corriente que contiene un producto de xileno, con una selectividad para xileno del 56%. La olefina no reaccionada completamente pudo recircularse al reactor de dimerización para continuar la reacción. Sin embargo, debido a la desactivación del catalizador, el rendimiento del catalizador se degradó tan rápidamente que no pudo obtenerse PX de alta pureza.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    Procedimiento para producir compuestos aromáticos, que comprende las etapas de a1) y b1) o que comprende las etapas de a2), b2) y c2):
    a1) una etapa de poner en contacto un compuesto que tiene un grupo lactona con un catalizador de descarboxilación y dimerización, en condiciones para la reacción de descarboxilación y dimerización, para producir una olefina C8; y
    b1) una etapa de poner en contacto la olefina C8 con un catalizador de aromatización en condiciones de la reacción de aromatización, para producir compuestos aromáticos,
    o
    a2) una etapa de poner en contacto un compuesto que tiene un grupo lactona con un catalizador de descarboxilación, en condiciones de la reacción de descarboxilación, para producir una olefina C4; y b2) una etapa de poner en contacto la olefina C4 con un catalizador de dimerización, en condiciones de la reacción de dimerización, para producir una olefina C8; y
    c2) una etapa de poner en contacto la olefina C8 con un catalizador de aromatización, en condiciones de la reacción de aromatización, para producir compuestos aromáticos,
    en el que el compuesto que tiene un grupo lactona tiene la fórmula estructural (I):
    Figure imgf000019_0001
    en la fórmula (I), Ri se selecciona del grupo que consiste en alquileno lineal o ramificado Ci-20 opcionalmente sustituido, alquenileno lineal o ramificado C2-20 opcionalmente sustituido, alquinileno lineal o ramificado C2-20 opcionalmente sustituido, cicloalquileno C3-20 opcionalmente sustituido y arilideno C6-20 opcionalmente sustituido, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en alquileno lineal o ramificado C2-10 opcionalmente sustituido y alquenileno lineal o ramificado C2-10 opcionalmente sustituido, más preferiblemente alquileno lineal o ramificado C2-5, además preferiblemente 1,2-etilideno; y R2 se selecciona del grupo que consiste en hidrógeno, alquilo lineal o ramificado C1-20 opcionalmente sustituido y carboxilo, preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno y alquilo lineal o ramificado C1-10 opcionalmente sustituido, más preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno y alquilo lineal o ramificado C1-4,
    en el que el catalizador de descarboxilación y dimerización es uno o más seleccionados del grupo que consiste en óxido ácido, óxido de bismuto, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto; el catalizador de descarboxilación es uno o más seleccionados del grupo que consiste en óxido ácido, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto, preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en óxido ácido, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida y superácido sólido, más preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en resina de intercambio catiónico fuertemente ácida y superácido sólido; el catalizador de dimerización es uno o más seleccionados del grupo que consiste en óxido ácido, óxido de bismuto, resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto, preferiblemente tamiz molecular; el catalizador de aromatización es uno o más seleccionados del grupo que consiste en tamiz molecular, superácido sólido y óxido metálico compuesto, preferiblemente tamiz molecular, en particular ZSM-5 o M/ZSM-5, en el que M se selecciona del grupo que consiste en Zn, Ga, Sn o una combinación de los mismos, y
    en el que la concentración de ácido D1 del catalizador de descarboxilación y dimerización y la concentración de ácido D2 del catalizador de aromatización satisfacen la siguiente fórmula (I),
    D1>D2 (I)
    o alternativamente, la concentración de ácido D11 del catalizador de descarboxilación, la concentración de ácido D12 del catalizador de dimerización y la concentración de ácido D2 del catalizador de aromatización satisfacen la siguiente fórmula (II),
    DI 1>D2>D12 (II).
  2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las condiciones para la reacción de descarboxilación y dimerización comprenden: una temperatura de reacción de 160 a 400°C, preferiblemente de 160 a 300°C, una presión de reacción de 0,1 a 8 MPa, preferiblemente de 0,1 a 4 MPa, una WHSV para el compuesto que tiene un grupo lactona de 0,1 a 15 hora-1, preferiblemente de 0,6 a 5 hora-1; o alternativamente, las condiciones para la reacción de descarboxilación comprenden: una temperatura de reacción de 100 a 350°C, preferiblemente de 120 a 250°C, una presión de reacción de 0,1 a 8 MPa, preferiblemente de 0,1 a 4 MPa, una WHSV para el compuesto que tiene un grupo lactona de 0,1 a 15 hora-1, preferiblemente de 0,6 a 5 hora' 1; o alternativamente, las condiciones para la reacción de dimerización comprenden: una temperatura de reacción de 160 a 400°C, preferiblemente de 160 a 300°C, una presión de reacción de 0,1 a 8 MPa, preferiblemente de 0,1 a 4 MPa, una WHSV para la olefina C4 de 0,1 a 15 hora-1, preferiblemente de 0,6 a 5 hora-1; o alternativamente, las condiciones para la reacción de aromatización comprenden: una temperatura de reacción de 420 a 800°C, preferiblemente de 450 a 550°C, una presión de reacción de 0,1 a 8 MPa, preferiblemente de 0,1 a 4 MPa, una WHSV para la olefina C8 de 0,3 a 10 hora-1, preferiblemente de 0,3 a 5 hora-1.
  3. 3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el compuesto que tiene un grupo lactona se deriva de un material de biomasa, preferiblemente se deriva de uno o más de xilitol, glucosa, celobiosa, celulosa, hemicelulosa y lignina, o se deriva de uno o más de lodos de fabricación de papel, papel de desecho, bagazo, glucosa, madera, mazorca de maíz, rastrojo de maíz y rastrojo de paja.
  4. 4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el óxido ácido es uno o más seleccionados del grupo que consiste en óxido sólido de un elemento del grupo NIA de la tabla periódica de elementos y óxido sólido de un elemento del grupo IVA de la tabla periódica, preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en S O y AhO3, más preferiblemente AhOa, AhO3-SiO2 o SO 2,
    el óxido de bismuto es Bi2O3, y
    la resina de intercambio catiónico fuertemente ácida es una o más seleccionadas del grupo que consiste en resina de intercambio catiónico ácida sulfónica macroporosa y resina de intercambio catiónico ácida sulfónica modificada con halógeno (preferiblemente perfluorada).
  5. 5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el tamiz molecular es uno o más seleccionados del grupo que consiste en tamiz molecular de tipo ZSM (preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en ZSM-5, ZSM-11, ZSM-22, ZSM-23 y Zs M-38), tamiz molecular de tipo Y, tamiz molecular de tipo beta, tamiz molecular de tipo L, tamiz molecular de tipo MCM (preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en MCM-22 y MCM-41), preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en ZSM-5, tamiz molecular de tipo Y, tamiz molecular de tipo beta y MCM-41, más preferiblemente ZSM-5.
  6. 6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el tamiz molecular es una composición de tamiz molecular, que comprende los siguientes componentes de a1), b1) y c1) o que comprende los siguientes componentes de a2) y c2:
    a1) de 20 a 80 partes en peso (preferiblemente de 50 a 80 partes en peso) del tamiz molecular, y
    b1) de 20 a 80 partes en peso (preferiblemente de 20 a 50 partes en peso) de un aglutinante (preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en sol de sílice, pseudoboehmita, alúmina, arcilla tratada con ácido, caolín, montmorillonita y bentonita, más preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en alúmina, pseudoboehmita y montmorillonita), y
    c1) de 0 a 10 partes en peso (preferiblemente de 0,01 a 10 partes en peso, más preferiblemente de 0,01 a 5 partes en peso) de un agente auxiliar, en el que el agente auxiliar es uno o más seleccionados del grupo que consiste en Na, Ca, K, Be, Mg, Ba, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ru, Pd, Pt, Ag, B, Al, Sn, P, Sb, La y Ce, preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en Ca, K, Mg, Cr, Mo, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ru, Pd, Pt, Ag, B, Sn, P, La y Ce, más preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en Zn, Ga y Sn,
    o
    a2) de 90 a 99,99 partes en peso (preferiblemente de 95 a 99,99 partes en peso) del tamiz molecular, y
    c2) de 0,01 a 10 partes en peso (preferiblemente de 0,01 a 5 partes en peso) de un agente auxiliar, en el que el agente auxiliar es uno o más seleccionados del grupo que consiste en Na, Ca, K, Be, Mg, Ba, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ru, Pd, Pt, Ag, B, Al, Sn, P, Sb, La y Ce, preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en Ca, K, Mg, Cr, Mo, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ru, Pd, Pt, Ag, B, Sn, P, La y Ce, más preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en Zn, Ga y Sn.
  7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa a1), el compuesto que tiene un grupo lactona se pone en contacto con capas de lecho de catalizador que contienen el catalizador de descarboxilación y dimerización para producir una olefina C8, comprendiendo las capas de lecho de catalizador al menos dos capas del catalizador de descarboxilación y dimerización, en el que la concentraciones de ácido de cualesquiera dos capas adyacentes de los catalizadores de descarboxilación y dimerización son diferentes.
  8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el superácido sólido es uno o más seleccionados del grupo que consiste en superácido sólido soportado con ácido de Lewis, superácido sólido como material compuesto de sal de metal inorgánico/ácido de Lewis y superácido sólido como óxido metálico sulfatado.
  9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el soporte del superácido sólido soportado con ácido de Lewis es uno o más de seleccionados del grupo que consiste en óxido sólido de un elemento del grupo IIIA y óxido sólido de un elemento del grupo IVA, de la tabla periódica, preferiblemente uno o más de seleccionados del grupo que consiste en SiO2, B2O3 y AhO3,
    el ácido de Lewis del superácido sólido soportado con ácido de Lewis es uno o más seleccionados del grupo que consiste en haluro (preferiblemente fluoruro) de un elemento del grupo VB, haluro (preferiblemente fluoruro) de un elemento del grupo IIIA y haluro (preferiblemente fluoruro) de un elemento del grupo VA de la tabla periódica de elementos, preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en haluro (preferiblemente fluoruro) de un elemento del grupo VB y haluro (preferiblemente fluoruro) de un elemento del grupo VA de la tabla periódica de elementos, además preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en PF3, AsF3, SbF3, BiF3, SbFs, TaF3, VF3 y NbF3,
    el superácido sólido soportado con ácido de Lewis es preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en SbF5/SiO2-AhO3, PF3/AhO3-B2O3, AsF3/AhO3-B2O3, SbF3/AhO3-B2O3, BiF3/AhO3-B2O3, TaF3/AhO3-B2O3, VF3/AhO3-B2O3 y NbF3/AhO3-B2O3,
    la sal de metal inorgánico del superácido sólido como material compuesto de sal de metal inorgánico/ácido de Lewis es uno o más seleccionados del grupo que consiste en sal de ácido inorgánico (preferiblemente sal haloidea de ácido, más preferiblemente clorhidrato) de un elemento metálico del grupo IB, sal de ácido inorgánico (preferiblemente sal haloidea de ácido, más preferiblemente clorhidrato) de un elemento metálico del grupo IIB, sal de ácido inorgánico (preferiblemente sal haloidea de ácido, más preferiblemente clorhidrato) de un elemento metálico del grupo VII y sal de ácido inorgánico (preferiblemente sal haloidea de ácido, más preferiblemente clorhidrato) de un elemento metálico del grupo VIII de la tabla periódica de elementos, preferiblemente CuCl2,
    el ácido de Lewis del superácido sólido como material compuesto de sal de metal inorgánico/ácido de Lewis es uno o más seleccionados del grupo que consiste en haluro (preferiblemente cloruro) de un elemento del grupo VB, haluro (preferiblemente cloruro) de un elemento del grupo IIIA y haluro (preferiblemente cloruro) de un elemento del grupo VA de la tabla periódica de elementos, preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en haluro (preferiblemente cloruro) de un elemento del grupo IIIA de la tabla periódica de elementos, preferiblemente AlCh,
    el superácido sólido como material compuesto de sal de metal inorgánico/ácido de Lewis es preferiblemente AlCl3-CuCl2,
    el óxido metálico del superácido sólido como óxido metálico sulfatado es óxido A de un elemento metálico del grupo IVB (preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en ZrO2 y TO 2) o es óxido B obtenido modificando el óxido A con uno o más elementos modificadores seleccionados del grupo que consiste en elemento metálico del grupo IIIA (en forma de óxido), elemento metálico del grupo VIIB (en forma de óxido), elemento metálico noble del grupo VIII (en forma de sustancia elemental metálica), elemento metálico de base del grupo VIII (en forma de óxido), elemento metálico del grupo VIB (en forma de óxido) y elemento metálico lantánido (en forma de óxido) de la tabla periódica de elementos (siendo el elemento modificador preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en Fe, Pt, Re, Al, W, Cr, Mo y Mn), y
    el superácido sólido como óxido metálico sulfatado es preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en SO42-/ZrO2, S2Os2"/ZrO2, SO42-/TiO2, SO42"/ZrO2-Fe3O4, Pt/SO42-/TiO2, SO42"/TiO2-ZrO2, SO42" /TiO2-Al2O3, SO42-/TiO2-WO3, SO42-/ZrO2-Fe2O3-Cr2O3, SO42-/ZrO2-WO3, SO42-/TiO2-MoO3, SO42-/ZrO2-Fe2O3-MnO2, SO42'/AhO3-ZrO2 modificado con W y SO42'/AhO3-ZrO2 modificado con Mo.
  10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que en el superácido sólido soportado con ácido de Lewis, el ácido de Lewis está soportado en una cantidad del 1 al 30% en peso, preferiblemente del 1 al 15% en peso, en relación con el peso del soporte,
    en el superácido sólido como material compuesto de sal de metal inorgánico/ácido de Lewis, la razón en peso entre la sal de metal inorgánico y el ácido de Lewis es de 1-30:100, preferiblemente 1-15:100,
    en el superácido sólido como óxido metálico sulfatado, el óxido metálico tiene una tasa de sulfatación del 0,5-25% en peso, preferiblemente el 1-8% en peso, y
    en el óxido B, la razón en peso del elemento modificador en forma de óxido (calculado como óxido) con respecto al óxido A es de 0,1-25:100, preferiblemente 0,5-10:100, y la razón en peso del elemento modificador en forma de sustancia elemental metálica (calculado como metal) con respecto al óxido A es de 0,1-15:100, preferiblemente 0,3-6:100.
  11. 11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el óxido metálico compuesto es un óxido compuesto de óxido C de un elemento metálico del grupo IVB (preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en ZrO2 y TiO2, más preferiblemente ZrO2) y uno o más óxidos D seleccionados del grupo que consiste en óxido de un elemento metálico del grupo IIIA de la tabla periódica de elementos, óxido de un elemento metálico del grupo VII, óxido de un elemento metálico del grupo VIB y elemento metálico lantánido de la tabla periódica de elementos (preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en B2O3, AhO3, MnO2, C 2O3, CrO3, MoO3, WO3, La2O3 y CeO2, más preferiblemente uno o más seleccionados del grupo que consiste en MnO2, MoO3, WO3, La2O3 y CeO2), preferiblemente un óxido compuesto de ZrO2 y uno o más óxidos D seleccionados del grupo que consiste en MnO2, Mo2O3, WO3, La2O3 y CeO2.
  12. 12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que la razón de óxido C con respecto a óxido D es de 60­ 99,9: 0,1-40, preferiblemente 60-99:1-40, calculada en partes en peso.
  13. 13. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además una etapa de conversión catalítica del material de biomasa, seguido opcionalmente por hidrogenación catalítica, para producir el compuesto que tiene un grupo lactona.
  14. 14. Procedimiento para producir p-xileno, que comprende las etapas de:
    una etapa de producir compuestos aromáticos según la reivindicación 1; y
    una etapa de separar p-xileno de los compuestos aromáticos.
  15. 15. Procedimiento para producir ácido tereftálico, que comprende las etapas de:
    una etapa de producir p-xileno según la reivindicación 14; y
    una etapa de convertir el p-xileno en ácido tereftálico.
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