ES2962549T3 - Un proceso para la producción de alquilaromáticos - Google Patents
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Abstract
La presente divulgación describe un proceso para la producción de alquilaromáticos que se puede realizar usando un reactor de bucle que comprende las etapas de: introducir un compuesto aromático alquilable; introducir una olefina; introducir un catalizador; ajustar el compuesto aromático alquilable a una temperatura previa a la reacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada; opcionalmente, ajustar la olefina a una segunda temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada; opcionalmente, ajustar el catalizador a una tercera temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada; poner en contacto inicialmente el catalizador y la olefina en condiciones para controlar la temperatura de la reacción del catalizador y la olefina; mezclar y/o hacer circular el compuesto aromático alquilable, la olefina y el catalizador; y mantener el compuesto aromático alquilable y la olefina a la temperatura de reacción deseada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
d e s c r ip c ió n
Un proceso para la producción de alquilaromáticos
Campo de la invención
Esta divulgación se refiere de manera general a un proceso de alquilación y, en particular, a un proceso de alquilación que usa condiciones controladas por temperatura para producir alquilaromáticos.
Antecedentes
L<os>alquilaromáticos, como el alquilbenceno, se usan habitualmente como productos intermedios que se derivan en detergentes que pueden emplearse en productos de limpieza domésticos e industriales. Típicamente, los alquilaromáticos se generan mediante la reacción de compuestos aromáticos alquilables y olefinas usando condiciones de reacción de Friedel-Crafts en un proceso por lotes<o>continuo. Por lo general, estos procesos estándar no ofrecen un buen control de la temperatura ni uniformidad del mezclado, por lo que los productos alquilaromáticos producidos a partir de ellos tienen generalmente una amplia distribución de isómeros y rendimientos variables. Se cree que tener una distribución de isómeros más amplia afecta negativamente al rendimiento del detergente. Además, los procesos que se usan comúnmente implican un coste de capital considerable basado en el tamaño y la cantidad de los equipos necesarios para lograr una distribución de isómeros<o>un rendimiento deseados.
La US 2010/0160703 A l divulga un proceso para la alquilación de un compuesto aromático que comprende una reacción del compuesto aromático con por lo menos un oligómero olefínico en presencia de un catalizador líquido iónico ácido.
Sumario
Por lo tanto, sería deseable disponer de un proceso de alquilación mejorado que proporcione compuestos alquilaromáticos con una distribución de isómeros más ajustada y mayores rendimientos sin costes de capital considerables en equipos.
Para lograr este objetivo, se divulga un proceso de alquilación de acuerdo con la reivindicación 1.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, el catalizador puede ser un catalizador de ácido.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, el catalizador de ácido puede ser ácido fluorhídrico, ácido tríflico, cloruro de aluminio, trifluoruro de boro y combinaciones de los mismos.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable puede ser benceno, xilenos, toluleno, eumeno, etilbenceno, butilbenceno, naftaleno, alquilnaftalenos y combinaciones de los mismos.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable es un compuesto aromático sustituido que comprende la fórmula:
en la que R1 es un hidrógeno<o>un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono aproximadamente; R2 es un hidrógeno<o>un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono aproximadamente; y R3 es un grupo alquilo que tiene de 14 a 60 átomos de carbono aproximadamente.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, la olefina es por lo menos una olefina de C8<o>superior.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, la olefina es por lo menos una olefina de C14 a C6<o>.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, el proceso de alquilación Introduce un diluyente y opcionalmente, ajusta el diluyente a una cuarta temperatura de prerreacción que está por debajo de una temperatura de reacción deseada.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, poner inicialmente en contacto el catalizador y la olefina en condiciones de controlar la temperatura de la reacción del catalizador y la olefina incluye poner en contacto el catalizador y la olefina en un punto antes de que el catalizador y la olefina pasen a través de un intercambiador de calor.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, poner en contacto inicialmente el catalizador y la olefina en condiciones para controlar la temperatura de la reacción del catalizador y la olefina incluye poner en contacto el catalizador y la olefina de manera incremental durante un periodo de 1 minuto a 120 minutos.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de prerreacción, la segunda temperatura de prerreacción y la tercera temperatura de prerreacción son, cada una de ellas, temperaturas entre aproximadamente 2 y aproximadamente 60 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un proceso de alquilación puede incluir además mezclar el compuesto aromático alquilable, la olefina y el catalizador en el reactor de circulación.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, el reactor de circulación puede incluir una bomba.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un proceso de alquilación ajusta el compuesto aromático alquilable a una temperatura de prerreacción haciendo circular el compuesto aromático alquilable a través del intercambiador de calor.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un proceso de alquilación ajusta la olefina a una segunda temperatura de prerreacción que está por debajo de la temperatura de reacción deseada haciendo circular la olefina a través del intercambiador de calor.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un proceso de alquilación ajusta la olefina a una segunda temperatura de prerreacción antes de poner en contacto inicialmente el catalizador y la olefina en el conducto que hace circular el fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un proceso de alquilación introduce el catalizador en el reactor de circulación añadiendo el catalizador en el conducto que hace circular el fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un proceso de alquilación introduce una olefina en el reactor de circulación añadiendo la olefina en el conducto que hace circular el fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, un proceso de alquilación introduce además un diluyente en el reactor de circulación y, opcionalmente, ajusta el diluyente a una cuarta temperatura de prerreacción que está por debajo de una temperatura de reacción deseada.
Breve descripción del dibujo
La presente divulgación puede entenderse mejor, y<sus>numerosas características y ventajas pueden hacerse evidentes para los expertos en la técnica haciendo referencia al dibujo acompañante.
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un reactor de circulación ejemplar que puede usarse en los procesos de alquilación de la presente divulgación.
Descripción detallada
Si aparece en la presente, no se pretende que el término "que comprende" y derivados del mismo excluyan la presencia de cualquier componente, paso<o>procedimiento adicional, esté<o>no divulgado en la presente. Para evitar cualquier duda, todas las composiciones reivindicadas en la presente mediante el<uso>del término "que comprende" pueden incluir cualquier aditivo<o>compuesto adicional, a menos que se indique lo contrario. Por el contrario, el término "consiste esencialmente en", si aparece en la presente, excluye del alcance de cualquier mención posterior cualquier otro componente, paso<o>procedimiento, excepto aquellos que no sean esenciales para la operatividad, y el término "consiste en", si se usa, excluye cualquier componente, paso<o>procedimiento no delineado<o>enumerado específicamente. El término "<o>", a menos que se indique lo contrario, se refiere a I<os>miembros enumerados individualmente, así como en cualquier combinación.
L<os>artículos "un y "uno" se usan en la presente para referirse a uno<o>a más de uno (es decir, por lo menos uno) de I<os>objetos gramaticales del artículo. A modo de ejemplo, "una olefina" significa una olefina<o>más de una olefina.
Las frases "en una realización", "de acuerdo con una realización", "en realizaciones de la presente divulgación", "de acuerdo con algunas realizaciones", y similares significan generalmente que la función, estructura<o>característica particular que sigue a la frase está incluida en por lo menos una realización de la presente divulgación, y puede estar incluido en más de una realización de la presente divulgación. E<s>importante destacar que tales frases no se refieren necesariamente a la misma realización. Si la memoria descriptiva expone establece que un componente<o>función "puede"<o>"podría" incluirse<o>tener una característica, no se requiere que ese componente<o>función particular esté incluido<o>tenga la característica.
Como se ha analizado anteriormente, es deseable tener alquilaromáticos con una distribución de isómeros ajustada y menos variabilidad de isómeros. Por ejemplo, al producir alquilbenceno, típicamente es beneficioso conseguir una cantidad deseable de isómeros de 2-fenilo en el producto. Estos objetivos pueden alcanzarse cuando el proceso de alquilación para producir alquilaromáticos proporciona un buen control de la temperatura y un mezclado uniforme. En particular, es deseable que la temperatura y la composición sean uniformes en todo el reactor.
De acuerdo con la invención, se proporciona un proceso de alquilación para producir alquilaromáticos que tiene las características de la reivindicación 1.
De acuerdo con la presente invención, el proceso de alquilación comprende el paso de introducir un compuesto aromático alquilable. Generalmente, el compuesto aromático alquilable puede ser cualquier compuesto aromático capaz de experimentar una reacción de alquilación. Cualquiera<o>más compuestos aromáticos útiles y/o cualquier alquilbenceno útil<o>mezcla de I<os>mismos puede servir como compuesto aromático alquilable. El término "aromático" en "compuesto aromático alquilable" debe entenderse de acuerdo con<su>alcance reconocido en la técnica. Esto incluye compuestos monocíclicos y policíclicos sustituidos y no sustituidos de alquilo.
L<os>ejemplos de compuestos aromáticos alquilables incluyen, sin limitación, benceno, toluleno, xilenos, eumeno, etilbenceno, butilbenceno, naftaleno, alquilnaftalenos y combinaciones de I<os>mismos. Otros ejemplos de compuestos aromáticos alquilables incluyen, sin limitación, antraeeno, naftaeeno, perileno, coroneno, fenantreno y combinaciones de I<os>mismos, incluyendo combinaciones con I<os>otros compuestos aromáticos alquilables enumerados en la presente divulgación.
L<os>compuestos aromáticos alquilables pueden incluir compuestos aromáticos sustituidos. L<os>compuestos aromáticos sustituidos que pueden alquilarse en la presente deben poseer por lo menos un átomo de hidrógeno unido directamente al anillo aromático. L<os>anillos aromáticos pueden sustituirse con uno<o>más grupos alquilo, arilo, alearilo, alcoxi, ariloxi, cieloalquilo, haluro y/u otros grupos que no interfieran con la reacción de alquilación. Generalmente I<os>grupos alquilo que pueden estar presentes como sustituyentes en el compuesto aromático contienen de 1 a aproximadamente 22 átomos de carbono y habitualmente de aproximadamente 1 a 8 átomos de carbono, y más habitualmente de 1 a 4 átomos de carbono. Un compuesto aromático sustituido puede tener la fórmula general:
en donde R1 es un hidrógeno<o>un grupo alquilo que tiene aproximadamente de 1 a 4 átomos de carbono; R2 es un hidrógeno<o>un grupo alquilo que tiene aproximadamente de 1 a 4 átomos de carbono; y R3 es un grupo alquilo que tiene de aproximadamente 14 a aproximadamente 60 átomos de carbono.
L<os>compuestos aromáticos alquilsustituidos adecuados incluyen isopropilbeneeno, n-propilbeneeno, alfametilnaftaleno, mesitileno, dureno, cimenos, pseudoeumeno, o-dietilbeneeno, m-dietilbeneeno, p-dietilbeneeno, isoamilbeneeno, isohexilbeneeno, pentaetilbeneeno, pentametilbeneeno; 1,2,3,4-tetraetilbeneeno; 1,2,3,5-tetrametilbeneeno; 1,2,4-trietilbeneeno; 1,2,3-trimetilbeneeno, m-butiltolueno; p-butiltolueno; 3,5-dietiltolueno;<o>-etiltolueno; p-etiltolueno; m-propiltolueno; 4-etil-m-xileno; dimetilnaftalenos; etilnaftaleno; 2,3-dimetilantraeeno; 9-etilantraeeno; 2-metilantraeeno; o-metilantraeeno; 9,10-dimetilfenantreno; 3-metilfenantreno; hexilbeneeno, nonilbenceno, dodecilbenceno, pentadecilbenceno, hexiltolueno, noniltolueno, dodeciltolueno, pentadecitolueno y combinaciones de los mismos. L<os>compuestos aromáticos sustituidos con alquilo incluirían también tolueno, xileno, etilbenceno y butilbenceno, como se han enumerado anteriormente.
Se usarían diferentes compuestos aromáticos alquilables y/o combinaciones de compuestos aromáticos alquilables dependiendo de<sus>costes, estructuras y los productos finales deseados.
Otros compuestos alquilables que pueden usarse en la presente divulgación incluyen el reformado, que es un producto del reformado de hidrocarburos. El reformado contiene una mezcla de benceno, tolueno y/o xileno.
La presente invención también incluye la introducción de una<o>más olefinas. Las olefinas que pueden ser útiles incluyen generalmente cualquier hidrocarburo que tenga uno<o>más enlaces insaturados disponibles capaces de reaccionar con el compuesto aromático alquilable. Las olefinas, también denominadas alquenos<u>olefinas, son hidrocarburos insaturados. Por insaturado se entiende que hay por lo menos un par de átomos de carbono enlazados por un enlace doble<o>enlace triple. Las olefinas acíclicas con un único enlace doble tienen la fórmula general CnH2n.
En las realizaciones de la presente divulgación, la olefina usada puede ser cualquier olefina C5<o>superior.
Las olefinas de C2 a C4 son típicamente gaseosas a temperaturas y presiones normales. En cambio, las olefinas C5<o>superiores típicamente son líquidas a temperaturas y presiones normales. Estas olefinas pueden ser de cadena lineal<o>ramificada. En las realizaciones de la presente divulgación, la olefina usada puede ser cualquier olefina C6<o>superior.
En las realizaciones de la presente divulgación, la olefina usada puede ser cualquier olefina C7<o>superior. En algunas realizaciones de la presente divulgación, la olefina usada puede ser cualquier olefina C8<o>superior. En algunas realizaciones de la presente divulgación, la olefina usada puede ser cualquier olefina Cg<o>superior. En algunas realizaciones de la presente divulgación, la olefina usada puede ser cualquier olefina C10<o>superior. En algunas realizaciones de la presente divulgación, la olefina usada puede ser cualquier olefina C11<o>superior. En algunas realizaciones de la presente divulgación, la olefina usada puede ser cualquier olefina C12<o>superior.
En las realizaciones de la presente divulgación, la olefina usada puede ser cualquier olefina superior en el intervalo de C14 a C60. Las olefinas en este intervalo son típicamente solubles en aceite, lo que las hace adecuadas para<su uso>en la producción de alquilaromáticos que podrían incorporarse posteriormente en detergentes para productos derivados del petróleo.
En las realizaciones de la presente divulgación, la proporción en peso entre el compuesto aromático alquilable y la olefina puede estar en el intervalo de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 10.
Las olefinas adecuadas disponibles comercialmente pueden incluir las alfa olefinas normales AlphaPlus® disponibles de Chevron Phillips Chemical Company y las alfa olefinas lineales e internas NEODENE* disponibles del grupo de empresas Shell.
La presente invención también incluye introducir uno<o>más catalizadores. L<os>catalizadores pueden incluir generalmente cualquier catalizador capaz de fomentar la reacción entre la olefina y el compuesto aromático alquilable.
En realizaciones de la presente divulgación, el catalizador puede incluir cualquier catalizador de ácido adecuado que tenga un pH de menos de aproximadamente 3. Tales catalizadores de ácido incluyen, pero no se limitan a, ácido fluorhídrico, ácido tríflico, cloruro de aluminio, trifluoruro de boro y combinaciones de los mismos. Tales catalizadores ácidos pueden ser líquidos<o>sólidos.
También pueden usarse catalizadores sólidos fluidizados, como los que comprenden compuestos de zeolita y aluminosilicato con suficientes aberturas de poro. El<uso>de catalizadores sólidos para esta reacción puede requerir maquinaria y equipos adicionales para el suministro adecuado de los sólidos al proceso y la filtración y recogida adecuadas de los catalizadores sólidos gastados, como puede verse en la tolva de catalizador 224 de la Figura 1. El<uso>de un catalizador sólido también influirá en la temperatura de reacción deseada<u>objetivo.
L<os>catalizadores disponibles comercialmente pueden incluir ácido fluorhídrico disponible de Honeywell International Inc.
La cantidad de catalizador usada puede estar en el intervalo de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 20 en proporción en peso sobre la base del peso de la olefina. En una realización, la proporción en peso entre catalizador y olefina puede estar en el intervalo de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 20 La cantidad de catalizador puede ajustarse de acuerdo con ciertos factores, como la conversión deseada y la capacidad de dispersión.
Si la cantidad de catalizador usada es demasiado baja, la conversión del compuesto aromático alquilable en el alquilaromático deseado puede disminuir y puede aumentar la cantidad de subproductos isoméricos no deseados, como la presencia de isómeros de 2-fenilo. Si la cantidad de catalizador usada es demasiado elevada, resulta más difícil dispersar el catalizador en la fase orgánica, lo que hace que el catalizador sea un diluyente, lo que ralentiza la reacción. En el caso de catalizadores sólidos fluidizados, la proporción en peso de catalizador y olefina no debe superar una proporción de 20 para proporcionar un contacto ideal con el catalizador.
De acuerdo con una realización, el proceso de alquilación implica el paso opcional de introducir uno<o>más diluyentes. En general, los diluyentes pueden ser cualquier compuesto no reactivo con el compuesto aromático alquilable, la olefina y el catalizador. Tener un diluyente es útil para ralentizar la velocidad de reacción y favorecer la formación de los isómeros deseados. Un ejemplo de un diluyente es, sin limitación, la parafina. L<os>diluyentes usados en la presente pueden incluir uno<o>más diluyentes. Un experto en la técnica, con el beneficio de la presente divulgación, reconocerá otros diluyentes adecuados sobre la base de los reactivos y catalizadores usados en la reacción.
El término "introducir", como en "introducir un compuesto aromático alquilable", significa generalmente añadir el compuesto aromático alquilable al reactor. Añadir el compuesto aromático alquilable al reactor puede implicar añadir el compuesto aromático alquilable a la cámara de reacción<o>a cualquier parte del reactor. Esto también puede denominarse "cargar" el compuesto aromático alquilable en el reactor. De manera similar, el término introducir tiene el mismo significado para los términos "introducir una olefina", "introducir un catalizador" e "introducir un diluyente" que para "introducir un compuesto aromático alquilable". En referencia a la Figura 1, dichos puntos de introducción ejemplares para introducir el compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente en el reactor de circulación 2<o>0 se muestran en las líneas 202<a>, 202<b>, 202<c>y 202D.
Hay múltiples opciones para el orden de introducción de los compuestos aromáticos alquilables, las olefinas, los catalizadores y los diluyentes en el reactor. En una realización, el compuesto aromático alquilable y la olefina se introducen primero en el reactor. Luego, se introduce el catalizador en el reactor. El diluyente puede introducirse con el compuesto aromático alquilable y la olefina<o>con el catalizador.
En una realización, el catalizador puede introducirse primero en el reactor y luego se introducen en el reactor el compuesto aromático y la olefina. De nuevo, el diluyente puede introducirse con el compuesto aromático alquilable y la olefina<o>el catalizador.
En una realización, el compuesto aromático alquilable y el catalizador se introducen primero en el reactor y luego se introduce la olefina en el reactor. El diluyente puede introducirse con el compuesto aromático alquilable y el catalizador<o>con la olefina.
De acuerdo con la invención, el compuesto aromático alquilable se ajusta a una temperatura de prerreacción que está por debajo de una temperatura de reacción deseada. Este ajuste puede tener lugar antes de la introducción en el reactor<o>después de la introducción en el reactor. Este ajuste puede implicar calentar<o>enfriar el compuesto aromático alquilable hasta la temperatura de prerreacción. Antes de introducirlo en el reactor, el compuesto aromático alquilable puede calentarse<o>enfriarse por los medios disponibles en la instalación. Después de la introducción en el reactor, el ajuste puede tener lugar haciendo pasar el compuesto aromático alquilable a través de un intercambiador<de calor 210 o usando la camisa del reactor>2<I>2<, como se muestra en la Figura 1.>
La presente invención incluye ajustar el compuesto aromático alquilable a una temperatura de prerreacción que está por debajo de una temperatura de reacción deseada. La temperatura de prerreacción estará por debajo de la temperatura de reacción deseada si la reacción es exotérmica<o>por encima de la temperatura de reacción deseada si la reacción es endotérmica. La diferencia entre la temperatura de prerreacción y la temperatura de reacción deseada depende de la cantidad de calor generado<o>perdido en la reacción de los reactivos. Si la reacción no es muy exotérmica<o>endotérmica, la temperatura de prerreacción y la temperatura de reacción deseada pueden ser las mismas. Cuando se producen alquilbencenos, la reacción inicial entre el catalizador y la olefina es exotérmica y lleva a un pico inicial en la temperatura de la reacción. Tener una temperatura de prerreacción por debajo de la temperatura de reacción deseada ayuda a estabilizar la temperatura de toda la reacción y se cree que reduce el número de isómeros de 2-fenilo en el producto.
En realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable se ajusta de aproximadamente 2 a aproximadamente 60 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable se ajusta a aproximadamente 2, 4, 6<u>8 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable se ajusta a aproximadamente 10, 12, 14, 16<o>18 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable se ajusta a aproximadamente 20, 22, 24, 26<o>28 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable se ajusta a aproximadamente 30, 32, 34, 36<o>38 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable se ajusta a aproximadamente 40, 42, 44, 46<o>48 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable se ajusta a aproximadamente 50, 52, 54, 56<o>58 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable se ajusta a aproximadamente 60 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. A efectos de la presente divulgación, también se incluyen los intervalos entre los valores anteriores. Por ejemplo, la divulgación anterior divulgaría el intervalo del compuesto aromático alquilable que se ajusta de aproximadamente 6 a aproximadamente 12 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada.
En realizaciones de la presente divulgación, el compuesto aromático alquilable se ajusta a una temperatura de prerreacción que es un punto por encima de<su>punto de congelación y por debajo de la temperatura de reacción deseada. Si el compuesto aromático alquilable es benceno, puede ajustarse por encima de<su>punto de congelación de 5,5 grados Celsius. El ajuste de la temperatura puede producirse antes de introducirlo en el reactor<o>una vez que está en el reactor, por ejemplo, mediante un intercambiador de calor. Este ajuste de temperatura puede llevarse a cabo usando un intercambiador de calor<o>por otros medios conocidos en la técnica.
La temperatura de reacción deseada sería la temperatura ideal para que los reactivos reaccionen para producir los productos deseados. Se cree que el mantenimiento de una temperatura de reacción deseada estable produce productos más uniformes, que tienen menos isómeros y subproductos no deseados. El mezclado uniforme puede ayudar a promover temperaturas de reacción más uniformes. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 8 a aproximadamente 12 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 10 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 20 a aproximadamente 24 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 33 a aproximadamente 43 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 38 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 50 a aproximadamente 60 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 55 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 22 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 60 a aproximadamente 100 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 76 a aproximadamente 82 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 77 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 95 a aproximadamente 105 grados Celsius. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción deseada es de aproximadamente 100 grados Celsius. Un experto en la técnica, con el beneficio de esta divulgación, será capaz de determinar una temperatura de reacción deseada apropiada para una reacción mediante el estudio de los productos elaborados a diferentes temperaturas.
En una realización, el proceso incluye, opcionalmente, ajustar la olefina a una segunda temperatura de prerreacción que está por encima<o>por debajo de la temperatura de reacción deseada. El ajuste puede incluir calentar<o>enfriar la olefina a una temperatura deseada. En realizaciones de la presente divulgación, la olefina se ajusta a aproximadamente 2, 4, 6<u>8 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, la olefina se ajusta a aproximadamente 10, 12, 14, 16<o>18 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, la olefina se ajusta a aproximadamente 20, 22, 24, 26<o>28 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, la olefina se ajusta a aproximadamente 30, 32, 34, 36<o>38 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, la olefina se ajusta a aproximadamente 40, 42, 44, 46<o>48 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, la olefina se ajusta a aproximadamente 50, 52, 54, 56<o>58 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, la olefina se ajusta a aproximadamente 60 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. A efectos de la presente divulgación, también se incluyen los intervalos entre los valores anteriores. Por ejemplo, la divulgación anterior divulgaría el intervalo de la olefina que se ajusta de aproximadamente 24 a aproximadamente 32 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada.
El ajuste de la temperatura de la olefina puede realizarse de manera similar antes de introducirla en el reactor<o>una vez que se encuentra en el reactor, por ejemplo, por medio de un intercambiador de calor<o>una camisa del reactor. El ajuste de la temperatura de la olefina puede realizarse de la misma manera que el ajuste del compuesto aromático alquilable descrito anteriormente.
Si tanto el compuesto aromático alquilable como la olefina se encuentran en el reactor al mismo tiempo, antes de introducir el catalizador, las temperaturas del compuesto aromático alquilable y de la olefina pueden ajustarse simultáneamente.
En una realización, el proceso incluye, opcionalmente, ajustar el catalizador a una tercera temperatura de prerreacción que está por encima<o>por debajo de la temperatura de reacción deseada. Esto puede ser deseable cuando el catalizador es un catalizador líquido<o>un catalizador sólido que está suspendido en un líquido. El ajuste puede incluir calentar<o>enfriar el catalizador a una temperatura deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el catalizador se ajusta a aproximadamente 2, 4, 6<u>8 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el catalizador se ajusta a aproximadamente 10, 12, 14, 16<o>18 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el catalizador se ajusta a aproximadamente 20, 22, 24, 26<o>28 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el catalizador se ajusta a aproximadamente 30, 32, 34, 36<o>38 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el catalizador se ajusta a aproximadamente 40, 42, 44, 46<o>48 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el catalizador se ajusta a aproximadamente 50, 52, 54, 56<o>58 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el catalizador se ajusta a aproximadamente 60 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. A efectos de la presente divulgación, también se incluyen los intervalos entre los valores anteriores. Por ejemplo, la divulgación anterior divulgaría el intervalo del catalizador que se ajusta de aproximadamente 38 a aproximadamente 44 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada.
El ajuste de la temperatura del catalizador puede realizarse de manera similar antes de introducirlo en el reactor<o>una vez que se encuentra en el reactor, por ejemplo, mediante un intercambiador de calor<o>una camisa del reactor. El ajuste de la temperatura del catalizador puede realizarse de la misma manera que el ajuste del compuesto aromático alquilable descrito anteriormente.
Si tanto el compuesto aromático alquilable como el catalizador se encuentran en el reactor al mismo tiempo, antes de introducir la olefina pueden ajustarse simultáneamente las temperaturas del compuesto aromático alquilable y del catalizador.
En una realización, el proceso incluye, opcionalmente, ajustar el diluyente a una cuarta temperatura de prerreacción que está por encima<o>por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el diluyente se ajusta a aproximadamente 2, 4, 6<u>8 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el diluyente se ajusta a aproximadamente 10, 12, 14, 16<o>18 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el diluyente se ajusta a aproximadamente 20, 22, 24, 26<o>28 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el diluyente se ajusta a aproximadamente 30, 32, 34, 36<o>38 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el diluyente se ajusta a aproximadamente 40, 42, 44, 46<o>48 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el diluyente se ajusta a aproximadamente 50, 52, 54, 56<o>58 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. En realizaciones de la presente divulgación, el diluyente se ajusta a aproximadamente 60 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada. A efectos de la presente divulgación, también se incluyen los intervalos entre los valores anteriores. Por ejemplo, la divulgación anterior divulgaría el intervalo del catalizador que se ajusta de aproximadamente 38 a aproximadamente 44 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada.
El ajuste de la temperatura del diluyente puede realizarse de manera similar antes de introducirlo en el reactor<o>una vez que está en el reactor, por ejemplo, por medio de un intercambiador de calor<o>una camisa del reactor. El ajuste de la temperatura del diluyente puede realizarse de la misma manera que el ajuste del compuesto aromático alquilable como se ha descrito anteriormente.
Si el compuesto aromático alquilable, la olefina y el diluyente están en el reactor al mismo tiempo, antes de introducir el catalizador, las temperaturas del compuesto aromático alquilable, la olefina y el diluyente pueden ajustarse simultáneamente. De manera similar, si el compuesto aromático alquilable, el catalizador y el diluyente están en el reactor al mismo tiempo, antes de introducir la olefina, las temperaturas del compuesto aromático alquilable, el catalizador y el diluyente pueden ajustarse simultáneamente.
La presente invención incluye además el paso de poner en contacto inicialmente el catalizador y la olefina en condiciones para controlar la temperatura de la reacción del catalizador y la olefina. Como la reacción inicial entre el catalizador y la olefina es exotérmica, se realiza en condiciones para controlar la temperatura de la reacción del catalizador y la olefina. Se cree que el control de este pico inicial en la temperatura de reacción reduce la distribución de isómeros que se genera típicamente en esta reacción. Este paso puede realizarse introduciendo el catalizador<o>la olefina juntos en un punto antes de que ambos pasen por el intercambiador de calor 210. Por ejemplo, si la olefina ya estuviera en el reactor de circulación 200 y el catalizador se introdujera a continuación a través de la línea 202C<o>202B, entonces el calor de la reacción inicial entre el catalizador y la olefina sería absorbido por el intercambiador de calor 210 y, por tanto, en condiciones para controlar la temperatura de la reacción del catalizador y la olefina. El mismo resultado puede lograrse si el catalizador ya estuviera en el reactor de circulación 200 y luego se introdujera la olefina a través de la línea 202C<o>202B. De nuevo, el calor de la reacción inicial entre el catalizador y la olefina sería absorbido por el intercambiador de calor 210 y, por tanto, en condiciones para controlar la temperatura de la reacción del catalizador y la olefina. Hacer que el catalizador y la olefina entren en contacto inicialmente en los puntos de entrada de las líneas 202A y 202D del reactor de circulación 200 sería menos deseable porque tendrían un tiempo más largo para reaccionar antes de pasar a través del intercambiador de calor 210. Sin embargo, si la tasa de rotación del reactor de circulación 200 es alta, entonces el catalizador y la olefina pueden ponerse en contacto inicialmente en los puntos de entrada de las líneas 202A y 202D sin mucha diferencia en los productos alquilaromáticos finales producidos.
Las realizaciones de la presente divulgación pueden controlar además la temperatura de la reacción del catalizador y la olefina poniendo en contacto gradual<o>lentamente el catalizador y la olefina. En lugar de añadir rápidamente toda la parte del catalizador<o>la olefina al reactor, el catalizador<o>la olefina se añaden de manera incremental a lo largo de un periodo de tiempo. Si la olefina ya está en el reactor, esto puede hacerse añadiendo incrementalmente el catalizador al reactor durante un período de 1 minuto a 180 minutos. En algunas realizaciones, el catalizador se añade de manera incremental al reactor durante un período de 10 minutos a 60 minutos. Si el catalizador ya está en el reactor, la olefina se añade de manera incremental al reactor durante un período de 1 minuto a 180 minutos. En algunas realizaciones, la olefina se añade incrementalmente al reactor durante un período de 10 a 60 minutos.
En realizaciones de la presente divulgación, dicha adición incremental del catalizador<o>la olefina puede hacerse en un periodo de 1 minuto, 5 minutos, 10 minutos, 15 minutos, 20 minutos, 25 minutos, 30 minutos, 35 minutos, 40 minutos, 45 minutos, 50 minutos, 55 minutos, 60 minutos, 65 minutos, 70 minutos, 75 minutos, 80 minutos, 85 minutos, 90 minutos, 95 minutos, 100 minutos, 105 minutos, 110 minutos, 115 minutos, 120 minutos, 130 minutos, 140 minutos, 150 minutos, 160 minutos, 170 minutos<o>180 minutos.
Las realizaciones de la presente divulgación comprenden además el paso de mezclar el compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional. Este paso permite que la olefina que ha sido activada por el catalizador entre en contacto y reaccione con el compuesto aromático alquilable para producir el producto alquilaromático. El mezclado puede realizarse por medios conocidos en la técnica. En el reactor de circulación 200, la circulación del compuesto aromático alquilable, la olefina y el catalizador a través del reactor de circulación proporcionará el mezclado. Un reactor de circulación que tiene una alta tasa de rotación<o>circulación de los reactivos, preferiblemente una tasa de rotación<o>circulación en el intervalo de 0,1 a 20 volúmenes de reactor por minuto (sobre la base del tipo de recipiente de reacción y cantidades de reactivo), dará como resultado un buen mezclado.
Se cree que se produce un mezclado adicional mientras el compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional pasan a través de la bomba 216 y el intercambiador de calor 2 l0.
Componentes particulares pueden formar parte del reactor de circulación 200 para aumentar el mezclado. Por ejemplo, la boquilla 214, la línea de recirculación de gas 226 y el mezclador mecánico 220 pueden formar parte del reactor de circulación 200 para proporcionar un mezclado adicional del compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional. La boquilla 214 es una boquilla de pulverización que difunde aún más la mezcla, preferentemente creando un flujo turbulento. La boquilla 214 puede combinarse además con la línea de recirculación de gas 226. La línea de recirculación de gas 226 hace circular gas desde la cámara de reacción 208 hasta el conducto 218<o>la boquilla 214 para mezclar aún más el compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional. Además, la cámara de reacción 208 puede incluir un mezclador mecánico 220. El mezclador mecánico 220 puede ser un mecanismo de mezclado, como un mezclador de hélice<o>agitador, en la cámara de reacción 208. El mezclador mecánico 220 ayuda a promover el mezclado uniforme de los reactivos.
La presente invención incluye el paso de mantener el compuesto aromático alquilable y la olefina a la temperatura de reacción deseada. Las reacciones continuadas de la olefina y el catalizador y la reacción del compuesto aromático alquilable y la olefina activada son exotérmicas y continuarán elevando la temperatura de la mezcla de reacción. En realizaciones de la presente divulgación, la temperatura de reacción se mantiene a una temperatura de reacción deseada por medios como el<uso>del intercambiador de calor 210. Haciendo circular los reactivos, el catalizador, los diluyentes y los productos a través del intercambiador de calor 210 se mantiene la temperatura de reacción deseada. La camisa del reactor 212 también puede usarse para mantener la temperatura de reacción deseada. También se cree que el mezclado uniforme del compuesto aromático alquilable y la olefina ayuda a mantener el compuesto aromático alquilable y la olefina a la temperatura de reacción deseada.
L<os>procesos de alquilación descritos en la presente pueden realizarse a temperaturas comprendidas en el intervalo de -20° C a 300° C y presiones en el intervalo de-14,696 psig a 2000 psig. Dependiendo del tipo de catalizador y olefina usados y del tipo de producto alquilaromático buscado, las temperaturas de reacción objetivo<o>deseadas para las reacciones pueden ser de aproximadamente 100<o>C, aproximadamente 77<o>C, aproximadamente 55<o>C, aproximadamente 38<o>C, aproximadamente 22<o>C, aproximadamente 20<o>C, aproximadamente 10<o>C,<o>las descritas con anterioridad.
En el proceso de alquilación de la presente invención se proporciona un reactor de circulación con una cámara de reacción y un intercambiador de calor, en donde la cámara de reacción y el intercambiador de calor están en comunicación fluida entre<sí>a través de por lo menos un conducto de tal manera que un fluido en la cámara de reacción puede hacerse circular a través del intercambiador de calor y devolverse a la cámara de reacción. El proceso introduce, no necesariamente al mismo tiempo, un compuesto aromático alquilable, una olefina y un catalizador en el reactor de circulación. El proceso ajusta el compuesto aromático alquilable a una temperatura de prerreacción que está por debajo de una temperatura de reacción deseada y, opcionalmente, ajusta la olefina a una segunda temperatura de prerreacción que está por debajo de la temperatura de reacción deseada. El proceso ajusta opcionalmente el catalizador a una tercera temperatura de prerreacción que está por debajo de la temperatura de reacción deseada. El catalizador y la olefina se ponen en contacto inicialmente en el conducto por el que circula el fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor. El proceso hace circular el compuesto aromático alquilable, la olefina y el catalizador en el reactor de circulación y mantiene el compuesto aromático alquilable y la olefina a la temperatura de reacción deseada. En una realización de la presente divulgación, el proceso mezcla el compuesto aromático alquilable, la olefina y el catalizador en el reactor de circulación.
En la Figura 1 se muestra un reactor de circulación 200 ejemplar que puede usarse en los procesos de alquilación de la presente divulgación. Haciendo referencia a la Figura 1, el reactor de circulación 200 comprende la cámara de reacción 208, el intercambiador de calor 210, la camisa del reactor 212, el conducto 218, las líneas 202A, 202B, 202C y 202D, la bomba 216, la boquilla 214, I<os>sensores de temperatura 222a, 222b, 222<c>, 222d, 222e, la línea de recirculación de gas 226, el mezclador mecánico 220 y la tolva de catalizador sólido 224. N<o>todos estos componentes son necesarios, por ejemplo, pueden añadirse la línea de recirculación de gas 226 y el mezclador mecánico 220 para mejorar la mezcla. Además la tolva de catalizador sólido 224 puede no ser necesaria si se usa un catalizador líquido.
El reactor de circulación 200 tiene una cámara de reacción 208. Aunque las reacciones se producen en todo el reactor de circulación 200, esta es la cámara principal para que reaccionen el compuesto aromático alquilable, la olefina y el catalizador. La cámara de reacción 208 puede incluir la línea 202A que permite la entrada del compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y/o el diluyente en la cámara de reacción 208. La línea 202A también puede funcionar para extraer el compuesto aromático alquilable, la olefina, I<os>catalizadores, I<os>diluyentes y/o I<os>productos alquilaromáticos ("contenido del reactor") fuera de la cámara de reacción 208. La cámara de reacción 208 también puede incluir medios de mezclado adicionales, como el mezclador mecánico 220, la boquilla 214 y la línea de recirculación de gas 226. La cámara de reacción 208 también puede incluir un sensor de temperatura 222a para monitorizar la temperatura de prerreacción del compuesto aromático alquilable, la segunda temperatura de prerreacción de la olefina, la tercera temperatura de prerreacción del catalizador y la cuarta temperatura de prerreacción del diluyente. También puede usarse el sensor de temperatura 222a para monitorizar la temperatura de reacción.
El reactor de circulación 200 tiene un intercambiador de calor 210. El intercambiador de calor 210 puede ser cualquier dispositivo usado para transferir calor. El intercambiador de calor 210 puede ser un intercambiador de calor de carcasa y tubos estándar en el que el agua salada pasa a través de la carcasa del intercambiador de calor 210 para enfriar<o>calentar el compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional que fluyen a través de la parte tubular del intercambiador de calor 210.
El intercambiador de calor 210 puede usarse para añadir<o>eliminar calor del compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y/o el diluyente. Por ejemplo, el intercambiador de calor 210 puede ajustar el compuesto aromático alquilable a una temperatura de prerreacción. Esto puede implicar calentar<o>enfriar el compuesto aromático alquilable. De manera similar, el intercambiador de calor 210 puede ajustar la temperatura de la olefina aúna segunda temperatura de prerreacción, ajustar el catalizador a úna tercera temperatura de prerreacción y ajustar el diluyente a úna cuarta temperatura de prerreacción. Cuando el compuesto aromático alquilable y la olefina están en el reactor de circulación 200 con el catalizador y el diluyente opcional, el intercambiador de calor 210 puede servir para mantener la temperatura del compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional a úna temperatura de reacción deseada. Un experto en la técnica reconocerá I<os>intercambiadores de calor adecuados para las realizaciones de la presente divulgación.
La cámara de reacción 208 y el intercambiador de calor 210 están en comunicación fluida entre<sí>a través del conducto 218 de tal manera que I<os>fluidos en la cámara del reactor 208 puedan hacerse circular a través del intercambiador de calor 210 y devolverse a la cámara de reacción 208. El conducto 218 es úna línea que sirve para transferir fluidos y cualquier catalizador sólido en I<os>fluidos. El conducto 218 sirve para hacer circular, ya sea individualmente<o>en conjunto, el compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional a través del intercambiador de calor 210 y devolverlo a la cámara de reacción 208. De esta manera, el conducto 218 hace circular el contenido del reactor a través del reactor de circulación 200.
El reactor de circulación 200 puede tener además úna bomba 216. La bomba 216 sirve para proporcionar un medio para hacer circular el contenido del reactor en el reactor de circulación 200. Al hacerlo, la bomba 216 ayuda a regular la temperatura del sistema haciendo circular el contenido del reactor para que pase a través del intercambiador de calor 210. La bomba 216 también puede aumentar el mezclado mediante el aumento de la tasa de rotación en el reactor de circulación 200.
A I<o>largo del conducto 218 pueden existir varias líneas que sirven como puntos de entrada<o>puntos de salida<para el reactor de circulación 200. La Figura 1 incluye las líneas 202B, 202C y>2<O>2<D entre la cámara de reacción 208>y el intercambiador de calor 21O. Estos puntos de entrada permiten a un usuario añadir<o>extraer contenido del reactor de circulación 2OO.
A I<o>largo del conducto 218 también pueden existir sensores de temperatura adicionales 222b, 222<c>, 222d y 222e. Puede ser deseable tener estos sensores de temperatura después de las líneas 202<b>, 202<c>y 202D y después del Intercamblador de calor 210 para monltorlzar la temperatura del contenido del reactor.
La cámara de reacción 208 puede tener una camisa de reactor 212. La camisa del reactor 212 sirve para ajustar<o>mantener la temperatura del contenido de la cámara de reacción 208. La camisa del reactor 212 tiene una función similar a la del intercambiador de calor 210. La camisa del reactor 212 puede ser una camisa externa que rodea la cámara de reacción 208. La camisa del reactor 212 puede tener tubos y/o serpentines llenos de fluido de transferencia de calor. El fluido de transferencia de calor pasa a través de la camisa para añadir<o>extraer calor de la cámara de reacción 208.
En una realización de la presente divulgación, puede usarse un catalizador sólido. Si se usa un catalizador sólido, el reactor de circulación 200 puede incluir la tolva de catalizador sólido 224. La tolva de catalizador sólido 224 puede incluir un medio para añadir catalizador sólido a un reactor de circulación 200 y también puede incluir medios para extraer catalizador sólido del reactor de circulación 200.
El reactor de circulación 200 puede ajustar el compuesto aromático alquilable a una temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada haciendo circular el compuesto aromático alquilable a través del conducto 218 hasta el intercambiador de calor 210. De manera similar, el reactor de circulación 200 puede ajustar la olefina a una segunda temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada haciendo circular la olefina a través del conducto 218 hasta el intercambiador de calor 2 l0. El reactor de circulación 200 también puede ajustar el catalizador a una tercera temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada, haciendo circular el catalizador a través del conducto 2 l8 hasta el intercambiador de calor 210. Por último, el reactor de circulación 200 puede ajustar el diluyente a una cuarta temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada haciendo circular la olefina a través del conducto 218 hasta el intercambiador de calor 2l0.
La temperatura del compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional introducidos en el reactor de circulación 200 puede monitorizarse usando uno<o>más sensores de temperatura 222a, 222b, 222<c>, 222d y 222e.
En una realización de la presente divulgación, el ajuste de las temperaturas del compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional puede llevarse a cabo fuera del reactor de circulación 200 antes de que estos componentes se introduzcan en el reactor de circulación 200. El compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional pueden introducirse en el reactor de circulación 200 por diferentes puntos de entrada en las líneas 202A, 202B, 202C y 202D.
En realizaciones de la presente divulgación, el reactor de circulación 200 puede ajustar el compuesto aromático alquilable a una temperatura de prerreacción que está por debajo de una temperatura de reacción deseada introduciendo el compuesto aromático alquilable en la cámara de reacción 208 a través de la línea 202A. El compuesto aromático alquilable permanece en la cámara de reacción 208 a medida que se usa la camisa del reactor 212 para ajustar el compuesto aromático alquilable a una temperatura de prerreacción. Puede usarse el sensor de temperatura 222a para monitorizar la temperatura. De manera similar, el reactor de circulación 200 puede ajustar la olefina a una segunda temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada introduciendo la olefina a través de la línea 202A en la cámara de reacción 208 y haciendo que la camisa del reactor 212 ajuste la temperatura. El reactor de circulación 200 también puede ajustar el catalizador a una tercera temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada, introduciendo el catalizador a través de la línea 202A en la cámara de reacción 208 y haciendo que la camisa del reactor 212 ajuste la temperatura. Finalmente, el reactor de circulación 200 puede ajustar el diluyente a una cuarta temperatura de prerreacción que está por debajo de una temperatura de reacción deseada introduciendo el catalizador a través de la línea 202A en la cámara de<reacción>208<y haciendo que la camisa del reactor 212 ajuste la temperatura.>
La presente invención inicialmente pone en contacto el catalizador y la olefina en el conducto que hace circular el fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor. En una realización, el catalizador se introduce en el reactor de circulación 200 añadiendo el catalizador en la línea 202B y/o 202C en el conducto 218 que está haciendo circular fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor. Esto sería preferible cuando el compuesto aromático alquilable y la olefina ya se han añadido al reactor de circulación 200. Esto permite que el intercambiador de calor 210 ayude a amortiguar un pico de calor resultante de que la olefina entre en contacto con el catalizador. En otras realizaciones de la presente divulgación, el catalizador se introduce en el reactor de circulación 200 añadiendo el catalizador en la línea 202D.
En una realización, el catalizador y la olefina se ponen en contacto inicialmente en el conducto que hace circular el fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor introduciendo la olefina en el reactor de circulación 200 añadiendo la olefina en la línea 202B y/o 202C en el conducto 218 que hace circular el fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor. Esto sería preferible cuando el compuesto aromático alquilable y el catalizador ya se han añadido al reactor de circulación 200. En otras realizaciones de la presente divulgación, la olefina se introduce en el reactor de circulación 200 añadiendo la olefina en la línea 202D.
Las realizaciones del proceso incluyen el paso de hacer circular el compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional en el reactor de circulación 200. La circulación puede llevarse a cabo, en un aspecto, haciendo circular el contenido del reactor a través del conducto 218 (usando la bomba 216) desde la cámara de reacción 208 hasta el intercambiador de calor 210 y suministrando de vuelta a la cámara de reacción 208. La circulación del contenido del reactor puede realizarse a una velocidad de circulación<o>rotación elevada dentro del reactor de circulación 200, lo que también contribuye a mezclar el compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional en el reactor de circulación 200. En algunas realizaciones, la velocidad de rotación<o>circulación puede estar comprendida en el intervalo de 1 a 20 volúmenes de reactor de circulación por minuto.
En realizaciones de la presente divulgación, el proceso incluye además mezclar el compuesto aromático alquilable, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional en el reactor de circulación 200. El mezclado del contenido del reactor puede realizarse con la boquilla 214 (como la boquilla de pulverización) que proporciona un flujo turbulento del contenido del reactor. Además de la boquilla 214, al reactor de circulación 200 puede añadirse una línea de recirculación de gas 226. La línea de recirculación de gas 226 puede conectarse entre la cámara de reacción 208 y la boquilla 214<o>conducto 218. La línea de recirculación de gas 226 añade vapores y gases al líquido antes de salir de la boquilla 214. La boquilla 214 y la línea de recirculación de gas 226 pueden estar diseñadas para crear un mezclado de flujo de gas en el reactor 208 mediante burbujeo. Esta acción de burbujeo ayuda a promover un mezclado y temperaturas uniformes en el reactor de circulación 200.
En realizaciones de la presente divulgación, puede añadirse un mezclador mecánico 220, como un agitador, a la cámara de reacción 208 como otra herramienta para ayudar a mezclar el contenido del reactor.
En realizaciones de la presente divulgación, el proceso incluye además el paso de mantener el compuesto aromático alquilable y la olefina a la temperatura de reacción deseada. Este paso puede realizarse haciendo circular el compuesto aromático alquilable y la olefina a través del reactor de circulación 200 que tiene un intercambiador de calor 210 para regular la temperatura del compuesto aromático alquilable y la olefina y usando uno<o>más sensores de temperatura 222a, 222b, 222<c>, 222d y/o 222e (<u>otro sensor de temperatura) para monitorizar la temperatura de la reacción de tal manera que pueda mantenerse una temperatura de reacción deseada. En una realización de la presente divulgación, la cámara de reacción 208 tiene una camisa de reactor 212 que también puede usarse para regular la temperatura del compuesto aromático alquilable, la olefina y el catalizador a una temperatura de reacción deseada. Un experto en la técnica reconocerá otros métodos apropiados para mantener la reacción a una temperatura de reacción deseada.
L<os>reactores de circulación de la presente divulgación pueden configurarse para funcionar en modo por lotes<o>continuo. La Figura 1 ejemplifica un posible modo por lotes. Sin embargo, este proceso también puede realizarse en modo continuo. El modo continuo puede incluir múltiples reactores de circulación en serie<o>en paralelo.
Las realizaciones de la presente divulgación incluyen un proceso de alquilación que tiene lugar en un reactor por lotes de un solo recipiente. El proceso de reactor por lotes de un solo recipiente tendría una cámara de reacción con un medio para regular la temperatura de la cámara de reacción, como la camisa del reactor 212. La cámara de reacción también puede tener un mezclador mecánico 220 para aumentar el mezclado.
Una vez se ha completado la reacción, el producto alquilaromático puede extraerse<o>suministrarse a un recipiente de separación para<su>aislamiento y posterior análisis para determinar la conversión de la olefina y la distribución de isómeros. Las líneas 202A, 202B, 202C y 202D pueden usarse para extraer el producto alquilaromático y el compuesto aromático alquilable restante, la olefina, el catalizador y el diluyente opcional.
En las realizaciones de la presente divulgación, los procesos de alquilación pueden tener una conversión de olefinas aumentada, el producto alquilaromático puede tener una distribución de isómeros más ajustada, puede reducirse el tiempo de reacción del proceso de alquilación y el efluente del reactor puede contener menos coproductos menos valiosos.
En realizaciones de la presente divulgación, el producto alquilaromático no contiene más del 16% del isómero 2-fenilo. En realizaciones de la presente divulgación, el producto alquilaromático no contiene más del 15% del isómero 2-fenilo. En realizaciones de la presente divulgación, el producto alquilaromático no contiene más del 14% del isómero 2-fenilo. En realizaciones de la presente divulgación, el producto alquilaromático no contiene más del 13% del isómero 2-fenilo. En realizaciones de la presente divulgación, el producto alquilaromático no contiene más del 12% del isómero 2-fenilo. En realizaciones de la presente divulgación, el producto alquilaromático no contiene más del 11% del isómero 2-fenilo. En realizaciones de la presente divulgación, el producto alquilaromático no contiene más del 10% del isómero 2-fenilo.
Las ventajas de los procesos de alquilación divulgados se ilustran adicionalmente en los siguientes ejemplos. Sin embargo, no se pretende que los siguientes ejemplos no limitativos sean exhaustivos y no se pretende que limiten el alcance de las realizaciones descritas en la presente.
Ejemplo 1
Se completaron cuatro series de la siguiente reacción en un reactor de circulación similar al reactor de circulación representado en la Figura 1: olefina benceno ^ alquilbenceno en presencia de catalizador de ácido tríflico.
El objetivo de temperatura de reacción deseado era de 10 grados Celsius (0C), medida usando el sensor de temperatura situado en la cámara de reacción (localización similar a la del sensor de temperatura 222a). Se cargaron 4,895 kilogramos (kg) de olefina y 6,364 kg de benceno en el reactor de circulación y se mezclaron, por circulación, con refrigeración en el intercambiador de calor hasta alcanzar una temperatura de 80 C. A continuación, se añadieron 2,741 kg de catalizador de ácido tríflico al reactor de circulación en un punto situado entre la cámara de reacción y la bomba (línea 202B). El tiempo de adición de catalizador fue de 152 minutos para la serie 1, 38 minutos para la serie 2, 37 minutos para la serie 3 y 27 minutos para la serie 4. El catalizador, la olefina y el benceno se hicieron circular por el reactor de circulación para completar la reacción. La serie 1 circuló durante 40 minutos. La serie 2 circuló durante 30 minutos, la serie 3 circuló durante 61 minutos y la serie 4 circuló durante 77 minutos. La serie 4 circuló durante 77 minutos. Durante la reacción, la temperatura se mantuvo entre 80 C y 12,4<o>C con un objetivo de 10<o>C. Una vez finalizada la reacción, el producto se transfirió a un recipiente de separación y se separó la fase orgánica. La fase orgánica se trató con 0,5 kg de óxido de calcio (CaO) y se mezcló durante una hora. Se eliminó el exceso de benceno y a continuación se analizó el producto restante. L<os>resultados del análisis de los productos se reflejan en la Tabla 1.
Tabla 1
Las mediciones reflejadas en la Tabla 1 son las que resultan críticas para el rendimiento del alquilbenceno como producto intermedio que puede derivarse posteriormente para<su uso>como lubricante<o>detergente. L<os>ligeros son los alquilbencenos más ligeros formados en la reacción. Estos ligeros tienen un valor inferior y representan una pérdida de rendimiento. La gravedad específica (SPGR) es una medida del peso molecular de la distribución de isómeros. El Yodo # es una medida de la conversión de la olefina. Por último, el Rendimiento se refiere al rendimiento de la reacción.
L<os>resultados de la Tabla 1 muestran buenos resultados para las cuatro series. L<os>ligeros muestran un bajo porcentaje de alquilbencenos ligeros no deseados (6,4-6,7%<o>) formados en la reacción. N<o>es atípico que los Ligeros varíen del 10 al 45% en los procesos comerciales comparativos de alquilación actuales. L<os>valores de SPGR de las Series 1-4 indican un control muy bueno de la distribución de isómeros, con poca variación entre las series. N<o>es atípico que el SPGR varíe más de 0,005 entre series en los procesos de alquilación comerciales comparativos actuales. L<os>valores de Yodo # también varían poco en las series 1-4. N<o>es atípico que los números de yodo varíen entre 0,75 y 1,5 en los procesos de alquilación comerciales comparativos actuales. L<os>rendimientos de los procesos de alquilación realizados en las series 1-4, que son del 92%<o>superiores en cada serie, son muy buenos. N<o>es atípico tener rendimientos inferiores, en torno al 55%-90% en los procesos de alquilación comerciales comparativos actuales.
Ejemplo 2: Distribución de isómeros
Se completaron seis series de la siguiente reacción en un reactor de circulación de 50 litros similar al reactor de circulación representado en la Figura 1: olefina benceno ^ alquilbenceno en presencia de catalizador de ácido tríflico.
El objetivo de temperatura de reacción deseado era de 20<o>C, medido usando el sensor de temperatura situado en la cámara de reacción (localización similar a la del sensor de temperatura 222a). Se cargaron 16,4 kg de olefina y 21,3 kg de benceno en el reactor de circulación y se mezclaron, por circulación, con enfriamiento en el intercambiador de calor hasta una temperatura de aproximadamente 8<o>C. A continuación, se añadieron 9,2 kg de catalizador de ácido tríflico al reactor de circulación en un punto situado entre la cámara de reacción y la bomba (línea 202B). El catalizador se añadió de manera incremental al reactor de circulación durante un período de tiempo de 5 minutos. El catalizador, la olefina y el benceno circularon por el reactor de hicieron circular durante 40 minutos para completar la reacción. Durante la reacción, la temperatura se mantuvo entre 18<o>C y 220 C, con un objetivo de 20<o c>. Una vez se hubo completado la reacción, el producto se transfirió a un recipiente de separación y se separó la fase orgánica. La fase orgánica se trató con 2,3 kg de CaO y se mezcló durante una hora. Se eliminó el exceso de benceno y a continuación se analizó el producto restante. L<os>resultados del análisis de los productos se reflejan en la Tabla 2.
Tabla 2
L<os>resultados de la Tabla 2 muestran que el porcentaje de alqullbencenos más ligeros no deseados se midió entre el 6,1 y el 7,2%. Estas serles muestran una distribución de isómeros coherente y ajustada de los productos de reacción de alquilbenceno deseados.
Ejemplo 3: % de isómero de 2-fenilo
Se completaron cuatro series de la siguiente reacción en un reactor discontinuo: olefina parafina benceno ^ alquilbenceno en presencia de catalizador de ácido fluorhídrico.
En primer lugar, se cargaron 70,4 gramos (g) de catalizador de ácido fluorhídrico en la cámara de reacción. A continuación, se cargaron 66,8 g de benceno y 66,8 g de parafina en la cámara de reacción. El catalizador de ácido fluorhídrico, el benceno y la parafina (diluyente) se agitaron mecánicamente y se calentaron hasta alcanzar una temperatura de prerreacción de entre 55<o>C y 60<o>C. A continuación, se añadieron rápidamente 70,4 g de olefina con el objetivo de temperatura de reacción deseada de 77<o>C, medida usando el sensor de temperatura situado en la cámara de reacción (localización similar a la del sensor de temperatura 222a de la cámara de reacción 208). A continuación, el catalizador, la parafina, el benceno y la olefina se agitaron mecánicamente durante 40 minutos para completar la reacción. Durante la reacción, la temperatura se mantuvo entre 76<o>C y 82<o>C con un objetivo de 77<o c>. Una vez se hubo completado la reacción, el producto se transfirió a un recipiente de separación y se separó la fase orgánica. La fase orgánica se trató con 20 gramos de CaO y se mezcló durante una hora. Se eliminó el exceso de benceno y se analizó el producto restante. L<os>resultados del análisis de los productos se reflejan en la Tabla 3.
Tabla 3.
L<os>resultados de la Tabla 3 muestran un porcentaje bajo y controlado de isómero de 2-fenilo producido. El resultado de la serie 13 puede deberse a que la alimentación de olefinas se obstruyó durante la carga. Sin embargo, en la serie 11, la alimentación de olefina también se obstruyó durante la carga.
Claims (14)
- r e iv in d ic a c io n e s 1. Un proceso de alquilación que comprende Ios pasos de: proporcionar un reactor de circulación que comprenda una cámara de reacción y un intercambiador de calor, en donde la cámara de reacción y el intercambiador de calor están en comunicación fluida entre sí a través de por lo menos un conducto de tal manera que un fluido de la cámara de reacción pueda circular a través del intercambiador de calor y volver a la cámara de reacción; introducir un compuesto aromático alquilable en el reactor de circulación; introducir una olefina en el reactor de circulación; introducir un catalizador en el reactor de circulación; ajustar el compuesto aromático alquilable a una temperatura de prerreacción inferior a la temperatura de reacción deseada; opcionalmente, ajustar la olefina aúna segunda temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada; opcionalmente, ajustar el catalizador a úna tercera temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada; poner inicialmente en contacto el catalizador y la olefina en el conducto por el que circula el fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor; hacer circular el compuesto aromático alquilable, la olefina y el catalizador en el reactor de circulación; y mantener el compuesto aromático alquilable y la olefina a la temperatura de reacción deseada.
- 2. El proceso de la reivindicación 1, en donde el catalizador es un catalizador de ácido.
- 3. El proceso de la reivindicación 2, en donde el catalizador de ácido se selecciona del grupo que consiste en: ácido fluorhídrico, ácido tríflico, cloruro de aluminio, trifluoruro de boro y combinaciones de Ios mismos.
- 4. El proceso de la reivindicación 1, en donde el compuesto aromático alquilable se selecciona del grupo que consiste en: benceno, xileno, toluleno, eumeno, etilbenceno, butilbenceno, naftaleno, alquilnaftaleno y combinaciones de Ios mismos.
- 5. El proceso de la reivindicación 1, en donde el compuesto aromático alquilable comprende un compuesto aromático sustituido que comprende la fórmula:en donde R1 es un hidrógeno<o>un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono; R2 es un hidrógeno<o>un grupo alquilo que tiene de 1 a 4 átomos de carbono; y R3 es un grupo alquilo que tiene de 14 a 60 átomos de carbono.
- 6. El proceso de la reivindicación 1, en donde la olefina es por lo menos úna olefina C8 o superior.
- 7. El proceso de la reivindicación 1, en donde la olefina es por lo menos úna olefina C-<m>a C6<o>.
- 8. El proceso de la reivindicación 1, que comprende además I<os>pasos de: introducir un diluyente; y opcionalmente, ajustar el diluyente a úna cuarta temperatura de prerreacción que esté por debajo de la temperatura de reacción deseada.
- 9. El proceso de la reivindicación 1, en donde poner en contacto inicialmente el catalizador y la olefina en condiciones para controlar la temperatura de la reacción del catalizador y la olefina comprende poner en contacto el catalizador y la olefina en un punto antes de que el catalizador y la olefina pasen a través de un intercambiador de calor.
- 10. El proceso de la reivindicación 1, en donde poner en contacto inicialmente el catalizador y la olefina en condiciones para controlar la temperatura de la reacción del catalizador y la olefina comprende poner en contacto inerementalmente el catalizador y la olefina durante un periodo de 1 minuto a 120 minutos.
- 11. El proceso de la reivindicación 1, en donde la temperatura de prerreacción, la segunda temperatura de prerreacción y la tercera temperatura de prerreacción comprenden cada una temperaturas que están entre 2 y 60 grados Celsius por debajo de la temperatura de reacción deseada.
- 12. El proceso de la reivindicación 1, en donde ajustar del compuesto aromático alquilable a una temperatura de prerreacción que está por debajo de la temperatura de reacción deseada comprende hacer circular el compuesto aromático alquilable a través del intercambiador de calor.
- 13. El proceso de la reivindicación 1, en donde introducir el catalizador en el reactor de circulación comprende la adición del catalizador en el conducto por el que circula el fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor.
- 14. El proceso de la reivindicación 1, en donde introducir la olefina en el reactor de circulación comprende la adición de la olefina en el conducto por el que circula el fluido desde la cámara de reacción hasta el intercambiador de calor.
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