FR2795406A1

FR2795406A1 - Procede de production d'un isomere des xylenes en trois etapes: separation, isomerisation en presence d'un catalyseur a base de zeolithe euo et transalkylation

Info

Publication number: FR2795406A1
Application number: FR9907967A
Authority: FR
Inventors: Drisch Julia Magne; Gerard Hotier; Elisabeth Merlen; Fabio Alario; Jean Francois Joly
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2000-12-29
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: FR2795406B1; US6528695B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de production d'au moins un isomère des xylènes, de préférence le paraxylène, ainsi que du benzène, à partir d'une coupe C8 aromatiques, ledit procédé comprenant une zone de séparation des xylènes, une zone d'isomérisation des composés aromatiques à 8 atomes de carbone mise en oeuvre en présence d'un catalyseur comprenant au moins une zéolithe de type structural EUO choisie parmi les zéolithes EU-1, TPZ-3, ZSM-50 et au moins un métal du groupe VIII de la classification périodique des éléments, et enfin une zone de transalkylation des aromatiques en C7 et C9. L'invention permet de produire du paraxylène et du benzène avec un haut rendement, à partir d'une coupe C8 aromatiques comprenant une quantité importante d'éthylbenzène grâce à des performances améliorées de l'étape d'isomérisation et une bonne conversion de l'éthylbenzène dans l'étape de transalkylation.

Description

Domaine de l'invention L'invention concerne un procédé de production de benzène et d'au moins un isomère des xylènes choisi parmi le métaxylène, le paraxylène et l'orthoxylène, à partir d'une charge comprenant des hydrocarbures aromatiques à 8 atomes de carbone par molécule. Le procédé s'applique particulièrement à la synthèse du paraxylène très pur pour produire un intermédiaire pétrochimique, l'acide téréphtalique. Le procédé s'applique également à la synthèse de benzène utilisé notamment pour produire des phénylalcanes par alkylation du benzène au moyen de mono-oléfines, les phénylalcanes constituant des composés pour la formulation, après sulfonation, de détergents biodégradables.

Art antérieur La production d'isomère spécifique des xylènes est un procédé pétrochimique important dans la synthèse des polyesters, notamment utilisés dans l'industrie de la confection de tissus. II est alors important de pouvoir produire l'isomère recherché, de préférence le paraxylène avec un maximum de pureté. Plusieurs techniques de séparation des isomères ont été mises au point. Ainsi, la séparation des isomères peut se faire par adsorption, par exemple sur un tamis zéolithique, qui délivre une fraction très riche en paraxylène et une fraction pauvre en paraxylène et donc riche en ortho et métaxylène, en présence d'un solvant d'élution. Mais comme la composition des charges aromatiques à 8 atomes de carbone varie largement selon leur origine, la teneur en isomère para et ortho avoisinant généralement 50% par rapport à la quantité totale des xylènes, un seul procédé ne permet pas de maximiser la production de l'isomère des xylènes recherché. II est alors nécessaire de combiner une étape d'adsorption de la charge suivie d'une étape d'isomérisation de cette fraction pauvre en isomère recherché comme cela est décrit dans le brevet GB 1 420 796. Le brevet EP 531 191 de la demanderesse décrit un procédé de production de paraxylène par traitement dans une zone d'adsorption suivi d'une étape de cristallisation du paraxylène adsorbé, le raffinat pauvre en paraxylène étant envoyé dans une zone d'isomérisation. Lors de cette étape d'isomérisation, le rapport d'isomères à l'équilibre est rétabli puisque les isomères recherchés sont produits aux dépens des isomères restants. Le catalyseur utilisé dans les réactions d'isomérisation peut être la mordénite en mélange avec d'autres zéolithes telle que la zéolithe ZSM-5 comme décrit dans les brevets US 4,467,129 ; US 4,482, 773 et EP 138 617 B. D'autres catalyseurs sont à base de mordénite et ont été décrits par exemple dans les brevets US 4,723,051 ; US 4,665,258 et FR 2,477,903.

Des catalyseurs d'isomérisation des coupes C8 aromatiques à base de zéolithes de type structural EUO, c'est à dire les zéolithes EU-1, TPZ-3 et ZSM-50 ont été décrits par la demanderesse dans les demandes de brevet FR 97I16.456 et 97I16.458. Par ailleurs, les xylènes peuvent être obtenus par les réactions de transalkylations de coupes comportant du toluène et des hydrocarbures aromatiques à 9 atomes de carbone, tels que décrit dans le brevet FR 2.761.905 de la demanderesse, en présence d'un catalyseur à base de mordénite et de liant, comprenant au moins un métal choisi parmi les métaux des groupes VI, VIII et VII. En effet, la transalkylationldismutation permet de déplacer des groupements méthyles des composés aromatiques à 9 atomes de carbone vers des composés comme le toluène en vue d'obtenir des xylènes. Lorsque le catalyseur a des propriétés désalkylantes, l'éthylbenzène peut être également transformé en benzène. Certaines coupes aromatiques à 8 atomes de carbone contiennent une forte quantité d'éthylbenzène, ce qui conduit à l'utilisation de procédés couplant la production de benzène et la production de paraxylène. II est connu par le brevet US 4,783,568 de combiner les étapes de séparation des xylènes, d'isomérisation et de transalkylation pour transformer l'éthylbenzène de ce type de charges. Mais, au vu de la variété de produits introduits dans la zone d'isomérisation, il est important de pouvoir optimiser les conditions d'isomérisation des isomères des xylènes, et de fait même, de diminuer les impuretés et d'augmenter le rendement en paraxylène. Résumé de l'invention La présente invention concerne un enchaînement de trois procédés ayant pour but de produire un isomère des xylènes, à partir d'une charge comprenant des composés aromatiques à 8 atomes de carbone (C8), dont de l'éthylbenzène. On traite la charge dans une zone de séparation des isomères des xylènes de manière à extraire l'isomère recherché, le raffinat pauvre en isomère recherché est envoyé dans une zone d'isomérisation catalytique des xylènes, le mélange obtenu, qui a une composition en xylènes proche de celle de l'équilibre, et auquel on additionne du toluène et des composés aromatiques à 9 atomes de carbone (C9), est envoyé dans une zone de transalkylation catalytique de manière à récupérer après traitement dans au moins une zone de distillation, une fraction riche en benzène, une fraction riche en toluène qui peut être recyclée à l'entrée de la zone de transalkylation, une fraction riche en xylènes envoyée dans la zone de séparation des xylènes et une fraction riche en aromatiques à 9 atomes de carbone qui peut être recyclée à l'entrée de la zone de transalkylation. L'enchaînement selon l'invention est caractérisé en ce que le catalyseur d'isomérisation comprend au moins une zéolithe de type structural EUO, par exemple la zéolithe EU-1 et au moins un élément du groupe VIII de la classification périodique des éléments. Dans une mise en oeuvre de l'invention, la fraction riche en benzène pourra être envoyée vers une zone catalytique d'alkylation du benzène à l'aide de mono-oléfines.

Intérêt de l'invention Le procédé selon la présente invention permet de manière surprenante d'obtenir des rendements en paraxylène bien supérieurs à ceux de l'art antérieur grâce à des performances améliorées en activité et en sélectivité lors de l'étape d'isomérisation, ce qui entraîne de plus une diminution des volumes de recyclage ainsi qu'une diminution de la quantité de catalyseur nécessaire pour l'étape d'isomérisation et pour l'étape de transalkylation. En effet, le procédé selon la présente invention permet de limiter les pertes pendant l'étape d'isomérisation, grâce à l'utilisation d'un catalyseur comprenant une zéolithe de type structural EUO. De plus, la stabilité du catalyseur d'isomérisation est améliorée par rapport aux catalyseurs de l'art antérieur. Enfin, le procédé selon l'invention, qui combine 3 étapes, permet de traiter des charges comprenant des composés aromatiques à 8 atomes de carbone avec un important pourcentage d'éthylbenzène, les étapes d'isomérisation et de transalkylation permettant de convertir au moins une partie de l'ethylbenzène contenu dans la charge en benzène et xylènes, ce qui permet d'augmenter le rendement final en benzène. Le benzène produit grâce au procédé selon l'invention est alors de haute pureté et peut être avantageusement utilisé dans une zone d'alkylation du benzène par des mono-oléfines en vue de la synthèse de phénycalcanes (linear alkyl benzène, LAB).

Description de l'invention L'invention concerne un procédé de production d'au moins un isomère des xylènes à partir d'une charge comprenant des hydrocarbures aromatiques à 8 atomes de carbone par molécule tels l'orthoxylène, le métaxylène, le paraxylène, et l'éthyl benzène, avec un rendement en isomère recherché amélioré par rapport au procédé de l'art antérieur grâce à l'utilisation dans la zone d'isomérisation d'un catalyseur comprenant au moins une zéolithe de type structural EUO.

La charge à traiter comprend des xylènes et de l'éthylbenzène. Le procédé selon l'invention permet avantageusement de convertir des charges comprenant une forte quantité d'éthylbenzène. Ainsi, les charges à traiter sont telles que la teneur en éthylbenzène par rapport à la teneur globale en composés aromatiques à 8 atomes de carbone par molécule est supérieure à 25 % poids et de manière encore plus préférée supérieure à 35 % poids. La charge peut comprendre tout autre composé comme des aromatiques à 9 atomes de carbone, du toluène.... On peut ajouter ces composés à la charge sous forme de produits frais ou sous forme de produits recyclés. La charge peut être introduite dans la zone de séparation des xylènes lorsque la charge comprend en majeure partie des xylènes et de l'éthylbenzène. Dans le cas où la charge contient des aromatiques C7 et des C9, la charge peut alors être par exemple introduite directement dans la zone de transalkylation, où a lieu la conversion des aromatiques C7 et C9 en xylènes, lesdits xylènes étant envoyés ensuite dans une zone de séparation des xylènes. Par ailleurs, la charge peut être introduite dans l'une des zones de distillation qui traitent l'effluent de sortie de la transalkylation, en fonction des constituants de ladite charge. Ainsi le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes a) on introduit la charge dans au moins une zone de séparation des xylènes et on récupère une première fraction riche en isomère recherché et une deuxième fraction pauvre en isomère recherché, comprenant la majeure partie des autres isomères ainsi que la majeure partie de l'éthylbenzène, b) on traite au moins une partie de ladite fraction pauvre en isomère recherché soutirée de la zone de séparation dans au moins une zone catalytique d'isomérisation des aromatiques à 8 atomes de carbone, de manière à convertir au moins une partie de l'éthylbenzène en xylènes et de manière à récupérer un effluent comprenant du paraxylène, de l'orthoxylène, du métaxylène et de l'éthylbenzène, c) on traite une charge comprenant une partie dudit effluent de la zone d'isomérisation, des hydrocarbures aromatiques à 9 atomes de carbone par molécule, du toluène, dans au moins une zone de transalkylation catalytique, de manière à récupérer un effluent comprenant du benzène, du toluène, des hydrocarbures aromatiques C9, de l'orthoxylène, du paraxylène et du métaxylène, d) on traite l'effluent de la zone de transalkylation dans au moins une zone de distillation de laquelle on soutire une fraction riche en benzène, une fraction riche en toluène, une fraction riche en xylènes et une fraction contenant des hydrocarbures aromatiques C9, e) on recycle au moins une partie de la fraction riche en xylènes soutirée de la zone de distillation dans la zone de séparation des xylènes décrite en a). Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le catalyseur utilisé dans la zone d'isomérisation décrite en b) comprend au moins une zéolithe de type structural EUO et au moins un élément du groupe VIII de la classification périodique des éléments.

Ainsi le catalyseur utilisé dans l'étape d'isomérisation comprend au moins une zéolithe EUO, c'est à dire les zéolithes EU-1, TPZ-3 et ZSM-50. La zéolithe EU-1 de type structural EUO, déjà décrite dans l'art antérieur, présente un réseau microporeux monodimensionnel, dont le diamètre des pores est de 4,1 x 5,7 A (1 A = 1 Angstrdm = 1.10'10 m) (" Atlas of Zeolites Structure types ", W. M. Meier et D.H. Olson, 4ème Edition, 1996). D'autre part, N.A. Briscoe et al ont enseigné dans un article de la revue Zeolites (1988, 8, 74) que ces canaux monodimensionnels possèdent des poches latérales de profondeur 8,1 A et de diamètre 6,8 x 5,8 A. Le mode de synthèse de la zéolithe EU-1 et ses caractéristiques physico-chimiques ont été décrits dans le brevet EP-B1- 42 226. Le brevet US-4 640 829 concerne la zéolithe ZSM-50, qui d'après " l'Atlas of Zeolites Structure types ", W.M. Meier et D.H. Olson, 4ème Edition, 1996, présente le type structural EUO.

Le brevet EP-A1-51 318 traite de la zéolithe TPZ-3, qui présente d'après I" l'Atlas of Zeolites Structure types ", W.M. Meier et D.H. Olson, 4ème Edition, 1996, le type structural EUO.

La première étape du procédé selon l'invention comprend le traitement de la charge dans une zone de séparation des xylènes.

La zone de séparation comprend au moins une zone d'adsorption dans laquelle est adsorbée la majeure partie de l'isomère recherché ou la majeure partie des isomères non recherchés. Dans une mise en ceuvre de l'invention, la zone de séparation permet de récupérer le paraxylène, c'est à dire que le paraxylène est adsorbé et récupéré comme extrait. D'autres mises en oeuvres permettent de récupérer le métaxylène et l'orthoxylène comme extrait en fonction de l'adsorbant choisi. La zone d'adsorption fonctionne en lit mobile simulé et comprend au moins un lit d'adsorbant zéolithique qui fonctionne en présence d'un solvant de désorption approprié, et dans des conditions d'adsorption telles qu'on obtient, dans le cas où l'on cherche à récupérer du paraxylène, une première fraction contenant du solvant, du métaxylène, de l'ethylbenzène et de l'orthoxylène et une deuxième fraction contenant du solvant et essentiellement du paraxylène. Le paraxylène obtenu a généralement une pureté comprise entre 75 et 99,9%. La première fraction est distillée pour séparer le solvant d'une part et le mélange métaxylène, orthoxylène et éthylbenzène d'autre part et la deuxième fraction est également distillée pour récupérer le paraxylène d'une part et le solvant d'autre part. La première fraction est alors envoyée dans la zone d'isomérisation des alkyls aromatiques. Le solvant peut être recyclé à l'entrée de la zone de séparation.

Le lit mobile simulé peut-être un lit à contre-courant simulé ou un lit à co-courant simulé.

Le solvant d'élution ou de désorption est choisi parmi le toluène, le paradiéthylbenzène. D'autres solvants tel que le méthyl tertio butyl ether (MTBE) ou le diisopropyl éther (DIPE) peuvent également être employés.

Les adsorbants spécifiques du paraxylène comprennent au moins une zéolithe choisie parmi les zéolithes X, Y dont les sites échangeables sont occupés par au moins un cation alcalin ou alcalino-terreux, tel que par exemple le baryum, le potassium.

Les adsorbants permettant d'absorber sélectivement le métaxylène et l'orthoxylène sont par exemples les zéolithes Y échangées avec au moins un élément choisi parmi Li, Na, Be, Mg, Ca, Sr, Mn, Cd, Cu, Ni pour obtenir un raffinat comprenant le paraxylène.

Dans une mise en oeuvre particulière, la zone de séparation des xylènes comprend une zone de cristallisation en aval de la zone d'adsorption. Ainsi par exemple le paraxylène récupéré après distillation de ladite deuxième fraction est envoyé dans une zone de cristallisation à une température comprise entre +10 et -25 C et l'on obtient d'une part une liqueur mère que l'on recycle vers la zone d'adsorption et d'autre part des cristaux de paraxylène imbibés de liqueur mère, puis on lave avec un solvant de lavage approprié les cristaux de paraxylène à un très grand degré de pureté, soit généralement de pureté supérieure à 99,3% et de préférence supérieure à 99,7%.

Comme solvant de lavage des cristaux, on peut utiliser par exemple le n- pentane, l'eau, du paraxylène purifié ou du toluène. De préférence on utilise soit le même solvant pour la désorption et pour le lavage des cristaux, comme par exemple le toluène, soit une fraction du paraxylène purifié.

La première fraction distillée récupérée après l'étape de séparation des xylènes, comprenant de l'orthoxylène, du métaxylène et de l'éthylbenzène est traitée dans une zone d'isomérisation. L'étape d'isomérisation est mise en oeuvre en présence d'un catalyseur comprenant une zéolithe de type structural EUO, par exemple la zéolithe EU-1. La zéolithe de type structural EUO est au moins en partie sous forme acide, et comprend du silicium et au moins un élément T choisi dans le groupe formé par l'aluminium, le fer, le gallium et le bore, de préférence l'aluminium, avec un rapport atomique Si/T global supérieur à 5.

Le catalyseur comprend en outre au moins une matrice qui comprend au moins un composé choisi dans le groupe formé par les argiles, la magnésie, les alumines, les silices, l'oxyde de titane, l'oxyde de bore, la zircone, les phosphates d'aluminium, les phosphates de titane, les phosphates de zirconium et les silices- alumines. De préférence la matrice est l'alumine. Le catalyseur comprend au moins un élément du groupe VIII de la classification périodique des éléments, choisi de préférence parmi le platine et le palladium, et peut contenir en outre éventuellement au moins un métal choisi parmi les métaux des groupes IIIA et IVA, choisi de préférence parmi l'étain et l'indium et éventuellement du soufre.

Le catalyseur d'isomérisation comprend en poids par rapport à la masse totale de catalyseur # de 1 à 90% poids d'au moins une zéolithe de type structural EUO, de préférence de 3 à 60% et de manière encore plus préférée de 4 à 40%, # de 0,01 à 2% poids d'au moins un métal du groupe VIII, de préférence de 0,05 à 1%.

# éventuellement de 0,01 à 2% d'au moins un élément additionnel choisi dans les groupes IIIA et IVA de la classification périodique des éléments, de préférence de 0,05 à1 %, # éventuellement du soufre # un liant assurant le complément en poids à 100% du catalyseur. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention on utilisera un catalyseur comprenant une zéolithe de type structural EUO dont la taille des cristaux est inférieure à 5 micromètres (Nm),de manière préférée inférieure à 0,5 Nm et de manière encore plus préférée inférieure à 0,2 Nm. Ces cristaux ou cristallites sont souvent regroupés en agrégats présentant une granulométrie telle que la valeur de Dv,90 est inférieure ou égale à 500 Nm, souvent inférieure à 400 Nm et le plus souvent inférieure à 200 Nm et de manière préférée inférieure à 50 Nm. La taille des agrégats est déterminée par granulométrie à diffraction laser. Cette mesure est réalisée sur la poudre de zéolithe mise en suspension dans de l'eau. Après une première mesure, la suspension est soumise à des ultrasons pendant trente secondes puis une nouvelle mesure est réalisée. Les ultrasons utilisés sont caractérisés par une puissance de 50 W et une fréquence de 50 kHz. Cette procédure est répétée jusqu'à ce que le résultat ne varie plus (à t 5 %). La distribution en taille des agrégats définie en volume est calculée à partir des signaux lumineux collectés par les détecteurs et avec la théorie de Fraunhofer. On définit Dv,X comme étant le diamètre de la sphère équivalente telle que X% en volume des agrégats a une taille inférieure audit diamètre. Ces caractéristiques seront obtenues directement lors de la synthèse de la zéolithe et/ou par toute méthode permettant de diminuer la taille des agrégats comme par exemple le broyage post-synthèse ou encore un malaxage adéquat avant mise en forme.

Le catalyseur est de préférence préparé tel que décrit dans la demande de brevet de la demanderesse FR 97/16.456, incorporé ici par référence. Ainsi, le catalyseur présente de préférence une dispersion du métal du groupe VIII comprise entre 50 et 100%, et de manière plus préférée comprise entre 60 et 100% et de manière encore plus préférée comprise entre 70 et 100%, un coefficient de répartition macroscopique dudit métal du groupe VIII compris entre 0,7 et 1,3, de préférence compris entre 0,8 et 1,2. De préférence le catalyseur est mis en forme sous forme de billes ou d'extrudés et présente une résistance mécanique telle que la valeur de l'écrasement en lit est supérieure à 0,7 MPa. La zone d'isomérisation est opérée à une température d'environ 300 C à 500 C, de préférence d'environ 320 C à 450 C et d'une manière encore plus préférée d'environ 350 C à 420 C, à une pression partielle d'hydrogène d'environ 0,3 à 1,5 MPa, de préférence d'environ 0,4 à 1,2 MPa, à une pression totale d'environ 0,45 à 1,9 MPa, de préférence d'environ 0,6 à 1,5 MPa, à un PPH (poids de charge/poids de catalyseur/heure) d'environ 0,25 h-1 à 30 h-1, de préférence d'environ 1 à 10 h-1, et très souvent de 2 h-1 à 7 h-1. L'hydrogène introduit pour la réalisation de l'isomérisation peut être recyclé dans ladite zone d'isomérisation. Dans une mise en oeuvre particulière de l'étape d'isomérisation, la zone d'isomérisation comprend un recyclage tel que décrit dans la demande de brevet de la demanderesse FR 98I04 526, incorporé ici par référence. Le procédé comprend alors au moins une zone de distillation entre la zone d'isomérisation et la zone de transalkylation, de manière à récupérer, après élimination de la fraction comportant les composés légers (de point d'ébullition inférieur à 80 C), une fraction qui contient en majeure partie des aromatiques contenant au moins 8 atomes de carbone par molécule et qui est envoyée dans la zone de transalkylation et de manière à récupérer une fraction comprenant au moins un composé de point d'ébullition d'environ 80 C à 135 C et plus particulièrement au moins un des composés choisis dans le groupe constitué par les naphtènes à 8 atomes de carbone par molécule, les paraffines à 8 atomes de carbone par molécule, le benzène et le toluène, au moins un des composés de ladite fraction, isolé de l'ensemble de la fraction par traitement dans au moins une zone de distillation, pouvant être recyclé à l'entrée de la zone d'isomérisation.

Le pourcentage en masse de composés recyclés par rapport à la charge totale qui entre dans la zone d'isomérisation est compris entre 0,01 et 20%. En effet, de manière surprenante, le fait de recycler au moins un composé de point d'ébullition compris entre 80 C et 135 C permet de diminuer les réactions parasites de l'isomérisation et de plus permet de diminuer le volume de la charge de la zone de transalkylation, ce qui combiné avec les performances du catalyseur selon l'invention permet une économie importante du dispositif. De manière préférée, on recycle les naphtènes dans la zone d'isomérisation, les autres composés de la fraction de point d'ébullition compris entre 80 C et 135 C tel le toluène et les paraffines pouvant être récupérés à ce niveau du procédé. L'effluent de sortie de la zone d'isomérisation comprenant les trois isomères des xylènes dans un rapport essentiellement proche de celui de l'équilibre thermodynamique et comprenant de l'éthylbenzène est ensuite envoyé dans une zone de transalkylation catalytique. On ajoute à la charge de la zone de transalkylation du toluène, des aromatiques à 9 atomes de carbone, soit par recyclage soit par ajout de produits frais. La zone de transalkylation permet à la fois de transformer les C9 aromatiques et les C7 aromatiques comme le toluène en xylènes et de désalkyler la majeure partie de l'éthylbenzène en benzène et donc de convertir la majeure partie de l'éthylbenzène présent dans la charge en benzène tout en obtenant un rendement global en paraxylène amélioré par rapport aux procédés de l'art antérieur.

L'étape de transalkylation peut être mise en ceuvre en présence de tout catalyseur connu de l'homme du métier. En particulier, on peut utiliser un catalyseur à base de mordénite et d'au moins un métal du groupe VIIB de la classification périodique des éléments, tel par exemple le rhénium. Le catalyseur peut contenir en outre au moins un élément choisi dans les groupes VIII, IVB, III et VIB de la classification périodique des éléments, de préférence au moins un élément choisi dans les groupes IVB et VIII, de préférence choisi parmi le nickel et l'étain.

Le catalyseur comprend en général de 40 à 90% en poids de zéolithe mordénite ayant un rapport Si/AI supérieur à 35, de 0,01 à 5% en poids d'au moins un métal du groupe VIIB, le complément en poids étant composé de liant, choisi par exemple parmi les argiles, la magnésie, les alumines, les silices, l'oxyde de titane, l'oxyde de bore, la zircone, les phosphates d'aluminium, les phosphates de titane, les phosphates de zirconium et les silices-alumines. De préférence le liant est l'alumine.

De manière surprenante, le catalyseur de transalkylation de la présente invention permet la transalkylation les composés aromatiques et également la désalkylation des aromatiques, tel que par exemple l'éthylbenzène, de manière à obtenir du benzène en grande quantité et donc de convertir la majeure partie de l'éthylbenzène présent dans la charge.

La zone de transalkylation est mise en oeuvre à une température comprise entre 250 et 600 C, de préférence entre 330 et 500 C, sous une pression comprise entre 1 et 6 MPa, de préférence entre 2 et 4,5 MPa, avec un PPH exprimé en kilogramme de charge introduite par kilogramme de catalyseur et par heure, compris entre 0,1 h"' et 10 h" et de préférence entre 0,5 et 4 ; un rapport molaire hydrogène sur hydrocarbures compris entre 2 et 20 et de préférence entre 3 et 12. L'hydrogène introduit pour la transalkylation peut être recyclé dans la zone de transalkylation.

L'effluent de la zone de transalkylation comprenant les 3 isomères des xylènes avec une composition proche de celle à l'équilibre, du benzène, une faible quantité d'éthylbenzène, du toluène et des composés aromatiques à 9 atomes de carbone par molécule non transformés est ensuite débarrassé de ses constituants les plus légers comprenant jusqu'à 6 atomes de carbone par molécule, l'effluent de fond étant ensuite fractionné par traitement dans au moins une zone de distillation de manière à récupérer une fraction comprenant en majeure partie du benzène, une fraction comprenant en majeure partie du toluène, ladite fraction pouvant être au moins en partie recyclée vers la zone de transalkylation, une fraction comprenant en majeure partie des xylènes et une faible quantité d'éthylbenzène qui est envoyée au moins en partie dans la zone de séparation des xylènes, une fraction comprenant en majeure partie des aromatiques à 9 atomes de carbone qui peut être au moins en partie recyclée dans la zone de transalkylation. De préférence le procédé comprend au moins une zone de distillation distincte par fraction récupérée. Ainsi le procédé comprend de préférence une zone de distillation pour la récupération des composés légers, une zone de distillation pour la récupération du benzène, une zone de distillation pour la récupération du toluène, une zone de distillation pour la récupération des xylènes, une zone de distillation pour la récupération des C9 aromatiques.

La fraction comprenant en majeure partie les aromatiques à 8 atomes de carbone est ensuite envoyée comme charge dans la zone de séparation des xylènes à laquelle on peut ajouter une charge telle que définie plus haut.

Dans une mise en ceuvre particulière de l'invention, le benzène produit sera envoyé dans un réacteur contenant un catalyseur approprié pour la production de phénylalcanes au moyen d'alkylation par des mono-oléfines. L'étape d'alkylation aromatique pourra être effectuée en présence de tout catalyseur connu de l'homme du métier. On pourra utiliser un catalyseur de type acide tel HF ou de type Friedel-Craft, en particulier à base de AIC13. On pourra également utiliser des catalyseurs solides à base de zéolithes cancrinite, gmélinite, mordénite, off rétite, ZSM-12 ou EUO.

Dans le cas d'un catalyseur zéolithique, on utilise de préférence un catalyseur à base de zéolithe EUO, telle la EU-1, mis en forme avec un liant tel que l'alumine. Lors de l'étape d'alkylation, on fait réagir de manière préférée, dans une zone de réaction, le benzène issu de l'effluent de la transalkylation avec une charge renfermant au moins une oléfine linéaire comprenant de 9 à 16 atomes de carbone par molécule, de préférence de 10 à 14 atomes de carbone par molécule, au contact d'un catalyseur à base d'une zéolithe de type structural EUO ayant les caractéristiques définies précédemment, puis en fractionne le produit obtenu de manière à recueillir séparément une première fraction renfermant du benzène non converti, une deuxième fraction renfermant au moins une oléfine linéaire C9-C16 (de préférence C10-C14) non convertie, une troisième fraction renfermant des 2-, 3-, 4-, 5- et 6- phénylalcanes et une quatrième fraction renfermant au moins un poly-alkylbenzène (ou fraction poly-alkylbenzène), celle-ci étant ensuite, au moins en partie, recyclée vers ladite zone d'alkylation du benzène où elle réagit donc avec du benzène au contact dudit catalyseur, afin d'être au moins en partie transalkylée et on recueille un mélange de 2-, 3-, 4-, 5- et 6-phénylalcanes.

Ainsi, les réactions d'alkylation du benzène et de migration des groupements alkyls sur le noyau benzénique ont lieu conjointement dans la même zone de réaction (c'est-à-dire dans le même réacteur) en présence du même catalyseur. De manière préférée, la première fraction renfermant du benzène non converti est au moins en partie recyclée vers ladite zone de réaction. De même, de manière préférée, la deuxième fraction renfermant au moins une oléfine linéaire C9-C16 (habituellement C10-C14) non convertie est au moins en partie recyclée vers ladite zone de réaction.

La partie recyclée de la quatrième fraction contient de préférence essentiellement au moins un dialkylbenzène et est de préférence sensiblement exempte d'alkyl-aromatiques lourds qui peuvent être éliminés par fractionnement éventuellement.

Cette variante de l'invention peut être effectuée à une température inférieure à 300 C, par exemple inférieure à 60 C, sous une pression de 1 à 10 MPa, avec un débit d'hydrocarbures liquides (vitesse spatiale) d'environ 0,5 à 50 volumes par volume de catalyseur et par heure et avec un rapport molaire benzène/oléfine(s) compris entre 1 et 20.

La figure 1 illustre l'invention, sans représentation de l'utilisation du benzène dans une zone d'alkylation aromatique.

Une charge (1) d'hydrocarbures aromatiques contenant de l'éthylbenzène, du paraxylène, de l'orthoxylène et du métaxylène est introduite avec un effluent de transalkylation recyclé (2) par la ligne (3) dans une zone de séparation des xylènes S1 en présence d'un solvant d'élution.

Un raffinat appauvri en isomère recherché par exemple en paraxylène et contenant essentiellement du solvant, de l'éthylbenzène et les isomères non désirés, par exemple l'orthoxylène et le métaxylène est soutiré par la ligne (5) et un extrait enrichi en isomère recherché, par exemple le paraxylène, est soutiré par la ligne (4).

Le raffinat (5) débarrassé du solvant par un moyen non représenté sur la figure est envoyé avec un effluent d'isomérisation recyclé comprenant au moins un composé choisi parmi le toluène, les naphtènes C8 et les paraffines C8 (10) dans une zone d'isomérisation des xylènes R1. L'isomérat (6) est séparé en une fraction lourde (8) comprenant les composés aromatiques ayant au moins 8 atomes de carbone par molécule et une fraction légère (7) que l'on débarrasse des composés ayant moins de 6 atomes de carbone (9), l'effluent résiduel (10) comprenant au moins un composé choisi parmi le toluène, les naphtènes et les paraffines, étant au moins en partie recyclé dans la zone d'isomérisation.

La fraction comprenant les aromatiques ayant au moins 8 atomes de carbone (8) est mélangé avec des aromatiques C9 et du toluène provenant soit d'appoints ((22), (23)) ; soit d'un recyclage de fractions de l'effluent de transalkylation ((17), (20)), dans une zone de transalkylation R2, par la ligne 11.

L'effluent de la zone de transalkylation est envoyé par la ligne 12 dans un train de séparation comprenant une première distillation S2 qui permet d'éliminer les composés légers (13) C6-, la coupe C6+ en fond de colonne (14) étant envoyée dans une deuxième zone de distillation (S3) qui permet de recueillir du benzène de haute pureté (15), qui peut être envoyé vers une zone d'alkylation du benzène (non représentée sur la figure) par les mono-oléfines, la coupe C7+ en fond de colonne (16) étant envoyée dans une troisième zone de distillation (S4) qui permet de recueillir le toluène (17) qui est recyclé à l'entrée de la zone de transalkylation (R2), la coupe C8' de fond de colonne (18) étant envoyée dans une quatrième zone de distillation (S5) qui permet de recueillir une coupe aromatiques à 8 atomes de carbone (2) recyclée vers la zone de séparation des xylènes (S1), la coupe C9+ en fond de colonne (19) étant envoyée dans une cinquième zone de distillation (S6) qui permet de recueillir une coupe AC9 (20) recyclée à l'entrée de la zone de transalkylation (R2), la coupe C10+ en fond de colonne étant éliminée (21).

EXEMPLES Exemple conforme à l'invention L'exemple suivant illustrant l'invention est réalisé selon la figure 1.

La charge fraîche d'hydrocarbures aromatiques (1) a la composition suivante (%poids)

Ethylbenzène <SEP> : <SEP> 45,0
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 13,9
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 27,3
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 13,8 Le mélange traité dans la zone de séparation des xylènes (S1) est composé de 20 % poids de charge fraîche (1) et de 80 % poids d'aromatiques à 8 atomes de carbone provenant de l'effluent de la zone de transalkylation (2).

A l'entrée de la zone de séparation (3), les composés aromatiques à huit atomes de carbone se retrouvent dans les proportions suivantes (%poids)

Ethylbenzène <SEP> : <SEP> 11,3
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 21,6
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 46,1
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 21,1 La séparation du paraxylène (S1) a lieu dans les conditions suivantes Adsorption en lit mobile simulé à contre-courant (version standalone)

Tamis <SEP> : <SEP> Ba-X <SEP> ; <SEP> 5,5 <SEP> % <SEP> H20 <SEP> mesuré <SEP> par <SEP> la <SEP> perte <SEP> au <SEP> feu
<tb> (LOI) <SEP> à <SEP> 950 C
<tb> Température <SEP> : <SEP> 170 C
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> lits <SEP> : <SEP> 24
<tb> Pression <SEP> minimale <SEP> 9 <SEP> bar
<tb> Rapport <SEP> PDEB/charge <SEP> 1,5:1
<tb> Productivité <SEP> 69,8 <SEP> kg <SEP> de <SEP> pX <SEP> / <SEP> m3 <SEP> de <SEP> tamis <SEP> / <SEP> heure Le paraxylène récupéré en tant qu'extrait (4) présente une pureté de 99,8 % et un rendement de 95,4 % soit 20,6% poids de paraxylène recueilli par rapport à la charge traitée dans la zone de séparation.

Le raffinat (5), après distillation du solvant de désorption (séparation non représentée sur la figure), a la composition suivante (%poids)

Ethylbenzène <SEP> : <SEP> 14,2
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 1,3
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 58,0
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 26,5 Ce raffinat (5), mélangé avec les naphtènes à 8 atomes de carbone ainsi que les paraffines à 8 atomes de carbone et le toluène issus du réacteur d'isomérisation et recyclés (10), est isomérisé dans la zone d'isomérisation (R1) dans les conditions suivantes

Catalyseur: <SEP> Pt <SEP> / <SEP> zéolithe <SEP> EU-1 <SEP> de <SEP> rapport <SEP> Si/AI <SEP> = <SEP> 18/liant <SEP> (alumine) <SEP> (0,3%/10
<tb> %/89,7%)
<tb> Température <SEP> : <SEP> 380 C
<tb> Rapport <SEP> H2/hydrocarbures: <SEP> 4:1
<tb> Pression <SEP> : <SEP> 8 <SEP> bar L'effluent d'isomérisation (6) a la composition suivante (%poids)

C6- <SEP> 0,8
<tb> Benzène <SEP> 0,1
<tb> Toluène <SEP> 1,1
<tb> Paraffines <SEP> à <SEP> 8C <SEP> : <SEP> 0,3
<tb> Naphtènes <SEP> à <SEP> 8C <SEP> : <SEP> 8,6
<tb> Ethylbenzène <SEP> : <SEP> 8,7
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 18,7
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 41,4
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 19,7
<tb> AC9 <SEP> : <SEP> 0,5 Le catalyseur d'isomérisation à base de zéolithe EU-1 a donc permis de convertir 39% poids d'éthylbenzène et le rendement de la zone d'isomérisation, en composés aromatiques à 8 atomes de carbone + naphtènes à 8 atomes de carbone, est de 98%. Cet isomérat est envoyé dans une zone de séparation (non représentée sur la figure) qui permet d'éliminer les légers (C6-) (9) et de séparer la coupe contenant le toluène ainsi que les naphtènes et les paraffines à 8 atomes de carbone (10). Cette coupe est recyclée à l'entrée du réacteur d'isomérisation ce qui permet de supprimer les pertes en aromatiques à 8 atomes de carbone sous forme de naphtènes par réactions d'hydrogénation, ces réactions étant équilibrées dans les conditions opératoires appliquées.

Le volume du recyclage sur l'isomérisation correspond à 9,1% poids de la charge entrant dans le réacteur d'isomérisation et les pertes nettes (composés non recyclables) sont de 0,9 % poids. Le mélange d'AC8+ recueilli après séparation (8) a la composition suivante (% poids)

Ethylbenzène <SEP> 9,8
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 21,1
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 46,5
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 22,2
<tb> AC9 <SEP> 0,6 Cet effluent est envoyé vers la zone de transalkylation (R2), et mélangé avec du toluène et des aromatiques à 9 atomes de carbone (24) provenant soit d'appoints (22,23), soit de la chaîne de séparation de l'effluent de transalkylation et recyclés (17,20).

Dans l'exemple décrit, les AC8+ issus de la zone d'isomérisation sont traités en mélange avec du toluène et des AC9 dans les proportions pondérales 60/20I20. La charge (11) arrivant à l'entrée du réacteur de transalkylation (R2) a donc la composition suivante (% poids)

Toluène <SEP> : <SEP> 20
<tb> Ethylbenzène <SEP> : <SEP> 5,9
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 12,6
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 27,9
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 13,3
<tb> AC9 <SEP> : <SEP> 20,4 Cette charge est traitée dans le réacteur de transalkylation (R2) dans les conditions suivantes Catalyseur: Rhenium I mordénite / alumine (0,29%I 79,8%I 19,9%) Température: 400 C Rapport H2/hydrocarbures : 5:1 Pression: 30 bar L'effluent (12) issu de la zone de transalkylation a la composition suivante (% poids)

C6- <SEP> : <SEP> 4,8
<tb> Benzène <SEP> : <SEP> 6,3
<tb> Toluène <SEP> : <SEP> 14,9
<tb> Ethylbenzène <SEP> 1,8
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 14,8
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 32,0
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 14,4
<tb> AC9 <SEP> 8,5
<tb> AC10+ <SEP> 2,5 La conversion de l'éthylbenzène est de 70% poids dans la zone de transalkylation.

Cet effluent de transalkylation (12) est envoyé dans un train de séparation - la première distillation (S2) permet d'éliminer les composés légers (C6-)(13), et la coupe C6+ en fond de colonne (14) est envoyée dans une deuxième colonne (S3), - la deuxième distillation (S3) permet de recueillir du benzène de haute pureté (15) et la coupe C7+ en fond de colonne (16) est envoyée dans une troisième colonne (S4), - la troisième distillation (S4) permet de recueillir du toluène (17) qui est recyclée à l'entrée du réacteur de transalkylation (R2), et la coupe C8+ en fond de colonne (18) est envoyée dans une quatrième colonne (S5), - la quatrième distillation (S5) permet de recueillir une coupe AC8 (2) qui est recyclé vers la zone de séparation (S1), et la coupe C9+ en fond de colonne (19) est envoyée dans une cinquième colonne (S6), - la cinquième distillation (S6) permet de recueillir une coupe AC9 (20) qui est recyclée à l'entrée du réacteur de transalkylation (R2), et la coupe C10+ en fond de colonne (21) est éliminée.

Globalement, entre l'entrée de la zone de séparation (S1) et la sortie de la zone de transalkylation (R2), l'éthylbenzène est converti en poids à 74,7%.

Pour 100 kg de charge traitée dans la zone de séparation, on a un rendement en paraxylène de 20,6 kg et un rendement en benzène de 8,3 kg.

Exemple comparatif (non conforme à l'invention) Afin de comparer les performances obtenues en rendement en paraxylène et en conversion d'éthylbenzène de l'ensemble de l'enchaînement de procédés, la même charge fraîche que celle décrite dans l'exemple précédent illustrant l'invention est traitée.

Le mélange traité dans la zone de séparation des xylènes (S1) est composé de 20 % poids de charge fraîche (1) et de 80 % poids d'aromatiques à 8 atomes de carbone provenant de l'effluent de la zone de transalkylation (2) comme dans l'exemple précédent, afin de comparer les performances obtenues à iso-quantité de charge fraîche traitée. A l'entrée de la zone de séparation (3), les composés aromatiques à huit atomes de carbone se retrouvent dans les proportions suivantes (%poids)

Ethylbenzène <SEP> : <SEP> 12,0
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 19,5
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 48,0
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 20,5 La séparation du paraxylène (S1) a lieu dans les mêmes conditions que dans l'exemple précédent conforme à l'invention.

La productivité est de 62,1 kg de pX / m3 de tamis / heure.

Le paraxylène récupéré en tant qu'extrait (4) présente une pureté de 99,8 % et un rendement de 90,1 % soit 17,6% poids de paraxylène par rapport à la charge traitée dans la zone de séparation.

Ethylbenzène <SEP> : <SEP> 14,5
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 2,3
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 58,3
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 24,9 Ce raffinat (5), mélangé avec les naphtènes à 8 atomes de carbone ainsi que les paraffines à 8 atomes de carbone et le toluène issus du réacteur d'isomérisation et recyclé (10), est isoméhsé dans la zone d'isomérisation (R1) dans les mêmes conditions opératoires que dans l'exemple précédent conforme à l'invention mais en présence d'un catalyseur à base de mordénite Catalyseur: Pt / mordénitelliant (alumine) (0,29%/15 %/84,7 %) Afin de pouvoir traiter la charge dans les mêmes conditions opératoires, le volume catalytique a dû être augmenté car la quantité de charge à traiter est plus importante, la quantité de paraxylène extraite étant plus faible. Egalement, le volume du recyclage sur l'isomérisation est plus important comme on va le voir dans la suite de l'exemple, ce qui conduit aussi à une augmentation du volume catalytique, Au total, la quantité de catalyseur utilisée a du être augmentée de 5,0% poids par rapport à l'exemple précédent. L'effluent d'isomérisation (6) a la composition suivante (%poids)

C6- <SEP> 0,8
<tb> Benzène <SEP> 0,3
<tb> Toluène <SEP> 1,4
<tb> Paraffines <SEP> à <SEP> 8C <SEP> : <SEP> 0,4
<tb> Naphtènes <SEP> à <SEP> 8C <SEP> : <SEP> 8,7
<tb> Ethylbenzène <SEP> 9,2
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 16,8
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 42,0
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 18,9
<tb> AC9 <SEP> 1,4 La conversion de l'éthylbenzène de la zone d'isomérisation est donc de 36,6 % et le rendement en composés aromatiques à 8 atomes de carbone + naphtènes à 8 atomes de carbone, est de 96,4%.

Cet isomérat est envoyé dans une zone de séparation (non représentée sur la figure) qui permet d'éliminer les légers (C6-) (9) et de séparer la coupe contenant le toluène ainsi que les naphtènes et les paraffines à 8 atomes de carbone (10). Cette coupe est recyclée à l'entrée du réacteur d'isomérisation ce qui permet de supprimer les pertes en aromatiques à 8 atomes de carbone sous forme de naphtènes par réactions d'hydrogénation, ces réactions étant équilibrées dans les conditions opératoires appliquées.

Le volume du recyclage sur l'isomérisation correspond à 11,3% poids de la charge entrant dans le réacteur d'isomérisation et les pertes nettes (composés non recyclables) sont de 1,1 % poids.

Le mélange d'AC8+ recueilli après séparation (8) a la composition suivante (% poids)

Ethylbenzène <SEP> : <SEP> 10,4
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 19,1
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 47,5
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 21,4
<tb> AC9 <SEP> 1,6 Cet effluent est envoyé vers la zone de transalkylation (R2), et mélangé avec du toluène et des aromatiques à 9 atomes de carbone (24) provenant soit d'appoints (22,23), soit de la chaîne de séparation de l'effluent de transalkylation et recyclés (17,20). Les AC8+ issus de la zone d'isomérisation sont traités en mélange avec du toluène et des AC9 dans les proportions pondérales 60!20I20 identiques à l'exemple précédent conforme à l'invention. La quantité d'AC8+ issue de la zone d'isomérisation est plus importante ce qui entraîne une augmentation du volume catalytique de la zone de transalkylation de 3,5% poids afin de traiter la charge dans les mêmes conditions. La charge (11) arrivant à l'entrée du réacteur de transalkylation (R2) a donc la composition suivante (% poids)

Toluène <SEP> : <SEP> 20,0
<tb> Ethylbenzène <SEP> : <SEP> 6,3
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 11,4
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 28,6
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 12,9
<tb> AC9 <SEP> : <SEP> 20,9 Cette charge est traitée dans le réacteur de transalkylation (R2) dans les mêmes conditions que l'exemple précédent conforme à l'invention. L'effluent (12) issu de la zone de transalkylation a la composition suivante (% poids)

C6- <SEP> : <SEP> 4,9
<tb> Benzène <SEP> : <SEP> 6,5
<tb> Toluène <SEP> : <SEP> 15,1
<tb> Ethylbenzène <SEP> 2,2
<tb> p-Xylène <SEP> : <SEP> 13,0
<tb> m-Xylène <SEP> : <SEP> 33,1
<tb> o-Xylène <SEP> : <SEP> 13,8
<tb> AC9 <SEP> : <SEP> 8,7

AC10+ <SEP> 2,6 La conversion de l'éthylbenzène est de 65% poids dans la zone de transalkylation.

Cet effluent de transalkylation (12) est envoyé dans un train de séparation - la première distillation (S2) permet d'éliminer les composés légers (C6-)(13), et la coupe C6+ en fond de colonne (14) est envoyée dans une deuxième colonne (S3), - la deuxième distillation (S3) permet de recueillir du benzène de haute pureté (15) et la coupe C7+ en fond de colonne (16) est envoyée dans une troisième colonne (S4), - la troisième distillation (S4) permet de recueillir du toluène (17) qui est recyclé à l'entrée du réacteur de transalkylation (R2), et la coupe C8+ en fond de colonne (18) est envoyée dans une quatrième colonne (S5), - la quatrième distillation (S5) permet de recueillir une coupe AC8 (2) qui est recyclée vers la zone de séparation (S1), et la coupe C9+ en fond de colonne (19) est envoyée dans une cinquième colonne (S6), - la cinquième distillation (S6) permet de recueillir une coupe AC9 (20) qui est recyclée à l'entrée du réacteur de transalkylation (R2), et la coupe C10+ en fond de 'colonne (21) est éliminée.

Globalement, entre l'entrée de la zone de séparation (S1) et la sortie de la zone de transalkylation (R2), l'éthylbenzène est convertit à 69,1 %.

Pour 100 kg de charge traitée dans la zone de séparation, on a un rendement en paraxylène de 17,5 kg et un rendement en benzène de 8,7 kg.

La quantité de catalyseur d'isomérisation nécessaire pour traiter la même quantité de charge est 5 % poids plus importante et la quantité de catalyseur de transalkylation est 3,5 % poids plus importante. De plus, le volume du recyclage sur l'isomérisation est augmenté de 24 % ; ce qui est un inconvénient majeur au niveau du dispositif.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de production d'au moins un isomère des xylènes à partir d'une charge d'hydrocarbures aromatiques à 8 atomes de carbone par molécule comprenant de l'orthoxylène, du métaxylène, du paraxylène, et de l'éthylbenzène comprenant les étapes suivantes a) on introduit la charge dans au moins une zone de séparation des xylènes et on récupère une première fraction riche en isomère recherché et une deuxième fraction pauvre en isomère recherché, comprenant la majeure partie des autres isomères ainsi que la majeure partie de l'éthylbenzène, b) on traite au moins une partie de ladite fraction pauvre en isomère recherché soutirée de la zone de séparation dans au moins une zone catalytique d'isomérisation des aromatiques à 8 atomes de carbone, de manière à convertir au moins une partie de l'éthylbenzène en xylènes et de manière à récupérer un effluent comprenant du paraxylène, de l'orthoxylène, du métaxylène et de l'éthylbenzène, c) on traite une charge comprenant au moins une partie dudit effluent de la zone d'isomérisation, des hydrocarbures aromatiques à 9 atomes de carbone par molécule, du toluène dans au moins une zone de transalkylation catalytique, de manière à récupérer un effluent comprenant du benzène, du toluène, des hydrocarbures aromatiques C9, de l'othoxylène, du paraxylène et du métaxylène, d) on traite l'effluent de la zone de transalkylation dans au moins une zone de distillation de laquelle on soutire une fraction riche en benzène, une fraction riche en toluène et une fraction riche en xylènes et une fraction contenant des hydrocarbures aromatiques C9, e) on recycle au moins une partie de la fraction riche en xylènes soutirée de la zone de distillation dans la zone de séparation des xylènes décrite en a), ledit procédé étant caractérisé en ce que le catalyseur utilisé dans la zone d'isomérisation décrite en b) comprend au moins une zéolithe de type structural EUO et au moins un métal du groupe VIII de la classification périodique des éléments.

2. Procédé selon la revendication 1 tel que l'isomère des xylènes recherché est le paraxylène.

3. Procédé selon la revendication 1 tel que l'isomère des xylènes recherché est le métaxylène.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 tel que la charge comprend au moins 25% poids d'éthylbenzène.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 tel que au moins une partie du toluène et/ou au moins une partie des hydrocarbures aromatiques à 9 atomes de carbone soutirée de la zone de distillation décrite à l'étape d) est recyclée à l'entrée de la zone de transalkylation décrite en c).

6. Procédé selon l'une des revendication 1 à 5 tel que le catalyseur utilisé dans la zone d'isomérisation décrite en b) est à base d'au moins une zéolithe EUO choisie parmi les zéolithes EU-1, TPZ-3, ZSM-50, comprenant du silicium et au moins un élément T choisi dans le groupe formé par l'aluminium, le fer, le gallium et le bore, avec un rapport Si/T global supérieur à 5.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 tel que les cristaux de la zéolithe EUO du catalyseur de la zone d'isomérisation décrite en b) ont une taille inférieure à 5 Nm.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 tel que les cristaux de la zéolithe EUO du catalyseur de la zone d'isomérisation décrite en b) sont regroupés en agrégats présentant une granulométrie telle que la valeur de Dv,90 est inférieure ou égale à 500 Nm.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8 tel que le catalyseur utilisé dans la zone d'isomérisation décrite en b) comprend en outre au moins un élément choisi parmi les métaux des groupes IIIA et IVA.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 tel que le catalyseur utilisé dans la zone d'isomérisation décrite en b) présente une dispersion du métal du groupe VIII compris entre 50 et 100%.

11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 tel que le catalyseur utilisé dans la zone d'isomérisation décrite en b) présente un coefficient de répartition macroscopique du métal du groupe VIII compris entre 0,7 et 1,3.

12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 tel que le catalyseur est mis en forme sous forme de billes ou d'extrudés et présente une résistance mécanique telle que la valeur de l'écrasement en lit est supérieure à 0,7 MPa.

13. Procédé selon l'une, des revendications 1 à 12 tel que la zone d'isomérisation décrite en b) est opérée à une température comprise entre 300 et 500 C, à une pression partielle d'hydrogène comprise entre 0,3 et 1,5 MPa, à une pression totale comprise entre 0,45 et 1,9 MPa et avec une pph (poids de charge/poids de catalyseur/heure) comprise entre 0,25 h"' et 30 h-'.

14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13 tel que l'on recycle dans la zone d'isomérisation décrite en b) au moins une fraction de l'effluent de sortie d'isomérisation ladite fraction comprenant au moins un composé de point d'ébullition compris entre 80 et 135 C.

15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14 tel que le catalyseur utilisé dans la zone de transalkylation décrite en c) est à base de mordénite et comprend au moins un métal du groupe VIIB de la classification périodique des éléments.

16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15 tel que le catalyseur utilisé dans l'étape de transalkylation décrite en c) comprend en outre au moins un élément choisi dans les groupes IVB et VIII de la classification périodique des éléments.

17. Procédé selon l'une des revendications 1 à 16 tel que l'étape de transalkylation décrite en c) est opérée à une température comprise entre 250 C et 600 C, sous une pression comprise entre 1 et 6 MPa, avec une PPH comprise entre 0,1 h-1 et 10 h-1, avec un rapport molaire hydrogène sur hydrocarbures compris entre 2 et 20.

18. Procédé selon l'une des revendications 1 à 17 tel que la zone de séparation des xylènes décrite en a) est une zone d'adsorption en lit mobile simulé en présence d'un tamis zéolithique.

19. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2 et 4 à 18 tel que le tamis zéolithique utilisé pour extraire spécifiquement le paraxylène comprend au moins une zéolithe parmi les zéolithes X, Y dont les sites échangeables sont occupés par au moins un cation alcalin ou alcalino-terreux.

20. Procédé selon l'une des revendications 1, 3 à 19 tel que le tamis zéolithique utilisé pour extraire spécifiquement le métaxylène et l'orthoxylène comprend une zéolithe Y échangée avec au moins un élément choisi parmi Li, Na, Be, Mg, Ca, Sr, Mn, Cd, Cu, Ni.

21. Procédé selon l'une des revendications 1 à 20 tel que l'étape d'adsorption a lieu en présence d'un solvant d'élution choisi parmi le toluène, le paradiéthylbenzène, le MTBE, le méthyl isopropyl éther.

22. Procédé selon l'une des revendication 1 à 21 tel que la zone de séparation comprend une zone de cristallisation en aval de l'adsorption.

23. Procédé selon l'une des revendications 1 à 22 tel que le benzène soutiré de la zone de distillation décrite en d) est envoyé dans une zone réactionnelle catalytique d'alkylation du benzène au moyen de mono- oléfines de manière à produire des phénylalcanes.

24. Procédé selon la revendication 23 tel que le catalyseur utilisé dans la zone d'alkylation du benzène par les monooléfines est choisi parmi les catalyseurs acides tel l'acide fluorhydrique, les catalyseurs Friedel-Craft tel le chlorure d'aluminium, les catalyseurs solides à base de zéolithes tel les zéolithes EUO, cancrinite, gmélinite, mordénite, offrétite, ZSM-12.