ITMI991530A1 - Processso per l'alchilazione di composti aromatici in fase gas - Google Patents

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ITMI991530A1
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Gianni Girotti
Massimiliano Pollastri
Franco Rivetti
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Description

PROCESSO PER L’ALCHIL AZIONE DI COMPOSTI AROMATICI IN FASEGAS
Descrizione
La presente invenzione riguarda un processo per l’alchilazione di benzene con agente alchilante isopropanolo (IPA), o miscele di isopropanolo e propilene, caratterizzato dal fatto che la miscela di reazione é presente in fase compietamente gassosa e condotto in presenza di un sistema catalitico comprendente una zeolite beta ed almeno un legante inorganico
E’ un aspetto particolarmente preferito della presente invenzione utilizzare le composizioni catalitiche comprendenti le zeoliti beta descritte in EP 687500 e EP 847802, ossia composizioni catalitiche costituite da zeolite beta e un legante inorganico caratterizzate da una porosità extrazeolite composta per una frazione di almeno il 25% da pori con raggio superiore a 100À e, nel caso di EP 847802, caratterizzate anche da un volume totale della porosità extrazeolitica maggiore o uguale a 0.80 ml/g.
Il processo è caratterizzato dalla totale assenza di effetti negativi su prestazioni e durata del catalizzatore dovuti alla presenza di elevate quantità d’acqua nella miscela di reazione.
L’assenza di tali effetti negativi è dovuta al sistema catalitico utilizzato che si rivela particolarmente adatto per l’alchilazione del benzene con agente alchilante isopropanolo o miscele di isopropanolo e propilene.
L’invenzione riguarda inoltre il processo per preparare il fenolo nel quale il primo stadio di preparazione del eumene viene realizzato per alchilazione di benzene secondo quanto appena detto.
Il eumene è un importante precursore per la produzione di fenolo, a sua volta utile come intermedio nella preparazione di caprolattame da cui si produce nylon.
Il processo completo di preparazione del fenolo comprende l' alchilazione del benzene a eumene, l’ossidazione del eumene al corrispondente idroperossido che per trattamento acido genera fenolo e acetone.
Per quanto riguarda il primo stadio di alchilazione sono ancora in larga parte utilizzati, nell’industria petrolchimica, catalizzatori a base di acido fosforico e farina fossile per reattori a letto fisso o AICI3 in slurry.
A questi processi sono però legati problemi di impatto ambientale e di sicurezza: infatti, l’uso di questi catalizzatori è particolarmente problematico a causa della corrosione, della sottoproduzione di organici tossici e dello smaltimento dei catalizzatori esausti.
Nel 1965 è stata descritta per la prima volta la preparazione di eumene utilizzando invece come catalizzatore la zeolite X 0 la zeolite Y (Minachev, Kr. M, et al, Neftekhimiya 5 (1965) 676). Successivamente l’utilizzo di zeoliti a struttura faujasitica per Palchilazione di benzene con olefine leggere come il propilene è stato descritto da Venuto et al. (J.Catal.5, (1966) 81).
Ottimi risultati, in termini di applicazione industriale, sono stati ottenuti nella sintesi del eumene utilizzando zeoliti con struttura di tipo beta, come descritto in EP 432814, e in particolare utilizzando catalizzatori comprendenti zeolite beta secondo quanto descritto in EP 687500.
Una volta ottenuto, il eumene è trasformato in fenolo mediante uno stadio di ossidazione a cumilidroperossido, seguito da uno stadio di trattamento acido che determina la rottura del legame perossidico con formazione di fenolo e di acetone.
Se da un lato la simultanea produzione di fenolo e acetone in una singola unità produttiva rappresenta certamente un aspetto positivo dal punto di vista industriale, dall’altro resistenza di uno sbilanciamento nella domanda commerciale dei due prodotti può invece costituire un problema nella gestione dell’ impianto industriale per la produzione di fenolo.
Occorre infatti ricordare che per ogni Kg di fenolo prodotto da Cumene secondo il processo tradizionale via propilene si ottengono anche 0.61 Kg di acetone. Considerando che uno dei principali utilizzi dell’acetone è rappresentato dal metilmetaacrilato (MMA) la cui domanda sul mercato è in calo mentre la domanda di bisfenolo A (BPA), resine fenoliche e caprolattame, principali utilizzi a valle del fenolo, è in crescita si può comprendere il potenziale problema derivante dalla coproduzione di acetone nel processo di produzione del Fenolo via Cumene. E’ quindi molto sentita la necessità di trovare un eventuale utilizzo alternativo che consenta una conveniente valorizzazione dell’acetone quando le condizioni di mercato sono tali da sconsigliarne la vendita diretta.
In US 5017729 è descritto un processo per la produzione di fenolo via cumene idroperossido caratterizzato dall’utilizzo di propilene, nello stadio di preparazione del cumene, in tutto o in parte derivante dalla riduzione con idrogeno dell’acetone (coprodotto con il fenolo) e successiva disidratazione dell’alcool isopropilico.
E’ evidente in questo processo la notevole onerosità dei vari stadi dedicati al riottenimento del propilene puro - da utilizzare nello step di alchilazione - a partire dall’acetone coprodotto con il fenolo.
In particolare, nel processo proposto da Mitsui ( PEP Review 95-1-11) per la produzione di propilene a partire da acetone, risulta infatti che la maggior onerosità dell’ investimento è attribuibile alla sezione di deidratazione dell’alcool isopropilico - ottenuto dall’acetone nella relativa sezione di riduzione con idrogeno - a propilene.
E’ noto infatti che lo stadio di disidratazione dell’ IPA a propilene si rende necessario, ai fini di una concreta applicazione industriale, a causa dell’impossibilità di condurre l’alchilazione del benzene direttamente con l’alcool isopropilico come agente alchilante quando si utilizzano catalizzatori acidi di tipo convenzionale, a causa dell’acqua liberata dall’IPA durante la reazione che produce effetti negativi sulle prestazioni del catalizzatore in termini di selettività ma soprattutto di durata del catalizzatore stesso..
I catalizzatori acidi, sia di tipo zeolitico che di tipo non zeolitico, sono, infatti, negativamente influenzati dalla presenza dell’acqua che si sviluppa quando si utilizza l’alcool isopropilico come agente alchilante del benzene a dare eumene. Nel caso di un catalizzatore di tipo convenzionale come ad esempio l’acido fosforico supportato su silice, ampiamente utilizzato nella sintesi industriale del eumene, quantità di acqua superiori a poche centinaia di ppm nella miscela di reazione producono una sensibile disgregazione chimica e meccanica del catalizzatore, unita ad un abbassamento notevole delle prestazioni catalitiche in termini di resa a eumene.
Nel caso di catalizzatori a base zeolitica è noto l’effetto negativo dovuto alla presenza di acqua che si manifesta con un abbassamento della resa complessiva a eumene unita ad una più o meno rapida disattivazione del catalizzatore stesso. Tutti questi effetti negativi sono peraltro noti e verificati anche a contenuti di acqua - presente in reazione - molto bassi rispetto a quelli che si avrebbero utilizzando l’alcool isopropilico come agente alchilante del benzene a dare eumene in un processo di concreta applicabilità industriale.
L’applicabilità industriale di un processo di alchilazione del benzene con alcool isopropilico, infatti, non può prescindere da certi parametri come ad esempio il rapporto molare benzene/IPA in alimentazione alla sezione di reazione che è generalmente compreso tra 4 e 8 con una corrispondente concentrazione di acqua in reazione pari a ca. 48.000 e 26.000 ppm. assumendo la conversione totale dell’alcol isopropilico.
Anche conducendo l’alchilazione del benzene con agente alchilante costituito da una miscela di isopropanolo e propilene occorrerebbe comunque ridurre notevolmente la quantità di alcool isopropilico utilizzata per garantire un contenuto di acqua tollerabile dal sistema catalitico limitando con ciò la reale potenzialità del processo stesso.
I catalizzatori utilizzati per l' alchilazione di benzene con propilene non sono sempre facilmente translabili alla reazione di alchilazione di benzene con alcol isopropilico, o miscele di alcool isopropilico e propilene, come agente alchilante, perchè generalmente questi catalizzatori sono molto sensibili all’acqua e quindi la loro vita in presenza dell’acqua formata dalla disidratazione dell’ isopropanolo risulta molto ridotta.
E’ stata anche descritta la possibilità di alchilare benzene con alcol isopropilico utilizzando zeolite beta come catalizzatore, in fase gas, preferibilmente a pressione atmosferica (K.S.N.Reddy et al., Applied Catalysis A: General, 95 (1993) 53-63). Anche in questo caso appare evidente il deterioramento del catalizzatore, osservato anche a rapporti benzene/isopropano lo elevati.
Nelle prove sperimentali descritte nel riferimento già citato vengono evidenziati problemi di durata del catalizzatore al procedere delle prove sperimentali.
In US 5015786 è descritto un processo di produzione del fenolo via eumene in cui parte del eumene deriva dall’ alchilazione di benzene, effettuata anche con alcool isopropilico ottenuto per riduzione dell’acetone coprodotto con il fenolo, accanto a eumene derivante da alchilazione di benzene con propilene.
Lo stadio di alchilazione del benzene con IPA viene condotto in presenza di un catalizzatore di natura acida, scelto tra diversi materiali: le zeoliti vengono indicate quali catalizzatori preferiti. Tuttavia è interessante notare che nel documento citato non si hanno informazioni sulla vita del catalizzatore e in generale sulla costanza delle prestazioni visto che la prova di più lunga durata è pari a 200 ore (Es. 5, colonna 15) che corrispondono, nelle condizioni date, ad una produttività non superiore a ca. 100 Kg Cumene/Kg di catalizzatore.
Per ovviare ai problemi ricordati in precedenza è stato proposto l' utilizzo di particolari zeoliti con accentuate caratteristiche idrofobiche quali la zeolite ZSM-5 con elevato rapporto silice/allumina o H-mordenite e zeolite Y dealluminate.
Ad esempio in US 5160497 viene utilizzata una zeolite Y dealluminata, con rapporto molare SiO2/AI2O3 compreso fra 8 e 70, per l’alchilazione di benzene con propilene ed isopropanolo.
E’ stato ora da noi trovato che è possibile ottenere eumene per alchilazione di benzene con IPA, o miscele di IPA e propilene come agente alchilante, mediante un processo che fornisce migliori prestazioni in termini di prestazioni e soprattutto di durata del catalizzatore, pur in presenza di notevoli quantità di acqua, operando a condizioni di pressione e temperatura tali da avere la miscela di reazione presente in fase completamente gassosa e utilizzando un catalizzatore comprendente zeolite beta ed almeno un legante inorganico.
Il processo secondo la presente invenzione consente di operare a qualunque rapporto molare tra benzene e alcool isopropilico in alimentazione alla sezione di reazione, in un range di concreta applicabilità industriale, e quindi indipendentemente dalla quantità totale di acqua sviluppata durante la reazione.
E’ un aspetto particolarmente preferito della presente invenzione utilizzare le composizioni catalitiche comprendenti zeolite beta già descritte in EP 687500 e EP 847802, ossia composizioni catalitiche costituite da zeolite beta e un legante inorganico caratterizzate da una porosità extrazeolite composta per una frazione di almeno il 25% da pori con raggio superiore a 100À e, nel caso di EP 847802, caratterizzate anche da un volume totale della porosità extrazeolitica maggiore o uguale a 0.80 ml/g.
Secondo un aspetto preferito del processo della presente invenzione si opera ad una temperatura di reazione compresa tra 150°C e 230°C, ad una pressione di reazione compresa tra 1 e 20 bar e comunque a condizioni tali da avere la miscela di reazione presente in fase completamente gassosa e utilizzando indifferentemente isopropanolo o miscele di isopropanolo e propilene come agente alchilante.
Nel processo da noi rivendicato il rapporto molare tra benzene e isopropanolo preferibilmente varia tra 3 e 10, ancor più preferibilmente tra 4 e 8.
Quando addizionalmente si usa anche propilene come agente alchilante insieme all’ isopropanolo il rapporto molare tra benzene e agente alchilante isopropanolo più propilene varia tra 3 e 10, più preferibilmente tra 4 e 8, e il rapporto molare tra isopropanolo e propilene varia tra 10 e 0.0 le ancor più preferibilmente tra 5 e 0.1.
L’ alchilazione di benzene con isopropanolo può essere realizzata in modo continuo, semicontinuo o discontinuo.
Quando il processo è realizzato in modo continuo si può operare anche adottando una configurazione del sistema di reazione che preveda il riciclo parziale dell’effluente dalla sezione di reazione, previo raffreddamento e smiscelazione della fase acquosa dalla fase organica alla sezione di reazione stessa.
La reazione di alchilazione del benzene con agente alchilante ΣΡΑ o miscele di IP A e propilene rimane comunque esotermica nonostante la presenza dell’ IP A ed al fine di mantenere la temperatura in un intervallo preferito e ridurre la sottoproduzione di polialchilati aromatici il catalizzatore può essere disposto nel reattore in diversi strati all’ interno di un reattore a letto fisso.
Tra uno strato e l’altro viene effettuato un quench con solventi inerti e/o parte del benzene e/o parte dell’ alchilante alcol isopropilico o miscela alcol isopropilico/propilene.
Operando opportunamente si possono ottenere rapporti benzene/agente alchilante elevati sul singolo strato, senza aumentare lo stesso rapporto complessivamente, con evidente vantaggio sulla selettività a eumene e quindi sulle operazioni di separazione a valle della sezione di reazione.
Il controllo della temperatura può essere esercitato oltre che mediante quench di reagenti e/o di inerti, anche mediante interrefrigerazione tra gli strati.
La reazione di alchilazione può essere condotta opportunamente in due o più reattori in serie, interrefrigerati per controllare la temperatura. L’alimentazione dell’alcol isopropilico, eventualmente in miscela con propilene, e/o del benzene può essere opportunamente parzializzata tra i diversi reattori e i diversi strati di reattore, ossia l’agente alchilante e/o il benzene vengono aggiunti in più di uno stadio.
Rientra fra gli scopi della presente invenzione anche un processo per preparare fenolo comprendente i seguenti stadi:
1) Alchilazione del benzene con alcool isopropilico, ed eventualmente propilene, a dare eumene ed acqua;
2) ossidazione del eumene cosi ottenuto;
3) trattamento del cumilidroperossido con acidi al fine di ottenere una miscela di fenolo ed acetone;
4) idrogenazione dell’acetone a isopropanolo che viene riciclato allo stadio 1.
In particolare:
1) L’ alchilazione di benzene con alcol isopropilico, ed eventualmente propilene, a dare eumene ed acqua, viene condotta in presenza di un catalizzatore a base di zeolite beta e, preferibilmente, con un catalizzatore preparato secondo quanto descritto in EP 687500 e EP 847802 a condizioni di pressione temperatura tali che la miscela di reazione sia presente in fase completamente gassosa;
2) il eumene derivante dallo stadio 1 è ossidato con aria a dare cumilidroperossido, che viene a sua volta trattato con un acido a dare una miscela di fenolo e acetone che è frazionata per separare il fenolo dall’acetone; 3) l’acetone ottenuto allo stadio 2 è in parte o totalmente idrogenato ad alcol isopropilico che viene riciclato allo stadio 1.
Secondo un aspetto preferito, al termine del primo stadio, dopo aver separato per frazionamento il prodotto desiderato, eumene, che passa al seguente stadio di ossidazione, si utilizza la frazione restante di poliisopropilbenzeni in uno stadio separato per una reazione di transalchilazione con benzene per recuperare altro eumene.
La reazione di transalchilazione è condotta in presenza di zeolite beta o di un catalizzatore a base di zeolite beta, in particolare preparato secondo quanto descritto in EP 687500 e EP 847802.
Le condizioni di temperatura per la reazione di transalchilazione sono scelte tra 100 °C e 350°C, la pressione è scelta tra 10 e 50 atm e la WHSV è compresa tra 0.1 h<-1 >e 200 h<-1>. Queste condizioni sono già descritte in EP 687500. Quindi nello step (2) il eumene derivante dallo step (1), ed eventualmente dallo stadio di transalchilazione, viene ossidato a cumil idroperossido. Il cumil idroperossido viene poi trasformato in fenolo ed acetone. Nell’ultimo stadio parte o tutto l’acetone ottenuto come sottoprodotto dallo stadio (2) è idrogenato ad alcol isopropilico che viene rialimentato allo stadio iniziale.
La reazione di idrogenazione dell’acetone a isopropanolo è già nota e viene eseguita utilizzando catalizzatori a base di Nichel Raney, nichel-rame, ramecromo, rame-zinco o a base di metalli del gruppo del platino per esempio platino, palladio, rutenio, rodio.
Preferibilmente si usa un catalizzatore a base di Nichel Raney o rame-cromo. Le condizioni in cui avviene la reazione di idrogenazione dell’acetone sono descritte, fra gli altri, in US 5015786 o US 5017729.
Un aspetto rimarchevole dei processi da noi rivendicati ed in particolare dello stadio di alchilazione del benzene con isopropanolo o miscele di propilene e isopropanolo è la notevole flessibilità nel riutilizzo dell’acetone, coprodotto con il fenolo, dal quale si ottiene l’alcool isopropilico per riduzione con idrogeno.
Tale flessibilità è infatti consentita dall’utilizzo, nel nostro processo, del catalizzatore a base di zeolite beta preparato secondo quanto descritto in EP 687500 e EP 847802 che garantisce l’assenza di quei fenomeni di riduzione delle prestazioni e rapida disattivazione tipici dei catalizzatori acidi solidi dovuti alla presenza di acqua generata dall’ utilizzo di alcool isopropilico come agente alchilante del benzene.
Gli esempi che seguono hanno lo scopo di illustrare l’invenzione qui rivendicata senza tuttavia limitarne in alcun modo gli scopi.
ESEMPIO 1
Viene condotto un test di alchiiazione di benzene con alcool isopropilico utilizzando il dispositivo sperimentale di seguito descritto.
Il dispositivo sperimentale è costituito da serbatoi per i reagenti benzene e alcool isopropilico, pompe di alimentazione dei reagenti al reattore, unità di preriscaldamento dei reagenti, reattore in acciaio posto all’interno di un forno a riscaldamento elettrico, loop di regolazione della temperatura interna al reattore, loop di regolazione della pressione interna al reattore, refrigerante dell’effluente reattore e sistema di raccolta dei prodotti liquidi e gassosi.
In particolare il reattore è costituito da un tubo cilindrico in acciaio con sistema di tenuta meccanica e diametro pari a ca. 2 cm.
Lungo l’asse maggiore del reattore è posto un pozzetto termometrico di diametro pari a 1 mm all’interno del quale è posta una termocoppia libera di scorrere lungo l’asse maggiore del reattore.
Viene caricato all’ interno del reattore un catalizzatore a base di zeolite beta, preparato secondo quanto descritto nell’esempio della domanda di brevetto EP 847802 in quantità corrispondente ad un’altezza di letto catalitico pari a 10 cm.
Sopra e sotto il letto catalitico è caricata una quantità di materiale inerte a completamento del letto.
I reagenti Benzene e isopropanolo (IP A) vengono alimentati al reattore - preriscaldati e premiscelati in apposito miscelatore - con flusso up.
I prodotti della reazione, liquidi e gassosi, vengono analizzati per via gascromatografica utilizzando le seguenti apparecchiature:
(a) gascromatografo Carlo Erba GC 6000 equipaggiato con una colonna MEGA SE54 di 0,53 mm di diametro esterno e 25 m di lunghezza, rivelatore FID e programmata di temperatura;
(b) gascromatografo HP 6890 equipaggiato con una colonna PONA di 0,2 mm di diametro esterno e 50 m di lunghezza, rivelatore FID e programmata di temperatura;
(c) gascromatografo Carlo Erba 4200 equipaggiato con una colonna impaccata Poropack-Q di 4 mm di diametro e 2 m di lunghezza, rivelatore TCD e programmata di temperatura.
Le condizioni di reazione alle quali è stato condotto il test sono le seguenti: Temperatura di reazione: 190 °C
Pressione di reazione: 1 bar
WHSV: 4 b<-1>
[Benzene]/[IPA] in alim.: 5.82 moli/moli Queste condizioni determinano che il sistema di reazione sia in fase gas.
L’attribuzione dello stato fìsico della miscela reagente è effettuata sia per confronto con i diagrammi di fase esistenti per i componenti e le miscele in oggetto, sia, via calcolo, adottando l’equazione di stato RKS (Soave. G. Chem. Eng. Sci 27, 1197, (1972)) I parametri di interazione per questa equazione sono ricavati dalla regressione dei dati sperimentali di letteratura riguardanti gli equilibri liquido-vapore e le mutue solubilità delle miscele idrocarburi-acqua (C.C. Li, J.J.McKetta Jul. Chem. Eng. Data 8 271-275 (1963) e C. Tsonopoulos, G.M. Wilson ALCHE Joumel 29, 990-999, (1983))
Il sistema di reazione a cui viene applicata l’equazione sopraddetta è assimilato, per quanto attiene alle composizioni, al sistema [benzene]/[propilene] = 5.8 e [benzene]/[acqua] = 5.8.
La concentrazione di acqua totale presente nel sistema a conversione completa del reagente alcool isopropilico è pari a ca. 35000 ppm.
In figura 1 è riportato l’andamento della selettività molare [Ar]/|TPA] (Cumene Diisopropilbenzeni Triisopropilbenzeni rispetto al totale di IPA convertito) in funzione della produttività del catalizzatore espressa in Kg cumene/Kg zeolite beta e l’andamento della selettività molare [Cum]/[IPA] (Cumene rispetto al totale di IPA convertito) in funzione della produttività del catalizzatore in Kg cumene/Kg zeolite beta.
Per tutta la durata della prova (ca. 1500 ore) non sono stati notati segni di disattivazione del catalizzatore come, ad esempio, calo della conversione dell’alcool (non mostrata in figura 1 ma quantitativa per tutta la durata della prova) o aumento della frazione di polialchilati.
Le selettività durante tutto il corso della prova sono rimaste, infatti, inalterate con valori pari a ca. 75.5 % per la selettività [Cum]/[IPA] e ca. 99.6 % per la selettività [Ar]/[IPA].
E’ importante sottolineare che la costanza dei due dati di selettività è estremamente significativa poiché indica un’attività costante del catalizzatore, anche relativamente alla reazione di transalchilazione dei polialchilati, che, come è noto all’esperto, avviene sempre contemporaneamente alla reazione di alchilazione.
La disattivazione del catalizzatore si sarebbe, infatti, manifestata, prima ancora che attraverso un calo della conversione dei reagenti, con una diminuzione della selettività [Cum]/[IPA] (anche a parità di selettività [Ar]/[IPA]) attribuibile ad un calo di attività del catalizzatore nella reazione di transalchilazione dei prodotti pollai chilati.
ESEMPIO 2
Si utilizza lo stesso dispositivo sperimentale descritto nell’esempio 1, nelle stesse condizioni sperimentali, ad eccezione della temperatura di reazione che viene invece innalzata a 210°C. Il catalizzatore utilizzato è lo stesso deU’esempio 1. Le condizioni di reazione alle quali è stato condotto il test sono quindi le seguenti:
Temperatura di reazione: 210 °C
Pressione di reazione: 1 bar
WHSV: 4 h<-1 >[Benzene]/[IPA] in alim.: 5.8 moli/moli
Queste condizioni determinano che il sistema di reazione sia in fase gas.
L’attribuzione dello stato fisico della miscela reagente è effettuato come in precedenza descritto nell’esempio 1 tenendo ovviamente conto della diversa temperatura.
Anche l’analisi dei prodotti della reazione viene eseguita secondo quanto già descritto nell’esempio 1
In figura 2 è riportato l’andamento della selettività molare [Ar]/[IPA] e della selettività molare [Cum]/[EPA] in funzione della produttività del catalizzatore.
Per tutta la durata della prova (ca. 1250 ore) non sono stati notati segni di disattivazione del catalizzatore come, ad esempio, calo della conversione dell’alcool (quantitativa per tutta la durata della prova) o aumento della frazione di polialchilati.
Le selettività durante tutto il corso della prova sono rimaste inalterate con valori pari a ca. 89.0 % per Sei. [Cum]/[IPA] e ca. 99.4 % per Sei. [Ar]/[IPA]. La temperatura più elevata rispetto a quella adottata nell’esempio precedente si traduce in un maggior contributo della reazione di transalchilazione dei polialchilati alla selettività [Cum]/[IPA] il cui valore è infatti superiore a quello ottenuto nell’esempio precedente.
1 risultati ottenuti in questo esempio sono direttamente confrontabili con quelli riportati in Applied Catalysis A., 95 (1993) 53-63 K.S.N. Reddy, B.S. Rao and V.P. Shiralkar, a pag. 60, laddove si utilizzano le seguenti condizioni di reazione:
Temperatura di reazione: 210 °C
Pressione di reazione: 1 bar
WHSV: 41<-1>
[Benzene]/[IPA] in alim. 8 moli/moli
Queste condizioni determinano che il sistema di reazione sia in fase gas.
L’attribuzione dello stato fisico della miscela reagente è effettuato come in precedenza descritto introducendo i dati riportati nel riferimento già citato che corrispondono, per quanto attiene alle composizioni, al sistema [benzene]/[propilene] = 8 moli/moli e [benzene]/[acqua] = 8 moli/moli.
Le condizioni di reazione del riferimento citato, corrispondenti ad una reazione in fase gas, sono quindi confrontabili a quelle del nostro test ed anzi meno drastiche per quanto riguarda il rapporto molare [benzene]/[IPA] in alimentazione che risulta infatti pari a 8 contro un rapporto pari a 5.8 nel test da noi effettuato.
Nella prova riportata nel riferimento citato è evidenziato un costante calo della selettività [Cum]/[IPA] in funzione del time on stream ed in generale una costante disattivazione del catalizzatore al procedere della prova stessa (Applied Catalysis A., 95 (1993) 53-63 K.S.N. Reddy, B.S. Rao and V.P. Shiralkar, a pag. 60, pag. 61).
La selettività [Cum]/(TPA] passa infatti da ca. 94 % a ca. 92 %, dopo meno di 500 ore di reazione corrispondenti ad una produttività pari a ca. 350 Kg cumene/Kg beta, ricavata con semplici calcoli dai dati riportati nel riferimento.
Dai dati di figura 2 si evince che a valori di produttività analoghi (ca. 350 Kg eumene/ Kg beta) non si manifesta alcun calo di selettività nella prova condotta secondo la nostra invenzione, utilizzando cioè il catalizzatore preparato secondo quanto descritto in EP 847802.
Il catalizzatore utilizzato secondo la nostra invenzione non mostra alcun segnale di disattivazione a differenza di quello utilizzato invece nel riferimento citato, anche lavorando a rapporti molari in alimentazione tra benzene e isopropanolo più bassi, ciò che rappresenta una condizione certamente più drastica per quanto riguarda la disattivazione del catalizzatore.
E’ quindi evidente che nelle condizioni della nostra invenzione si ottengono risultati migliori in termii di riduzione della velocità di disattivazione del catalizzatore.
Nella prova ripresa dal riferimento citato si evidenzia una selettività a eumene superiore a quella ottenuta nell’esperimento da noi condotto a causa - come l’esperto del ramo ben conosce - del rapporto molare tra benzene e alcool isopropilico in alimentazione superiore, ciò che favorisce, come noto, una maggiore selettività verso la monoalchilazione indipendentemente dalla selettività totale a eumene diisopropilbenzeni triisopropilbenzeni (Sei. [Ar.]/[IPA] ).

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Processo per l’alchilazione di benzene con isopropanolo, o miscela di isopropanolo e propilene, in condizioni di pressione e temperatura corrispondenti a completa fase gas della miscela presente nella sezione di reazione ed in presenza di un catalizzatore comprendente zeolite beta ed un legante inorganico.
  2. 2) Processo per l’alchilazione di benzene secondo la precedente rivendicazione nel quale la reazione è condotta in presenza di composizioni catalitiche preferibilmente costituite da zeolite beta ed un legante inorganico caratterizzato da una porosità extrazeolite composta per una frazione di almeno il 25% da pori con raggio superiore a 100A°, ovvero anche da un volume totale della porosità extrazeolitica maggiore o uguale a 0,80 ml/g.
  3. 3) Processo per l’alchilazione di benzene secondo la precedente rivendicazione nel quale la reazione viene effettuata ad una temperatura preferibilmente compresa fra 150 e 230°C.
  4. 4) Processo per l’alchilazione di benzene secondo la rivendicazione 2 nel quale la reazione viene effettuata ad una pressione preferibilmente compresa fra 1 e 20 bar.
  5. 5) Processo per l’alchilazione di benzene secondo una delle rivendicazioni 1 o 2 nel quale la reazione viene effettuata ad un rapporto molare fra benzene e agente alchilante compreso fra 3 e 10.
  6. 6) Processo per l’alchilazione di benzene secondo la precedente rivendicazione nel quale la reazione viene effettuata ad un rapporto molare fra benzene e agente alchilante preferibilmente compreso fra 4 e 8.
  7. 7) Processo per l' alchilazione di benzene secondo una delle rivendicazioni 5 o 6 nel quale, quando la miscela alchilante è costituita da isopropanolo e propilene, la reazione viene effettuata ad un rapporto molare tra isopropanolo e propilene compreso fra 10 e 0,01.
  8. 8) Processo per l’alchilazione di benzene secondo la rivendicazione precedente nel quale la reazione viene effettuata ad un rapporto molare tra isopropanolo e propilene preferibilmente compreso fra 5 e 0,1.
  9. 9) Processo per preparare fenolo via eumene comprendente gli stadi di: alchilazione del benzene con isopropanolo, ed eventualmente propilene, a dare eumene e acqua, ossidazione del eumene così ottenuto trattamento del cumilidroperossido con acidi al fine di ottenere una miscela di fenolo ed acetone, idrogenazione dell’acetone a isopropanolo caratterizzato dal fatto che l’iniziale alchilazione del benzene viene condotta tramite il processo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8.
  10. 10) Processo per l' alchilazione di benzene secondo la rivendicazione 1 o 2 nel quale parte della fase organica dell’effluente di reazione viene rialimentata alla sezione di reazione stessa, previo raffreddamento e smiscelazione della fase organica dalla fase acquosa nell’effluente di reazione.
  11. 11) Processo per l' alchilazione di benzene secondo le rivendicazioni 1, 2 o 10 nel quale i prodotti polialchilati presenti nell’effluente della sezione di reazione vengono separati in apposita sezione di frazionamento e inviati ad una sezione di transalchilazione con benzene.
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