MX2011002732A - Proceso para la alquilacion de benceno con isopropanol o mezclas de isopropanol y propileno. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un proceso para la alquilación de benceno con isopropanol (IPA) como agente alquilante o mezclas de isopropanol y propileno, que comprende efectuar dicha reacción completamente en fase gaseosa y en la presencia de un sistema catalítico que contiene una zeolita que pertenece a la familia de MTW.

Description

PROCESO PARA LA ALQU ILACION DE BENCENO CON ISOPROPANOL O MEZCLAS DE ISOPROPANOL Y PROPILENO La presente invención se refiere a un proceso para la alquilación de benceno con isopropanol (I PA) como agente alquilante, o mezclas de isopropanol y propileno , que comprende efectuar dicha reacción completamente en fase gaseosa y en la presencia de un sistema catal ítico que contiene una zeolita que pertenece a la familia de MTW.

El proceso se caracteriza por la ausencia de efectos negativos en el rendimiento y la vida del catalizador debido a la presencia de altas cantidades de agua en la mezcla de reacción además de subproductos que derivan de reacciones indeseables y proporciona también productividades mucho más altas con respecto a aquellas proporcionadas por catalizadores de la técnica anterior usados para el mismo proceso.

La ausencia de efectos negativos se debe al sistema catal ítico usado en particular, el cual prueba ser particularmente adecuado para la alquilación de benceno con el agente de alquilación, isopropanol , o mezclas de isopropanol y propileno, bajo condiciones selectas de reacción .

La invención se refiere también a un proceso para preparar fenol en donde el primer paso para la preparación de eumeno se efectúa mediante la alquilación de benceno en lo que se especifica antes.

El eumeno es un precursor importante para la producción de fenol , útil a su vez como intermedio para la preparación de caprolactama a partir de la cual se produce el nylon .

El proceso completo para la preparación de fenol comprende la alquilación de benceno a eumeno, la oxidación de eumeno al hidroperóxido correspondiente el cual , mediante tratamiento con ácido, genera fenol y acetona.

En cuanto a lo que se refiere al primer paso de alquilación , además de los catalizadores de zeolita , los catalizadores con base en ácido fosfórico y tierra de diatomáceas para reactores de cama fija o AI CI 3 en pasta se usan parcialmente todavía en la industria petroquímica. En todos los casos, la reacción de alquilación de benceno con propileno se lleva a cabo bajo condiciones de reacción que corresponden a una fase l íquida completa de la mezcla de reactivos.

Los problemas relacionados con el impacto ambiental y la seguridad , sin embargo, están presentes en proceso con base en el uso de catalizadores con base en ácido fosfórico y AICI3; el uso de estos catalizadores, de hecho, es particularmente complicado debido a la corrosión , la subproducción de productos orgánicos tóxicos y el desecho de los catalizadores agotados.

En 1 965, la preparación de eumeno fue descrita por primera vez usando zeolita X o zeolita Y como catalizador (Fnachev, Kr. M . , et al , Nefiekhimiya 5 ( 1 965) 676). Subsiguientemente, el uso de zeolitas que tienen una estructura de faujasita para la alquilación de benceno con olefinas ligeras, tal como propileno, fue descrito por Venuto et al , (J . Catal . 5, ( 1 966) 81 ).

En la síntesis de eumeno, se han obtenido resultados ópti mos, en términos de aplicación industrial , usando zeolitas con una estructura beta , como se describe en EP 43281 4, en particular usando catalizadores que comprenden zeolita beta de acuerdo con lo que se describe en EP 687500.

Una vez obtenido, el eumeno se transforma en fenol por medio de un paso de oxidación a hidroperóxido de cumilo, seguido por un paso de tratamiento con ácido que causa el rompimiento del enlace de peróxido con la formación de fenol y acetona.

Si , por otra parte, la producción simultánea de fenol y acetona en una sola unidad de producción representa ciertamente un aspecto positivo desde un punto de vista industrial , por otra parte, la demanda comercial desequilibrada para los dos productos puede representar un problema en la administración de una planta industrial para la producción de fenol .

De hecho, se debe recordar que por cada kg de fenol producido a partir de eumeno, de acuerdo con el proceso tradicional vía propíleno, se producen también 0.61 kg de acetona. Considerando que uno de los usos principales de la acetona está representado por el metacrilato de metilo (MMA), por el cual está disminuyendo la demanda en el mercado, mientras que la demanda de Bisfenol A (BPA), resinas fenólicas y caprolactama, principales usos corriente abajo del fenol , está aumentando, el problema potencial causado por la coproducción de acetona en la producción de fenol vía eumeno puede entenderse fácilmente.

Por lo tanto, la necesidad fuertemente experimentada por encontrar un uso alternativo posible que permita una explotación conveniente de acetona, cuando las condiciones del mercado son tales como para desalentar su venta directa.

La patente de E. U . 5,01 7,729 describe un proceso para la producción de fenol vía hidroperóxido de eumeno caracterizado por el uso de propileno, en el paso de preparación de eumeno que deriva parcial o totalmente de la reducción de acetona (co-producida con fenol ) con hidrogeno y la deshidratación subsiguiente de alcohol isopropílico.

En este proceso, el elevado costo de los varios pasos dedicados a reobtener propileno puro - a usarse en el paso de alquilación - a partir de acetona co-producida con fenol , es evidente.

En particular, el proceso propuesto con Mitsui (PE P Review 95-1 -1 1 ) para la producción de propileno a partir de acetona, de hecho, el mayor costo de inversión puede ser adscrito a la sección de deshidratación de alcohol isopropílico - obtenido a partir de acetona en la sección de reducción relativa con hidrógeno - a propileno.

El paso de deshidratación de IPA a propileno es necesario, por otra parte para los propósitos de una aplicación industrial concreta, debido a la dificultad extrema para llevar a cabo la alquilación de benceno directamente con alcohol isopropílico como agente alquilante cuando se usan catalizadores ácidos del tipo convencional , como resultado del agua liberada por el I PA durante la reacción lo cual produce efectos negativos en el rendimiento del catalizador en términos de selectividad , pero, ante todo, la duración del catalizador mismo.

Los catalizadores ácidos tanto de tipo zeolita como no zeolita , de hecho están influenciados negativamente por la presencia del agua formada cuando se usa alcohol isopropílico como agente alquilante de benceno para dar eumeno.

En el caso de un catalizador del tipo convencional tal como ácido fosfórico, por ejemplo, soportado en sílice, ampliamente usado en la síntesis industrial de eumeno, las cantidades de agua mayores que algunos cientos de ppm en la mezcla de reacción producen una disgregación química y mecánica significativa del catalizador, junto con una reducción considerable en los rendimientos catal íticos del rendimiento para eumeno. En el caso de catalizadores con base en zeolita, se conoce el efecto negativo debido a la presencia de agua que se revela por una disminución del rendimiento global para eumeno junto con una desactivación más o menos rápida del catalizador mismo . Todos estos efectos negativos se conocen sin embargo y se verifican también con contenidos de agua muy bajos - presentes en la reacción - con respecto a aquellos obtenidos usando alcohol isopropílico como el agente alquilante de benceno para dar eumeno en un proceso concreto aplicable industrialmente. La aplicabilidad industrial de un proceso de alquilación de benceno con alcohol isopropílico, de hecho, no puede hacer caso omiso de ciertos parámetros, tales como, por ejemplo la proporción molar de benceno/I PA en la alimentación a la sección de reacción, que fluctúa generalmente de 4 a 8 con una concentración correspondiente de agua en la reacción igual a aproximadamente 48,000 y 26,000 ppm suponiendo la conversión total del alcohol isopropílico.

Aún efectuando la alquilación de benceno con un agente alquilante que consiste de una mezcla de isopropanol y propileno en cualquier caso se requeriría reducir considerablemente la cantidad usada de alcohol isopropílico para garantizar un contenido de agua que podría ser tolerado por el sistema catal ítico limitando así la potencialidad real del proceso mismo. Los catalizadores usados para la alquilación de benceno con propileno no siempre se adaptan fácilmente a la reacción de alquilación de benceno con alcohol isopropílico o mezclas de alcohol isopropílico y propileno, como agente alquilante, ya que estos catalizadores son generalmente extremadamente sensibles al agua y en consecuencia su vida en la presencia de agua formada por la deshidratación del isopropanol se reduce extremadamente.

La posibilidad de alquilar benceno con alcohol isopropílico usando zeolita beta como catalizador, en fase gaseosa, de preferencia a presión atmosférica, a sido descrita también (K. S.N . Reeddy wt al . , Applied Catalysis A: General , 95 ( 1 993)53-63). En este caso también la deterioración del catalizador, observada también con proporciones elevadas de benceno/isopropanol , es evidente. En pruebas experimentales descritas en la referencia antes citada, se revelan los problemas de la duración del catalizador con el progreso de las pruebas experimentales.

La patente de E. U . 5,015,786 describe un proceso para la producción de fenol vía eumeno en el cual parte del eumeno deriva de la alquilación de benceno, efectuado también con alcohol isopropílico obtenido por la reducción de la acetona coproducida con el fenol , junto con eumeno que deriva de la alquilación de benceno con propileno. El paso de alquilación de benceno con I PA se lleva a cabo en la presencia de un catalizador de naturaleza acida, seleccionado de varios materiales: las zeolitas están indicadas como catalizadores preferidos. Es interesante notar, sin embargo, que en el documento anterior no hay información sobre la vida del catalizador y en general sobre la constancia del rendimiento considerando que la prueba más larga dura 200 horas (Ejemplo 5, columna 1 5) que corresponde, bajo las condiciones dadas, a una productividad no mayor que aproximadamente 1 00 kg de catalizador. Con el fin de superar los problemas antes mencionados, se ha propuesto el uso de zeolitas particulares con características hidrofóbicas marcadas, tal como zeolita ZSM-5 con una proporción elevada de sílice/alúmina o H-mordenita y zeolita Y desaluminizada . En la patente E. U . 5, 1 60,497 , por ejemplo, se usó una zeolita Y desaluminizada, con una proporción molar de S¡02/Al203 que fluctúa de 8 a 70, para la alquilación de benceno con propileno e isopropanol .

La EP 10691 00 describe un proceso para la alquilación de benceno con isopropanol , opcionalmente en una mezcla con propileno que consiste en efectuar dicha reacción bajo condiciones de fase mixta gas-l íquido o bajo condiciones en fase líquida completamente, a temperaturas y presiones que son tales que la concentración de agua en la fase l íquida de reacción no es mayor que 8,000, ppm peso/peso, independientemente del contenido total de agua presente en la mezcla de reacción . El catalizador es del tipo zeolita y se selecciona de preferencia de zeolita beta, zeolita Y, ZSM-1 2 y mordenita. La EP 1 069099 describe un proceso para la alquilación de benceno con isopropanol , o mezclas de isopropanol y propileno, bajo condiciones de presión y temperatura que corresponden a fase gaseosa completa de la mezcla presente en la sección de reacción y en la presencia de un catalizador que comprende zeolita beta y un ligando inorgánico.

Hemos encontrado ahora que es posible obtener eumeno mediante la alquilación de benceno con isopropanol ( I PA), como agente alquilante, o mezclas de isopropanol y propileno, por medio de un proceso que proporciona mejores resultados en términos de rendimientos, duración del catalizador y consecuentemente productividad , aún en la presencia de cantidades considerables de agua, operando bajo condiciones adecuadas de reacción y usando un catalizador que comprende un catalizador de tipo MTW. Un objetivo de la presente invención se refiere, por lo tanto, a un proceso para la alquilación de benceno con isopropanol , o una mezcla de isopropanol y propileno, que comprende efectuar dicha reacción completamente en fase gaseosa y en la presencia de un sistema catalítico que contiene una zeolita que pertenece a la familia de MTW: de acuerdo con esto las condiciones de reacción corresponden a una fase gaseosa completa de los reactivos, es decir, el proceso se efectúa bajo condiciones de presión y temperatura que son tales como para tener los reactivos presentes exclusivamente en fase gaseosa.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención es posible seleccionar condiciones de presión y temperatura que corresponden también a una fase gaseosa completa de la mezcla total presente en la sección de reacción : por lo tanto, en este caso no solamente están en fase gaseosa los reactivos, sino también los productos.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, es posible seleccionar las condiciones de temperatura y presión que corresponden también a una fase líquida por lo menos parcial de los productos de reacción: por lo tanto, en este caso los reactivos están en fase gaseosa, mientras que los productos son líquidos parcialmente.

El proceso de acuerdo con la presente invención permite que se adopten proporciones molares entre benceno y alcohol isopropílico en la alimentación a la sección de reacción que son mucho menores también que aquellas usadas en la técnica anterior, dentro de un rango de aplicabilidad industrial concreta y, por lo tanto, independientemente de la cantidad total de agua formada durante la reacción.

Las zeolitas del tipo estructural MTW que pueden usarse en dicha invención son, por ejemplo: ZSM-12 , CZH-5, Nu-1 3, Theta-3 y TPZ-1 2. La zeolita CZH-5 se describe en GB 2079735A; Nu-1 se describe en EP 59059; Theta-3 se describe en EP 1 6271 9 y TPZ-1 2 en US 4,557 ,91 9. La zeolita del tipo estructural MTW usada de preferencia es un silico-aluminato con una proporción molar de Si02/Al203 mayor que o igual a 20. Está zeolita se describe en A. Katovic y G . Giordano, Chem. Ind . (Dekker) (Síntesis de Materiales Porosos) 1 997 6j3, 127-1 37. El aluminio puede sustituirse total o parcialmente por B, Ga, Fe o mezclas de los mismos, como se describe por Toktarev & lone, en Chon et al . , Progreso en Zeolitas y Material Microporoso, SSSC, vol . 1 05, 1 997. De acuerdo con un aspecto preferido de la presente solicitud de patente, la zeolita ZMN-1 2 se usa, la cual es una material cristalino poroso que tiene en su forma calcinada y anhidra una composición molar de los óxidos que corresponde a la siguiente fórmula : 1 .0 ± 0.4 M2/nO · W203 · 20-500 Y02 · zH20 en donde M es H+ y/o un catión de un metal alcalino o alcalinotérreo que tiene una valencia n, W se selecciona de aluminio , galio, o mezclas de los mismos, Y se selecciona de silicio y germanio, z fluctúa desde 0 hasta 60, M se selecciona de preferencia de sodio, potasio, hidrógeno o mezclas de los mismos. W es de preferencia aluminio e Y es de preferencia silicio. W puede sustituirse por lo menos parcialmente por boro, hierro o mezclas de los mismos. La zeolita ZSM-12 se describe en la patente de E. U . 3,832,449, en Ernst et al . , Zeolites, 1 987, Vol . 7, septiembre, y en Toktarev & lone, Chon et al . , Progreso en Zeolitas y Material Microporoso, SSSC, Vol. 1 05, 1997.

La zeolita MTW, y en particular la zeolita ZSM-1 2, se usa de preferencia en la forma en la cual los sitios cationicos presentes en su estructura están ocupados en por lo menos 50% por iones de hidrógeno. Se prefiere especialmente que por lo menos 90% de los sitios cationicos estén ocupados por iones hidrógeno.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se puede agregar fósforo a la zeolita MTW. La adición se puede efectuar mediante tratamiento de la zeolita , de preferencia en forma de amoniaco, con un compuesto de fósforo usando cualquiera de las técnicas conocidas, tales como mezclado mecánico, impregnación o deposición en fase de vapor. El compuesto de fósforo se puede seleccionar de las sales correspondientes, ácidos y compuestos orgánicos, tales como, por ejemplo alcóxidos. La técnica de impregnación es usada de preferencia, es decir, la zeolita se trata de preferencia en forma de amoniaco con una solución acuosa de un compuesto de P. La suspensión resultante, después de mantenerse con agitación , se seca al vacío a una temperatura que es suficiente para eliminar el solvente. Los modos y condiciones para efectuar la impregnación son conocidos por los expertos en el campo. El sólido resultante del secado se calcina entonces a una temperatura que fluctúa desde 400 hasta 600°C durante 1 a 1 0 horas. El P está presente de preferencia en una cantidad menor que 3% con respecto al peso total de la composición catalítica, y de preferencia en una cantidad mayor que o igual a 0.05% y menor que o igual a 2% en peso con respecto al peso total de la composición catalítica.

En el proceso de la presente invención , la zeolita se puede usar como tal o en la forma unida con un ligando inorgánico. Se puede usar en la forma de granza obtenida mediante extrusión , por ejemplo , o en la forma de microesferas obtenidas por medio de secado por rociado, estas técnicas que son aplicadas también a la zeolita como tal o mezclada con un ligando inorgánico adecuado. El ligando puede ser alúmina, sílice, un silico-aluminato, titania, zirconia o arcilla. El ligando es de preferencia alúmina. En el catalizador unido, la zeolita y el ligando pueden estar en una proporción en peso que fluctúa desde 5/95 hasta 95/5, de preferencia desde 20/80 hasta 80/20. En una modalidad preferida el catalizador final se caracteriza también por características particulares de porosidad extra-zeolita , es decir, la fracción de porosidad del catalizador que no puede ser atribuida a la calidad y cantidad de zeolita presente en el catalizador del final . En particular, dicha porosidad extra-zeolita tiene valores no menores que 0.4 ml/g de catalizador del final asociado con una fracción igual a por lo menos 50% de dicha porosidad extra-zeolita con poros que tienen un diámetro mayor que 1 00 Angstrom. Dicha porosidad extra-zeolita se puede obtener con métodos convencionales de preparación y se determina correctamente de acuerdo con métodos conocidos descritos, por ejemplo en Loweel , Seymour "Introducción al Area de Superficie de Polvo", Wiley I nterscience.

De acuerdo con un aspecto preferido del proceso de la presente invención , la temperatura de operación fluctúa desde 1 50°C hasta 230°C, con una presión de reacción que fluctúa desde 1 hasta 20 bar y en cualquier caso bajo tales condiciones para tener los reactivos presentes en fase completamente gaseosa y usar indiferentemente isopropanol o mezclas de isopropanol y propileno como agente alquilante.

Es preferible operar a una presión menor que 1 0 bar, de preferencia entre 5 y 9 bar.

En el proceso reivindicado en la presente la proporción molar entre benceno e isopropanol varía de preferencia de 2 a 10, aun más preferible de 2 a 4.

Cuando se usa también propileno adicionalmente como agente alquilante junto con isopropanol , la proporción molar entre benceno y agente alquilante - isopropanol más propileno - fluctúa de preferencia desde 2 hasta 1 0, más preferiblemente desde 2 hasta 4. La proporción molar entre isopropanol y propileno varía de preferencia desde 1 0 hasta 0.01 y aún más preferiblemente desde 5 hasta 0.1 .

La alquilación de benceno con isopropanol se puede efectuar en modo continuo, semi-continuo o de lotes.

Cuando el proceso se lleva a cabo en continuo, también es posible operar usando una configuración del sistema de reacción que incluye el reciclado parcial a la sección de reacción de la fase orgánica el efluente que sale de la misma sección de reacción , después de enfriar, romper la mezcla y remoción de la fase acuosa a partir de la fase orgánica.

La reacción de alquilación de benceno con IPA como agente alquilante o mezclas de I PA y propileno, en cualquier caso permanece exotérmica a pesar de la presencia de I PA y con el fin de mantener la temperatura dentro de un rango preferido y reducir la subproducción de compuestos aromáticos polialquilados, el catalizador puede arreglarse en el reactor en varias capas dentro de un reactor de cama fija .

Se efectúa un apagado entre una capa y otra con solventes inertes y parte del benceno y/o parte del agente alquilante, alcohol isopropílico o mezclas de alcohol isopropílico/propileno.

Operando así, es posible obtener proporciones altas de benceno/agente alquilante en la capa sencilla sin aumentar la misma proporción global con una ventaja evidente con respecto a la selectividad para eumeno y en consecuencia las operaciones de separación corriente abajo de la sección de reacción .

El control de la temperatura se puede efectuar no solamente efectuando un apagado de los reactivos y/o productos inertes, sino también por inter-enfriamiento entre las capas.

La reacción de alquilacion se puede llevar a cabo convenientemente en uno o más reactores en serie, inter-enfriados para controlar la temperatura. La alimentación del alcohol isopropílico, opcionalmente mezclado con propileno, y/o benceno se puede dividir adecuadamente entre los varios reactores y capas diferentes del reactor, es decir, el agente de alquilacion y el benceno se agregan en más de un paso.

Los objetivos de la presente invención incluyen también un proceso para preparar fenol , que comprende los siguientes pasos: 1 ) alquilacion de benceno con isopropanol, o una mezcla de isopropanol y propileno, para dar eumeno y agua , que comprende efectuar dicha reacción de alquilacion completamente en fase gaseosa y en la presencia de un sistema catal ítico que contiene una zeolita que pertenece a la familia de MTW; 2) oxidación del eumeno así obtenido a hidroperóxido de cumilo; 3) tratamiento del hidroperóxido de cumilo con ácidos con el fin de obtener una mezcla de fenol y acetona ; 4) hidrogenación de la acetona a isopropanol el cual se recicla al paso ( 1 ).

El paso (1 ) se lleva a cabo de acuerdo con los aspectos antes mencionados del proceso de alquilación de la presente invención . En el paso (2 ) el eumeno que deriva del paso ( 1 ) se oxida con aire para dar hidroperóxido de cumilo, el cual a su vez se trata con un ácido para dar una mezcla de fenol y acetona la cual se fracciona para separar el fenol de la acetona . En el paso (3), la acetona obtenida en el paso (2 ) se hidrogena parcial o totalmente a alcohol isopropílico el cual se recicla al paso ( 1 ).

De acuerdo con un aspecto preferido, al final del primer paso después de separar el producto deseado, eumeno, mediante fraccionación, el cual pasa al siguiente paso de oxidación, se usa la fracción restante de poliisopropilbencenos en un paso separado para una reacción de transalquilación con benceno para recuperar más eumeno.

La reacción de transalquilación se puede llevar a cabo usando cualquiera de los catalizadores conocidos por los expertos en el campo para la transalquilación de poliisopropilbencenos con benceno, en particular se puede efectuar en la presencia de zeolita beta o un catalizador con base en zeolita beta, en particular preparada de acuerdo con lo que se describe en EP 687500 y EP 847802. Las condiciones de temperatura para la reacción de transalquilación se pueden seleccionar de 100°C a 350°C, la presión se selecciona de 1 0 a 50 atm y los rangos de WHSV fluctúan desde 0.1 horas hasta 200 horas. Estas condiciones están en concordancia con lo que se describe en EP 687500.

En el paso (2), por lo tanto, el eumeno que deriva del paso ( 1 ), y opcionalmente del paso de transalquilación, se oxida a hidroperóxido de cumilo. El hidroperóxido de cumilo se transforma después a fenol y acetona. La oxidación a hidroperóxido de cumilo y la transformación subsiguiente a fenol se puede efectuar, por ejemplo, como se describe en la patente de E . U . 5,01 7,729. En el último paso, parte o toda la acetona obtenida como subproducto del paso (2) se hidrogena a alcohol isopropílico y se realimenta al paso inicial .

La reacción de hidrogenación de la acetona a isopropanol ya es conocida y se lleva acabo usando catalizadores con base en n íquel Raney, n íquel-cobre, cobre-cromo, cobre-zinc o con base en metales del grupo del platino, paladio, rutenio, rodio.

Un catalizador con base en níquel Raney o cobre-cromo se usa de manera preferente.

Las condiciones bajo las cuales tiene lugar la reacción de hidrogenación de la acetona se describen, entre otras, en las patentes de E . U . 5,01 5,786 o 5,01 7,729.

Un aspecto notable de los procesos reivindicados en la presente y en particular del paso de alquilación de benceno con isopropanol o mezclas de propileno e isopropanol , en fase gaseosa y en la presencia de un catalizador que contiene zeolita MTW, es la considerable flexibilidad de la reutilización de la acetona, coproducida con fenol, a partir de la cual se obtiene el alcohol ¡sopropílico mediante reducción con hidrógeno.

Está flexibilidad de hecho se hace posible mediante el uso, en nuestro proceso, del catalizador con base en zeolita MTW que garantiza la ausencia de los fenómenos de reducción de los rendimientos y desactivación rápida típica de catalizadores ácidos sólidos debido a la presencia del agua formada por el uso de alcohol isopropílico como agente alquilante de benceno.

Los siguientes ejemplos tienen el único propósito de ilustrar la invención reivindicada en la presente sin limitar sus objetivos de ninguna manera.

Ejemplo 1 .

Se lleva a cabo una prueba de alquilación de benceno con alcohol isopropílico, usando el dispositivo experimental descrito más adelante.

El dispositivo experimental consiste de tanques para los reactivos benceno y alcohol isopropílico, bombas de alimentación de los reactivos al reactor, unidades de precalentamiento de los reactivos, reactor de acero situado dentro de un horno eléctrico de calentamiento, circuito de regulación de la temperatura dentro del reactor, circuito de regulación de la presión dentro del reactor, agente de enfriamiento del efluente del reactor y sistema de recolección de los productos l íquidos y gaseosos.

En particular, el reactor consiste de un tubo cil indrico de acero con un sistema mecánico de sellado y un diámetro igual a aproximadamente 2 cm .

A lo largo del eje mayor del reactor hay una cavidad termométrica que tiene un diámetro igual a 1 mm que contiene en su interior un termopar libre para deslizarse a lo largo del eje mayor del reactor.

Un catalizador que contiene zeolita ZSM-1 2 preparado como se describe en el Ejemplo 2 de la patente de E. U . 2003/0069459, se carga en el reactor.

Se carga una cantidad de material inerte arriba y debajo de la cama catal ítica para completar la cama.

Los reactivos benceno e isopropanol ( I PA) se alimentan al reactor - precalentados y premezclados en una mezcladora apropiada - con flujo ascendente.

Los productos de reacción se analizan vía cromatografía de gas. Las condiciones de reacción bajo las cuales se lleva a cabo la prueba son las siguientes: temperatura de reacción: 1 90°C; presión de reacción : 8 bar; WHSV: 4 horas; [Benceno]/[IPA] en la alimentación: 3.25 moles/moles.

Estás condiciones aseguran que los reactivos estén en fase gaseosa y los productos parcialmente en fase l íquida.

La atribución del estado físico de la mezcla de reactivos se efectúa tanto por comparación con los diagramas de fase existentes para los componentes y las mezclas en cuestión como también por cálculo, adoptando la ecuación de estado RKS (Soave, G . Chem . Eng .

Sci . 27, 1 1 97, ( 1 972)). Los parámetros de interacción para esta ecuación se obtienen a partir de la regresión de los datos experimentales en la literatura referente al equilibrio l íquido-vapor y las solubilidades recíprocas de las mezclas hidrocarburo-agua (CC. Li , J.J . McKetta Jul. Chem . Eng . Data 8,271 -275 ( 1963) y C. Tsonopoulos, G . M . Wilson ALCHE Journel 29, 990-999, ( 1 983)).

El sistema de reacción al cual se aplica la ecuación anterior es asimilado, con respecto a las composiciones, por el sistema: [benceno]/[propileno] = 3.25 y [benceno]/[agua] = 3.25.

La concentración del agua total presente en el sistema con la conversión completa del reactivo alcohol isopropílico es igual a aproximadamente 5% .

La Figura 1 índica la tendencia de la selectividad molar [Ar]/[I PA] (eumeno + diisopropilbencenos + triisopropilbencenos con respecto al total de IPA) en relación con la productividad del catalizador expresado en kg de cumeno/kg de zeolita ZSM-1 2 y la tendencia de la selectividad molar de [Cum]/[I PA] (eumeno con respecto al total de I PA convertido) en relación con la productividad del catalizador en kg de cumeno/kg de zeolita ZSM-12.

En la duración total de la prueba (aproximadamente 620 horas) no se observaron señales de desactivación del catalizador, tales como, por ejemplo, una gota en la conversión del alcohol (no mostrada en la Figura 1 , pero cuantitativa para la duración total de la prueba) o un incremento en la fracción polialquilada. Las selectividades durante la prueba completa , de hecho, permanecieron sin alterar con valores aproximadamente iguales a 82% para la selectividad [Cum]/[I PA] y aproximadamente 98.8% para la selectividad [Ar]/[I PA].

Ejemplo 2 (comparativo) Los resultados obtenidos en el ejemplo anterior se comparan con aquellos obtenidos usando un catalizador que contiene zeolita beta preparada como se describe en el Ejemplo 4 de EP 847802.

Ambos catalizadores, del Ejemplo 1 y el Ejemplo 2 comparativo contienen aproximadamente 50% de fase activa.

El mismo equipo experimental descrito en el Ejemplo 1 se usa, bajo las mismas condiciones de operación que aseguran que los reactivos están en fase gaseosa y los productos parcialmente en fase l íquida.

La atribución del estado físico de la mezcla de reactivos se efectúa como se describió previamente en el Ejemplo 1 .

La Figura 2 indica la tendencia de la selectividad molar [Ar]/[I PA] y la selectividad molar [Cum]/[I PA] en relación con la productividad del catalizador.

Después de aproximadamente 1 60 horas de corrida, la conversión del alcohol ya se había reducido en 2.5% . Este valor demuestra claramente, bajo las mismas condiciones de operación, la mayor estabilidad con el tiempo del catalizador que contiene ZSM-1 2 en la alquilación del benceno con isopropanol en fase gaseosa y por lo tanto su mayor productividad .

El catalizador que contiene ZSM-1 2, objeto de la invención , es más selectivo con respecto a los productos aromáticos útiles totales (aproximadamente 0.5% más) y una comparación con las tendencias indicadas en las Figuras 1 y 2 muestra también que el catalizador que contiene ZSM-1 2 , objeto de la invención , es mucho más selectivo con respecto al eumeno (aproximadamente 20% más).

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1 . Un proceso para la alquilación de benceno con isopropanol , o una mezcla de isopropanol y propileno, que comprende efectuar dicha reacción de alquilación bajo condiciones de temperatura y presión que corresponden a fase gaseosa completa de los reactivos y por lo menos fase l íquida parcial de los productos de reacción , en la presencia de un sistema catalítico que contiene una zeolita que pertenece a la familia de MTW.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la zeolita ZSM-1 2 se usa como la zeolita MTW.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 , en donde la zeolita se usa en la forma en la cual los sitios catiónicos presentes en la zeolita están ocupados en por lo menos 50% por iones hidrógeno.

4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones previas, en donde la zeolita se usa en la forma unida con un ligando.

5. El proceso de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el ligando se selecciona de alúmina , sílice, un silico-aluminato, titania , zirconia o arcilla.

6. El proceso para la alquilación de benceno de acuerdo con una o más de las reivindicaciones previas, en donde el proceso se efectúa a una temperatura que fluctúa desde 1 50 hasta 230°C y una presión que fluctúa desde 1 hasta 20 bar.

7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6 , en donde la presión es menor que 1 0 bar.

8. El proceso para la alquilación de benceno de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la proporción molar entre benceno e isopropanol, o entre benceno y una mezcla de isopropanol y propileno, fluctúa desde 2 hasta 1 0.

9. El proceso para la alquilación de benceno de acuerdo con la reivindicación previa, en donde la reacción se lleva a cabo con una proporción molar entre benceno e isopropanol , o entre benceno y una mezcla de isopropanol y propileno, que fluctúa desde 2 hasta 4.

1 0. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde, cuando la mezcla de alquilación consiste de isopropanol y propileno, la reacción se lleva a cabo con una proporción molar entre isopropanol y propileno que fluctúa desde 1 0 hasta 0.01 .

1 1 . El proceso para la alquilación de benceno de acuerdo con la reivindicación previa, en donde la reacción se lleva a cabo con una proporción molar entre isopropanol y propileno que fluctúa de preferencia desde 5 hasta 0.1 .

12. El proceso de acuerdo con una o más de las reivindicaciones previas, en donde el sistema catal ítico contiene fósforo.

1 3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 2 , en donde el sistema catalítico contiene fósforo en una cantidad menor que 3% en peso con respecto al peso total de la composición catal ítica.

1 4. Un proceso para preparar fenol que comprende los siguientes pasos: 1 ) alquilación de benceno con isopropanol , y opcionalmente propileno, para dar eumeno y agua , de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 1 3; 2) oxidación del eumeno así obtenido a hidroperóxido de cumilo; 3) tratamiento del hidroperóxido de cumilo con ácidos con el fin de obtener una mezcla de fenol y acetona; 4) hidrogenación de la acetona a isopropanol .

1 5. El proceso para la alquilación de benceno de acuerdo con la reivindicación 1 , 2, o 14, en donde parte de la fase orgánica del afluente de la reacción se realimenta a la misma reacción , después de enfriar, deshacer la mezcla de la fase orgánica con la fase acuosa y remoción de la fase acuosa.

16. El proceso para la alquilación de benceno de acuerdo con la reivindicación 1 , 2, o 14, en donde los productos polialquilados presentes en el efluente de reacción que deriva de la reacción de alquilación se separan en una sección específica de fraccionacion y se envían a una sección de transalquilación con benceno. RES U M E N La invención se refiere a un proceso para la alquilación de benceno con isopropanol (I PA) como agente alquilante o mezclas de isopropanol y propileno, que comprende efectuar dicha reacción completamente en fase gaseosa y en la presencia de un sistema catalítico que contiene una zeolita que pertenece a la familia de MTW.