MXPA05013296A - Hidrogenacion selectiva de alfametilestireno a cumeno. - Google Patents

Abstract

Se describe un procedimiento para la hidrogenacion selectiva de alfametilestireno (AMS) a cumeno en un sistema de dos catalizadores; una corriente de alimentacion de cumeno crudo que contiene hasta 10% en peso de AMS es suministrada a la primera zona de reaccion 112 y mezclada con hidrogeno en un primer lecho de catalizador 118 que contiene un catalizador de niquel, convirtiendo de 70 a 95 por ciento del AMS a cumeno; el cumeno y el AMS restante son separados del hidrogeno en una charola de separacion de liquido 120; el efluente de la primera zona de reaccion 112 es suministrado a una segunda zona de reaccion 114, en donde el efluente y el gas hidrogeno son mezclados en un segundo lecho de catalizador 126 que contiene un catalizador de metal noble para convertir sustancialmente cualquier AMS restante a cumeno; el cumeno es recolectado, separado del hidrogeno y se puede volver a suministrar al reactor de hidrogenacion 110, o se puede suministrar como alimentacion a la via de sintesis de fenol.

Description

HIDROGENACION SELECTIVA DE ALFAMETILESTIRENO A CUMENO CAMPO DE LA INVENCION [Párrafo 1] La presente invención se refiere a la hidrogenacion selectiva del alfametilestireno (AMS) a eumeno, y más particularmente a la hidrogenacion selectiva de alfametilestireno a eumeno utilizando una combinación de un catalizador de níquel y un catalizador de metal noble para lograr una combinación óptima de conversión y selectividad a un volumen y costo de catalizador general menor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION [Párrafo 2] La producción de fenol a partir de eumeno por medio del Proceso de Fenol KBR se ha estudiado por más de 50 años. Típicamente, el eumeno puede ser oxidado con aire para producir hidroperóxido de eumeno (CHP) , el cual puede ser concentrado y separado para producir fenol y acetona en la presencia de un catalizador ácido utilizando, por ejemplo, el Sistema de Partición Avanzado KBR. El catalizador se puede retirar y la mezcla se puede fraccionar para producir producto de alta pureza, principalmente fenol y acetona. El tren de fraccionaniento se puede diseñar para separar el alfametilestireno (AMS) como un producto secundario, o el AMS se puede hidrogenar a eumeno para reciclaje para el paso de oxidación. Las patentes representativas que describen la producción de fenol a partir de eumeno por medio de la partición del hidroperóxido incluyen las Patentes EUA números 3,290,384 a Largman, 3,646,235 a Little y 5,430,200 a Hood. [Párrafo 3] El AMS es un producto derivado inevitable del procedimiento de cumeno-a-fenol . Los precursores del AMS se pueden formar en el paso de oxidación del eumeno, y convertir a AMS durante el paso de partición posterior. El AMS generalmente se observa como un producto derivado de la reacción no deseado debido a la dificultad para retirar el AMS del fenol en el paso de rectificación y de la corriente de eumeno reciclado, y debido al mercado relativamente pequeño para el AMS. Cuando las condiciones del mercado lo dictan, el AMS se puede separar, purificar y exportar para venta. El AMS producido en la síntesis del fenol también se puede hidrogenar a eumeno y reciclar para el paso de oxidación y así mejorar el rendimiento general del procedimiento de fenol. [Párrafo 4] La hidrogenación del AMS se ha descrito previamente utilizando catalizadores de metal noble, principalmente paladio (Pd) o alúmina ¡Al203) o soporte de carbono, en donde el catalizador puede ser utilizado en un sistema de lecho fijo en la fase liquida, o en un sistema de lecho percolador con las fases tanto liquida como de vapor. En la patente EUA número 3,646,235, Little et al. se describe el uso de niquel, platino, paladio, cobalto, óxido de cromo y catalizadores de metal mezclados para la hidrogenación del AMS. ün catalizador de paladio que tiene un contenido de metal entre 1 y 5% se observa como el preferido, para uso a temperaturas de 24°-120°C (75°-248°F) y presiones de 0.17-0.86 MPa (25-125 psia) , de preferencia a temperaturas de 24o-50°C (75°-122°F) y presiones de 0.17-0.45 MPa (25-65 psia). [Párrafo 5] En la patente FUA número 4,822,936, Maurer et al. se describe la hidrogenación selectiva de fenilacetileno, en la presencia de estireno, con un catalizador de cobre soportado sobre gamma alúmina. Se analiza el uso de catalizadores de paladio, pero resulta desalentador debido al gran exceso de hidrógeno que se requiere, con frecuencia dando como resultado la hidrogenación del estireno. [Párrafo 6] En la patente EUA número 5,064,507, O' Donnell et al. se analiza un procedimiento para la purificación de una corriente de fenol crudo que tiene entre 0.5 y 10 por ciento en peso de AMS presente, mediante la separación del AMS del producto de fenol crudo utilizando un procedimiento de destilación de vapor. [Párrafo 7] En la patente EUA número 5,905,178, Hildreth describe la remoción del AMS del eumeno mediante la hidrogenación selectiva de la cadena lateral en un reactor de columna de destilación. El procedimiento incluye el paso de poner en contacto la cadena de alimentación de cumeno/AMS con hidrógeno y material catalizador, en donde el catalizador especificado es preferiblemente óxido de paladio sobre un soporte apropiado. La alimentación de la reacción es proporcionada como 18 por ciento en peso de AMS y 82 por ciento en peso de eumeno, en donde la zona del catalizador se mantiene a una presión y temperatura de 0.21 MPa (30 psia) y 174°C (345°F), respectivamente. [Párrafo 8] La hidrogenación del AMS se ha descrito anteriormente utilizando los catalizadores niquel-Raney en un procedimiento de suspensión, pero el procedimiento ha sido reemplazado en gran medida con el procedimiento de lecho fijo debido a la pérdida de aromáticos. Aunque el procedimiento de suspensión es efectivo, éste requiere dos torres de destilación y equipo asociado, asi como energía en la forma de enfriamiento y presión. Adicionalmente, los catalizadores basados en níquel-Raney presentan inconvenientes, incluyendo la producción no deseada de productos secundarios debido a la sobre-hidrogenación, y la necesidad de la frecuente adición de catalizador fresco. [Párrafo 9] Los catalizadores de hidrogenación de metales nobles típicamente pueden exhibir altos rendimientos de conversión y selectividad, así como una vida prolongada del catalizador con poca necesidad de regeneración. Sin embargo, los catalizadores de metales nobles por lo general son sustancialmente más costosos que los catalizadores típicos de níquel. [Párrafo 10] La presente invención puede proveer un sistema de catalizador mezclado para la hidrogenación del AMS a eumeno que aproveche el bajo costo y la alta actividad del catalizador de níquel y la alta selectividad y la vida prolongada del catalizador, del catalizador de metal noble.

SUMARIO DE LA INVENCION [Párrafo 11] La presente invención está dirigida a la hidrogenación selectiva de alfametilestireno a eumeno utilizando un sistema de catalizador combinado que tiene un catalizador basado en níquel y un catalizador de metal noble.

[Párrafo 12] La presente invención provee, en una modalidad, un procedimiento para la hidrogenación selectiva de alfametilestireno (AMS) a eumeno. El procedimiento incluye poner en contacto una corriente de alimentación que comprende AMS en eumeno con níquel en la presencia de hidrógeno en una primera zona de reacción catalítica de lecho fijo para convertir del 70 al 95 por ciento del AMS a eumeno, y poner en contacto el efluente de la primera zona con un metal del grupo noble en la presencia de hidrógeno en una segunda zona de reacción catalítica de lecho fijo para convertir el AMS en el efluente de la primera zona para obtener un efluente del reactor neto que comprenda eumeno esencialmente libre de AMS.

[Párrafo 13] La corriente de alimentación puede comprender menos del 6 por ciento en peso de AMS. El níquel en la primera zona de reacción se puede fijar en un soporte inerte. El procedimiento puede incluir adicionalmente la recirculación de una parte del efluente de eumeno de la primera zona a la corriente de alimentación de eumeno, opcionalmente con enfriamiento para el control de la temperatura de la primera zona. Adicionalmente, el procedimiento puede incluir el suministro de hidrógeno a la primera zona a una relación molar de hidrógeno: MS de estoiquiométrica a hidrógeno en exceso al 100 por ciento. El hidrógeno sin reaccionar se puede pasar de la primera zona de reacción a la segunda zona de reacción. Los lechos de la primera y segunda zonas de reacción se pueden colocar en un recipiente de reactor común. La primera zona de reacción puede tener una velocidad espacial liquido-horario de 10 a 20 por hora. La segunda zona de reacción puede incluir catalizador de paladio soportado y puede tener una velocidad espacial liquido-horario de 5 a 15 por hora. La primera zona de reacción puede tener una temperatura promedio entre 60° y 90°C (140 a 194°F). La formación de isopropilciclohexano (IPCH) en el efluente de la primera zona de reacción se puede reducir al mínimo para que el efluente de la primera zona esté esencialmente libre de IPCH, por ejemplo, no más de 50 ppmw de IPCH. El efluente del reactor neto puede incluir menos de 750 ppmw de AMS . De manera deseable, el efluente del reactor puede incluir menos de 300 ppmw de AMS. [Párrafo 14] La presente invención también provee una mejora al procedimiento para la hidrogenación selectiva de AMS en un metal del grupo noble en la presencia de hidrógeno para obtener un producto de eumeno que comprenda menos de 750 ppmw de AMS. La mejora incluye poner en contacto una corriente de alimentación que comprenda hasta 6 por ciento en peso de AMS en eumeno en la presencia de hidrógeno con catalizador de níquel soportado en una corriente ascendente de lecho fijo del catalizador de metal del grupo noble soportado para convertir de 70 a 95 por ciento del AMS a eumeno en una corriente intermedia que pueda estar esencialmente libre de IPCH, y suministrar la corriente intermedia con hidrógeno a un lecho fijo de corriente descendente que comprenda el catalizador de metal del grupo noble soportado para obtener una corriente del producto de eumeno que comprenda menos de 750 ppmw de AMS. [Párrafo 15] La mejora adicionalmente puede incluir la recirculación de una parte de la corriente intermedia a la corriente de alimentación opcionalmente con enfriamiento para el control de temperatura del lecho fijo de corriente ascendente. La mejora adicionalmente puede incluir el suministro de hidrógeno al lecho fijo de corriente ascendente en una relación molar al AMS en la corriente de alimentación de estoiquiométrica a hidrógeno en exceso al 100 por ciento. El hidrógeno sin reaccionar se puede pasar del lecho fijo de corriente ascendente al lecho fijo de corriente descendente. Los lechos fijos de corriente ascendente y corriente descendente se pueden colocar en un recipiente de reactor común. El lecho de corriente ascendente tiene una velocidad espacial líquido-horario de 10 a 20 por hora. El lecho de corriente descendente puede incluir catalizador de paladio soportado y puede tener una velocidad espacial liquido-horario de 5 a 15 por hora. El lecho de corriente ascendente puede tener una temperatura promedio entre 60° y 90 °C (140 a 194°F). Debido a que se puede reducir al mínimo la formación de IPCH, la corriente intermedia puede quedar esencialmente libre de IPCH, por ejemplo, no más de 50 ppmw de IPCH. [Párrafo 16] En otra modalidad, la invención provee un aparato para la hidrogenación selectiva de AMS a eumeno. El aparato incluye medios de reactor para poner en contacto una corriente de alimentación que comprende AMS en eumeno con níquel en la presencia de hidrógeno en una primera zona de reacción catalítica de lecho fijo para convertir de 70 a 95 por ciento del AMS a eumeno; y medios de reactor para poner en contacto el efluente de la primera zona con un metal del grupo noble en la presencia de hidrógeno en una segunda zona de reacción catalítica de lecho fijo para convertir el AMS en el efluente de la primera zona y así obtener un efluente de reactor neto que comprenda eumeno esencialmente libre de AMS.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS [Párrafo 17] La figura 1 es un diagrama esquemático de un reactor de lecho de dos catalizadores para la hidrogenación del alfametilestireno a eumeno, en donde el primer lecho de catalizador incluye un catalizador de níquel y el segundo lecho de catalizador incluye un catalizador de metal noble, de acuerdo con una modalidad de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION [Párrafo 18] En esta sección se describen las modalidades detalladas de la presente invención. Sin embargo, se entiende que las modalidades descritas son principalmente ejemplares de la invención, las cuales se pueden incorporar en varias formas. Los detalles específicos estructurales, funcionales y operativos descritos en la presente invención no pretenden ser una limitación, simplemente son ilustraciones que se pueden modificar dentro del alcance de las reivindicaciones anexas. [Párrafo 19] La presente invención provee un método para la hidrogenación selectiva de alfametilestireno (AMS) , el cual típicamente es producido como un producto derivado no deseado durante la síntesis del fenol a partir del eumeno. Por lo regular, el AMS producido en la síntesis del fenol está presente en la corriente de eumeno crudo en una concentración de aproximadamente 1-10 por ciento en peso, dependiendo de las condiciones operativas. En la presente invención, la corriente de eumeno crudo que contiene AMS puede ser suministrada a un reactor de hidrogenación, hidrogenada en un sistema catalizador de metal noble y níquel de dos lechos para producir una corriente de eumeno que esté sustancialmente libre de AMS. La corriente de eumeno se puede entonces reciclar como una corriente de alimentación para la síntesis de fenol. La mayor parte de la hidrogenación se lleva a cabo en el lecho del catalizador de níquel, en donde el resto del AMS es hidrogenado en el lecho del catalizador de metal noble. El sistema catalizador de dos partes produce como resultado la reducción en volumen del catalizador en general, la reducción de los gastos de capital, y la reducción de los gastos operativos. [Párrafo 20] Refiriéndose a la íigura 1, se muestra un reactor de hidrogenación 110 para la hidrogenación del AMS en una corriente de eumeno sobre un sistema de lecho de dos catalizadores. El reactor 110 puede constar de una primera zona de reacción 112 y una segunda zona de reacción 114, en donde la primera zona de reacción 112 puede contener un catalizador de níquel y la segunda zona de reacción 114 puede contener un catalizador de metal noble. La primera y segunda zonas de reacción 112, 114 pueden estar contenidas en reactores separados, o de manera deseable, pueden estar contenidas dentro de la misma estructura de reactor. [Párrafo 21] La primera zona de reacción 112 puede tener un distribuidor 116 para mezclar los componentes líquidos y gaseosos, un primer lecho de catalizador 118 que comprende un lecho percolador con un catalizador basado en níquel para la hidrogenación del AMS, y una charola de extracción' de líquido 120. La charola de extracción de líquido 120 puede incluir una serie de placas y canales que pueden canalizar la alimentación de líquido a una salida de la primera zona de reacción al mismo tiempo que permiten que el gas hidrógeno sin reaccionar pase directamente a través de una sección de transición 122 y dentro de la segunda zona de reacción 114. [Párrafo 22] La segunda zona de reacción 114 puede incluir un segundo distribuidor 124, un segundo lecho de catalizador 126 que comprende un lecho percolador con un catalizador de metal noble, y un espacio de recolección 128. El espacio de recolección 128 puede incluir una primera salida para la remoción del producto líquido y una segunda salida para la remoción del gas hidrógeno en exceso. [Párrafo 23] Aunque la modalidad del reactor descrita anteriormente incluye lechos percoladores para la hidrogenación del AMS, se entiende que otras modalidades de la presente invención pueden incluir configuraciones alternas de lecho de catalizador. Por ejemplo, el reactor se puede configurar para utilizar un reactor de catalizador de lecho fijo, en donde la alimentación de hidrógeno y cumeno/AMS se puede suministrar al reactor en modos de flujo descendente o flujo ascendente de co-corriente . [Párrafo 24] El primer lecho de catalizador 118 de manera deseable contiene un catalizador de níquel y puede ser cualquier catalizador de níquel para hidrogenación comercialmente disponible que demuestre una buena selectividad para la hidrogenación del grupo lateral etilénico de AMS, sin el efecto colateral no deseado de pérdida de aromaticidad. El catalizador de níquel puede ser soportado o no soportado, y puede contener entre 0.1 y 50 por ciento en peso de níquel, el resto del peso está constituido por el material de soporte. De manera deseable, el contenido de níquel del catalizador es entre 10 a 25 por ciento en peso. En el caso del catalizador soportado, el material de soporte puede incluir, por ejemplo, sílice, óxido de titanio, bióxido de zirconio, alúmina, keiselguhr, magnesia, cementos de aluminato de calcio, otros portadores inorgánicos, carbono, y otros materiales conocidos. [Párrafo 25] El catalizador puede ser provisto en cualquier forma conveniente, de manera deseable con una dimensión mínima por lo menos de 1 mm. Las dimensiones especificas de partícula se pueden seleccionar con base en las condiciones de reacción y el tipo de lecho de catalizador que se esté utilizando. El catalizador puede incluir cualquier forma que provea suficiente área de superficie, incluyendo pero no limitado a, cilindros, tabletas, gránulos, esferas, cilindros no redondos, o combinaciones de los mismos. El catalizador también puede contener agujeros o pasos . Las partículas se pueden formar mediante métodos conocidos en la técnica, tal como, por ejemplo, extrusión o prensado en tabletas, o similares. El catalizador puede ser configurado ya sea antes que se introduzca el níquel y/o cualesquiera compuestos promotores, o puede ser configurado después de la fabricación de los materiales. El catalizador puede ser suministrado como un catalizador de óxido de níquel, el cual posteriormente puede ser reducido a níquel durante el procedimiento, o el componente de níquel del catalizador puede ser reducido previamente y la superficie de metal pasivada. [Párrafo 26] Un ejemplo de un catalizador de níquel para hidrogenacion conveniente está comercialmente disponible bajo la designación comercial HTC NI 405 RP producido por Jonson Matthey. El HTC NI 405RP, por ejemplo, es un catalizador de níquel de extruido trilobulado sobre un soporte de alúmina con un área de superficie aproximadamente de lm2/g. El catalizador puede tener un tamaño nominal de 1.2 mm, y un contenido de níquel de aproximadamente 16 por ciento en peso. Generalmente, el catalizador puede ser fabricado en una forma reducida y pasivada, y puede ser reducido con hidrógeno a temperaturas moderadas para activar el catalizador. [Párrafo 27] El segundo lecho de catalizador 126 puede contener un catalizador de metal noble, con una actividad relativamente elevada y una buena selectividad para la hidrogenacion del grupo lateral etilénico del AMS sin pérdida de aromaticidad. El metal puede ser seleccionado del grupo que consiste de, pero no limitado a, platino, paladio, iridio, rodio, osmio, rutenio, y así sucesivamente, y puede estar en un material de soporte. El material de soporte puede ser seleccionado de sílice, óxido de titanio, bióxido de zirconio, alúmina, keiselguhr, magnesia, cementos de aluminato de calcio, otros soportes inorgánicos, carbono, u otros materiales convenientes. De forma deseable, el catalizador puede tener una dimensión mínima por lo menos de 1 mm, y puede estar configurado en la forma de cilindros, tabletas, esferas, gránulos, cilindros no redondos, u otras formas, y puede tener pasos o agujeros según se desee. [Párrafo 28] El contenido de metal en el catalizador puede ser entre 0.1 y 50 por ciento en peso de metal, el resto es material de soporte. De forma deseable, el catalizador tiene entre 0.1 y 10 por ciento en peso de metal. El grupo de metal se puede introducir al material de soporte de catalizador a través de cualquier método conveniente conocido por aquellos expertos en la técnica. Por ejemplo, el material de soporte puede ser impregnado con una solución de una sal metálica soluble. Después de la impregnación, el soporte se puede secar y someter a tratamiento a temperaturas elevadas para convertir el metal impregnado en una especie de óxido. En el caso del paladio, el soporte se puede impregnar con una solución de nitrato de paladio o cloruro de paladio, lo que posteriormente se puede convertir en óxido de metal al ser sometido a tratamiento a temperaturas elevadas. [Párrafo 29] Un ejemplo de un catalizador de paladio adecuado para uso en el segundo lecho de catalizador es el catalizador para hidrogenación disponible bajo la designación comercial 309/6 E fabricado por Jonson Matthey. El catalizador de paladio 309/6 E demuestra una alta selectividad para la hidrogenacion del grupo lateral etilénico sin pérdida de aromaticidad debido a la sobre hidrogenacion del anillo aromático. El catalizador 309/6 E puede tener una forma trilobular en una base de alúmina con un tamaño nominal de aproximadamente 2.5 mm, y un área de superficie de aproximadamente 110 m2/g. El contenido de paladio puede ser aproximadamente de 0.3 por ciento en peso. El catalizador se puede fabricar en la forma de óxido y se puede activar utilizando hidrógeno. [Párrafo 30] Para hidrogenar el AMS, una alimentación de eumeno que contenga hasta 10 por ciento en peso de AMS se puede suministrar al reactor de hidrogenacion 110 a través de la linea 130. La alimentación puede ser una corriente cruda tomada de un procedimiento de síntesis de fenol que, además del eumeno y AMS, también puede incluir aromáticos de mayor peso o más ligeros. De manera deseable, la mezcla de alimentación del reactor contiene entre 2 y 6 por ciento en peso de AMS, e incluso de manera más deseable, la mezcla de alimentación contiene aproximadamente 4 por ciento en peso de AMS. El contenido de AMS de la corriente de alimentación se puede utilizar para controlar el incremento de temperatura de la reacción de hidrogenacion, más AMS en la alimentación generalmente produce un incremento de temperatura mayor. La linea de suministro de alimentación 130 puede incluir una válvula de control de flujo 132 para controlar la velocidad de la corriente de alimentación. [Párrafo 31] El gas hidrógeno se puede suministrar a la primera zona de reacción 112 del reactor a través de la linea 134 la cual puede incluir una válvula de control de flujo 136. El hidrógeno puede ser suministrado a una relación de hidrógeno :AMS de una cantidad estoiquiométrica a un exceso molar de 10 veces. De manera deseable, el hidrógeno es suministrado a una relación de hidrógeno :AMS de una cantidad estoiquiométrica a un exceso de hidrógeno de 100 por ciento. El hidrógeno entra a la primera zona de reacción 112 a través de una entrada, la cual puede contener un distribuidor de hidrógeno 140 u otro dispositivo de dispersión. La entrada de hidrógeno se puede ubicar en la parte superior de la estructura de reactor, y de forma deseable es corriente ascendente desde la entrada de alimentación de cumeno/AMS.

[Párrafo 32] La mezcla liquida de alimentación de cumeno/AMS se puede suministrar a la linea 142, la cual después puede suministrar a la primera zona de reacción 112. La linea 142 puede incluir un intercambiador de calor 144 para calentar o enfriar la corriente de alimentación 142 según se desee. Una linea de derivación 146 puede incluir una válvula de control de flujo 148, permitiendo que una porción de la alimentación de cumeno/AMS se derive al intercam iador de calor 144. La linea de derivación 146 y la válvula 148 se pueden utilizar para controlar la temperatura de la alimentación al reactor. La alimentación de cumeno/AMS se puede suministrar a la entrada del reactor, en donde la alimentación entra a la sección del distribuidor 116 del reactor y se mezcla con gas hidrógeno. [Párrafo 33] El hidrógeno y la alimentación liquida entran en contacto con un distribuidor 116, lo cual facilita el mezclado de la alimentación de cumeno/AMS y el gas hidrógeno. La hidrogenación del AMS puede ocurrir en el lecho percolador 118 que tiene un catalizador de níquel, como se describió anteriormente. Una corriente de producto rico en eumeno y el gas hidrógeno sin reaccionar salen del lecho de catalizador 118, y son separados en una sección de separación de líquido 120. La corriente de producto rico en eumeno puede incluir entre 5 y 30 por ciento del AMS inicial. La hidrogenación del AMS en el primer lecho de catalizador es convenientemente a una conversión entre 70 y 95 por ciento de la alimentación inicial. [Párrafo 34] La sección de separación de líquido 120 incluye una serie de placas que canalizan el eumeno liquido y el resto del AMS que sale del lecho de catalizador liquido 118 a una salida de la primera zona de reacción que es alimentada a la linea 150. El gas hidrógeno sin reaccionar pasa directamente del primer lecho de catalizador 118 a través de la sección de separación de liquido 120 a la segunda sección de catalizador 114 a través de un espacio de conexión 122. [Párrafo 35] La corriente rica en eumeno, que tiene un contenido de AMS reducido, sale a través de la linea 150, la cual puede contener una bomba 152. La linea 150 suministra la corriente rica en eumeno a la linea 142. La linea 142 puede incluir válvulas de control de flujo 154 y 156 que pueden permitir que la corriente rica en eumeno sea reciclada a la primera zona de reacción 112, o suministrada a la segunda zona de reacción 114, total o parcialmente. [Párrafo 36] La linea 142 se conecta a la linea 158 corriente debajo de las válvulas 154, 156, y puede suministrar alimentación directamente a la segunda zona de reacción. La linea 158 puede incluir un intercambiador de calor 160, permitiendo que la alimentación sea calentada/enfriada según se desee. La linea 158 también puede incluir una linea de derivación 162, la cual puede incluir una válvula 164, permitiendo que una porción de la corriente rica en eumeno se derive al intercambiador de calor 160. La temperatura de la alimentación se puede controlar permitiendo que una porción de la alimentación se derive al intercambiador de calor. [Párrafo 37] La corriente de alimentación rica en eumeno entra a la segunda zona de reacción 114 a través de una entrada ubicada corriente arriba desde el distribuidor 124, en donde se mezcla con el hidrógeno que fluye desde la primera zona de reacción 112, a través de una sección de transición 122. Si se desea, un segundo dispositivo de mezclado (que no se muestra) se puede agregar al distribuidor 124 para ayudar en el mezclado de la corriente de alimentación y el hidrógeno. La mezcla de hidrógeno y alimentación rica en eumeno es suministrada a un segundo lecho de catalizador 126, en donde puede ocurrir la hidrogenación de cualquier AMS restante en la corriente rica en eumeno. El segundo lecho de catalizador 126 de manera conveniente contiene un catalizador de metal noble, como se describió previamente. La corriente ds producto del segundo lecho de catalizador 126, que contiene eumeno y de manera deseable sólo cantidades rastro de AMS, sale del segundo lecho de catalizador 126, junto con hidrógeno sin reaccionar y se recolecta en el espacio de recolección 128. El gas hidrógeno sale a través de una salida de gas a la linea 166, y el producto de eumeno liquido sale del espacio de recolección 128 a través del filtro 168, conectado a la linea 170. [Párrafo 38] La hidrogenación en el segundo lecho de catalizador de cualquier AMS restante en la corriente de alimentación de eumeno puede ser entre 85 y 100 por ciento en peso del AMS contenido en la alimentación para el segundo lecho, de manera deseable por lo menos 95 por ciento en peso. El contenido de AMS en la corriente de producto del segundo lecho de catalizador 126 puede ser menor que 750 ppmw, de manera deseable menor que 300 ppmw. [Párrafo 39] El gas hidrógeno sale a través de la linea 166, la cual puede incluir una válvula 172 dentro del tambor 174. El producto de eumeno sale a través de la linea 170, la cual incluye la válvula 176, y entra al tambor 174. El tambor 174 puede separar el producto de eumeno de los compuestos ligeros volátiles y del gas hidrógeno los cuales salen a través de la linea 178. La linea 178 puede incluir un condensador aéreo 180 el cual condensa y devuelve el liquido al tambor 174. El gas sale de la parte superior del condensador aéreo a través de la linea 181 la cual puede incluir una válvula de control de presión 182, e ingresa al tambor extractor. El gas del tambor extractor 184 puede ser suministrado a través de la linea 186 a un incinerador (que no se muestra) , purgado, procesado para la recuperación de hidrógeno, utilizado como combustible, o similares. [Párrafo 40] El producto de eumeno en el tambor 174 se separa del agua y de cualesquiera compuestos más pesados presentes y sale a través de la linea 188 la cual puede incluir una bomba 190 para el suministro del eumeno liquido. El producto de eumeno se puede reciclar como una corriente de circulación a través de la linea 192 la cual puede incluir una válvula de control de flujo, y se puede suministrar a la linea 142. la linea 192 puede incluir una linea de derivación 194 la cual puede suministrar una porción de la corriente de circulación de eumeno a la segunda zona de reacción 114 a través de la linea 158. El producto de eumeno sale a través de la linea 195 la cual puede incluir una válvula y un intercambiador de calor 196, y se puede suministrar a la vía de síntesis de fenol como provisión de alimentación. [Párrafo 41] Al iniciar el procedimiento de hidrogenación, el reactor 110 es inicialmente cebado con una corriente firme de eumeno, suministrada a la linea de alimentación del reactor 142 a través de la linea 192. la corriente de eumeno de inicio puede ser una corriente de reciclado del reactor de hidrogenación 110, o puede ser una porción de la corriente de alimentación de eumeno suministrada a partir del procedimiento de síntesis de fenol. La corriente de inicio puede ser continuamente suministrada tanto a la primera como a la segunda zona de reacción 112, 114, como una corriente de circulación. [Párrafo 42] La presión del reactor se puede mantener entre 0.2 y 7 MPa (35 a 1015 psia) , de manera deseable entre 0.3 y 1 MPa (50 y 150 psia) . La presión del reactor se puede controlar de manera conveniente a través de la adición de hidrógeno. La temperatura del reactor se puede mantener entre 16° y 260°C (60° y 500°F), de manera deseable entre 60° y 90°C (140° y 194°F). Opcionalmente, el reactor puede emplear intercambiadores de calor dentro de la corriente de alimentación para controlar la temperatura de la reacción mediante la variación de la temperatura de la corriente de alimentación. Conforme disminuye la actividad del catalizador de níquel, pudiera ser necesario el calentamiento de la corriente de alimentación. Adicionalmente, si se desea, el efluente de producto enfriado se puede reciclar como una corriente de alimentación de circulación a través de la línea 192 para controlar el incremento de temperatura a través del reactor conforme progresa la reacción exotérmica. [Párrafo 43] El tiempo de residencia para la alimentación de cumeno/AMS es generalmente más breve en el lecho de catalizador de níquel que en el lecho de catalizador de metal noble. El catalizador de níquel generalmente muestra una actividad mayor que los catalizadores de metal noble, y la exposición prolongada del AMS al catalizador de níquel puede conducir a la hidrogenación del anillo aromático, mientras que los catalizadores de metal- noble generalmente muestran una selectividad superior a la hidrogenación de la cadena lateral etilénica. La velocidad espacial líquido-horario (LHSV) del cumeno/AMS sobre el catalizador de níquel en el primer lecho de catalizador puede ser de 10 a 20 hr-1, de manera deseable de 12 a 16 hr-1. la LHSV del eumeno /AMS sobre el catalizador de metal noble en el segundo lecho de catalizador puede ser de 5 a 15 hr-1, de manera deseable de 6 a 12 hr"1.

EJEMPLO 1 [Párrafo 44] El siguiente ejemplo fue realizado en una planta piloto que tenía un reactor con un diámetro interno de 21 mm. La planta piloto tenía un solo lecho de catalizador que consistía de carburo de silicio y un catalizador de níquel, en donde el catalizador tenía un volumen de 35 mL. El reactor fue diseñado para operar a una presión entre 0.1 y 1 MPa (15 y 150 psia) , y una temperatura entre 50° y 70°C (122° y 158 °F). El reactor que tenía un lecho percolador con un catalizador de níquel que tenía un 16 por ciento en peso de contenido de metal, una forma trilobular y un área de superficie de 112 m2/g, se operó a 0.7 MPa (100 psia) y 70 °C (158°F), con una LHSV de 16 hr"1. La corriente de alimentación consistió de aproximadamente 96 por ciento en peso de eumeno y aproximadamente 4 por ciento en peso de 7AMS, y se suministró al reactor en donde se combinó con hidrógeno presente en un exceso de 10-30%. La hidrogenacion del AMS a eumeno fue aproximadamente del 85 por ciento, con producto secundario isopropilciclohexano presente en una concentración de 34 ppm.

EJEMPLO 2 [Párrafo 45] Se proporciona una reacción de hidrogenacion de acuerdo con un reactor descrito en el ejemplo 1. El reactor empleó un lecho percolador con un catalizador de níquel para hidrogenacion con un 16 por ciento en peso de contenido de metal, una forma trilobular, y un área de superficie de 112 m2/g, fue operado a 0.5 MPa (72 psia) y 50°C (122°F), con una LHSV de 12 hr"1. La corriente de alimentación, consistente de aproximadamente 96 por ciento en peso de eumeno y aproximadamente 4 por ciento en peso de AMS, fue suministrada al reactor en donde se combinó con un exceso de hidrógeno de 10-30%. La hidrogenación del AMS a eumeno fue del 99.7 por ciento, con producto secundario isopropilciclohexano presente en una concentración de aproximadamente 43 ppm.

EJEMPLO 3 [Párrafo 46] Se proporciona la hidrogenación de alimentación de eumeno/AMS en un reactor con un sistema de dos catalizadores. Se suministró una alimentación de cumeno/AMS que comprendía 50 por ciento en peso de AMS a una velocidad de 1000 kg/hr. Se agregó el hidrógeno a la alimentación de cumeno/AMS a una velocidad de 100 Nm3/hr. Se agregó a la corriente de alimentación una corriente de diluente de eumeno, reciclado de la corriente de producto, a una velocidad de 10,000 kg/hr, resultando en una alimentación al reactor que contenía aproximadamente 5 por ciento en peso de AMS. El primer reactor incluía un catalizador de níquel con un volumen de 1.06 m3. La alimentación se suministró al reactor a una LHSV de 12 hr"1, y a una temperatura que varío de 45°C (113°F) al inicio de la reacción a 100°C (212°F) al final de la reacción. El reactor se operó a 0.4 MPa (60 psia) al inicio de la reacción y 0.8 MPa (120 psia) al final de la reacción. El producto se produjo a una velocidad de 1008 kg/hr y consistió de 0.5 por ciento en peso de AMS, correspondiente a la hidrogenación del 88.2 por ciento del AMS inicial alimentado en el primer lecho de catalizador. La temperatura varió de 65°C (149°F) al inicio de la reacción a 119°C (246°F) al final de la reacción. [Párrafo 47] La corriente de producto del primer lecho de catalizador, que tenia un contenido de AMS de aproximadamente 0.5 por ciento en peso, fue suministrado al segundo reactor a una velocidad de 1008 kg/hr. Se agregó el hidrógeno a una velocidad de 10 Nm3/hr. El segundo reactor incluía un lecho percolador que tenía 0.13 m3 de un catalizador de paladio para hidrogenación. La alimentación se suministró al reactor a una LHSV de 9 hr"1, y una temperatura que varió de 60°C (140 °F) al inicio de la reacción y 100°C (212 °F) al final de la reacción. El reactor se operó a una presión entre 0.4 MPa (60 psia) al inicio de la reacción y 0.8 MPa (120 psia) al final de la reacción. El producto de eumeno se produjo a una velocidad de 1008 kg/hr y tuvo un contenido de AMS de aproximadamente 0.02 por ciento en peso, correspondiente a la hidrogenación del 95.4 por ciento del AMS suministrado al segundo reactor, y una hidrogenación general de 99.9 por ciento de la alimentación inicial de AMS. La concentración de producto secundario isopropilciclohexano (IPCH) en la corriente de producto no fue mayor que 50 ppmw. Los balances del material para las secciones del primer y segundo catalizador se proporcionan en los cuadros 1 y 2 respectivamente.

CUADRO 1 Balance de material para el reactor (primer lecho de catalizador) CUADRO 2 Balance de material para el reactor (segundo lecho catalizador) Componente Alim . Alim . Alim. Salida Con . Con . Lecho 2 Lecho 2 H2 Lecho 2 Lecho 2 General (kg/hr) (kg/kg) (kg/hr) (kg/hr) (%) (%) H2 - - 1.0 - - - AMS 5 0.5 - 0.2 95.4 99.9 Cumeno 1,003 99 .5 - 1,008.3 - - Total 1,008 100 1.0 1,008.5 - - EJEMPLO 4 [Párrafo 48] En este ejemplo, el reactor de hidrogenación consiste de un recipiente que tiene un diámetro de aproximadamente 0.85 m y una altura de aproximadamente 8 m. El reactor incluye dos lechos de catalizador colocados en serie en la misma estructura de reactor. El reactor consta de una sección de distribuidor que suministra una alimentación de cumeno/AMS e hidrógeno a un primer lecho de catalizador consistente de un lecho percolador que tiene una altura de aproximadamente 2.5 m, un L/D de 3, y que contiene un catalizador basado en níquel. Se suministra el cumeno/AMS al primer lecho de catalizador a una LHSV de 12-16 hr"1. Se suministra el efluente de producto a un segundo distribuidor que mezcla el efluente del primer lecho de catalizador con el gas hidrógeno, y suministra la mezcla a un segundo lecho de catalizador. El segundo lecho de catalizador es un lecho percolador que tiene una longitud de aproximadamente 0.88 m, con un L/D entre 1 y 3, y que contiene un catalizador basado en paladio para hidrogenación. La corriente de producto del primer lecho de catalizador se suministra a una LHSV de 8-12 hr-1. El reactor también incluye un volumen vacio ubicado debajo del segundo lecho de catalizador para permitir la actualización del reactor si se desea.

[Párrafo 49] La invención se describió anteriormente con referencia a ejemplos y modalidades especificas. Las imposiciones y limites de la invención no quedarán restringidos por la descripción anterior, la cual es únicamente ilustrativa, pero se deberán determinar de acuerdo con el alcance más amplio y espíritu de las reivindicaciones anexas. Varias modificaciones serán aparentes para aquellos expertos en la técnica en virtud de la descripción y de los ejemplos. Se pretende que dichas variaciones dentro del alcance y espíritu de las reivindicaciones anexas queden abarcadas por las mismas.

Claims (25)

LO QUE SE RECLAMA ES:

1. ~ Un procedimiento para la hidrogenación selectiva de alfametilestireno (AMS) a eumeno, que comprende: poner en contacto una corriente de alimentación que comprende AMS en eumeno con níquel en la presencia de hidrógeno en una primera zona de reacción catalítica de lecho fijo para convertir de 70 a 95 por ciento del AMS a eumeno; poner en contacto el efluente de la primera zona con un metal del grupo noble en la presencia de hidrógeno en una segunda zona de reacción catalítica de lecho fijo para convertir AMS en el efluente de la pri'-nera zona y así obtener un efluente de reactor neto que comprenda eumeno esencialmente libre de AMS.

2. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de alimentación de eumeno comprende hasta 6 por ciento en peso de AMS.

3. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el níquel en la primera zona de reacción catalítica está fijo sobre un soporte inerte.

4. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende recircular una porción del efluente de eumeno de la primera zona a la corriente de alimentación de eumeno opcionalmente con enfriamiento para el control de temperatura de la primera zona.

5. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende suministrar el hidrógeno a la primera zona de reacción a una relación molar de hidrógeno :AMS de estoiquiométrica a 100 por ciento de hidrógeno en exceso.

6. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el hidrógeno sin reaccionar se pasa de la primera zona de reacción a la segunda zona de reacción.

7. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los lechos de la primera y segunda zonas de reacción están colocados en un recipiente del reactor común.

8. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera zona de reacción tiene una velocidad espacial liquido-horario de 10 a 20 por hora.

9. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda zona de reacción comprende catalizador de paladio soportado y tiene una velocidad espacial liquido-horario de 5 a 15 por hora.

10. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera zona de reacción tiene una temperatura promedio entre 60° y 90 °C.

11. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el efluente de la primera zona está esencialmente libre de isopropilciclohexano .

12. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el efluente de la primera zona comprende menos de 50 ppm de isopropilciclohexano .

13. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el efluente del reactor neto comprende menos de 750 ppm de AMS.

14. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el efluente del reactor neto comprende menos de 300 ppm de AMS.

15. - En un procedimiento que comprende la hidrogenación selectiva de AMS en una corriente de alimentación que comprende hasta 6 por ciento en peso de AMS en eumeno sobre un catalizador soportado de metal del grupo noble en la presencia de hidrógeno para obtener un producto de eumeno que comprenda menos de 750 ppmw de AMS, la mejora comprende : poner en contacto la corriente de alimentación en la presencia de hidrógeno con catalizador de níquel soportado en una corriente ascendente de lecho fijo del catalizador soportado de metal del grupo noble para convertir de 70 a 95 por ciento del AMS a eumeno en una corriente intermedia; suministrar a la corriente intermedia hidrógeno en un lecho fijo de corriente descendente que comprenda el catalizador soportado de metal del grupo noble para obtener una corriente del producto de eumeno.

16. - La mejora de conformidad con la reivindicación 15, que además comprende recircular una porción de la corriente intermedia a la corriente de alimentación opcionalmente con enfriamiento para el control de temperatura del lecho fijo de corriente ascendente.

17. - La mejora de conformidad con la reivindicación 15, que además comprende suministrar el hidrógeno al lecho fijo de corriente ascendente a una relación molar al AMS en la corriente de alimentación de estoiquiométrica a 100 por ciento de hidrógeno en exceso.

18. - La mejora de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque el hidrógeno sin reaccionar se pasa del lecho fijo de corriente ascendente al lecho fijo de corriente descendente.

19. - La mejora de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque los lechos fijos de corriente ascendente y corriente descendente están colocados en un recipiente de reactor común.

20. - La mejora de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el lecho de corriente ascendente tiene una velocidad espacial liquido-horario de 10 a 20 por hora .

21. - La mejora de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el lecho de corriente descendente comprende catalizador de paladio soportado y tiene una velocidad espacial liquido-horario de 5 a 15 por hora.

22. - La mejora de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el lecho de corriente ascendente tiene una velocidad espacial liquido-horario de 10 a 20 por hora .

23. - La mejora de conformidad con la reivindicación 15,, caracterizada porque la corriente intermedia está esencialmente libre de isopropilciclohexano .

24. - La mejora de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque la corriente intermedia comprende menos de 50 ppm de isopropilciclohexano . 25.- Un aparato para la hidrogenación selectiva de alfametilestireno (AMS) a eumeno que comprende: medios de reactor para poner en contacto una corriente de alimentación que comprende AMS en eumeno con níquel en la presencia de hidrógeno en una primera zona de reacción catalítica de lecho fijo para convertir de 70 a 95 por ciento del AMS a eumeno; medios de reactor para poner en contacto el efluente de la primera zona con un metal del grupo noble en la presencia de hidrógeno en una segunda zona de reacción catalítica de lecho fijo para convertir AMS en el efluente de la primera zona y así obtener un efluente de reactor neto que comprenda eumeno esencialmente libre de AMS.