PT731071E - Processo para producao de xileno - Google Patents

Description

86 153 ΕΡ Ο 731 071 /ΡΤ DESCRICÃO “Processo para produção de xileno” O presente invento refere-se a um processo para a produção eficiente de xileno a partir de alimentação contendo hidrocarbonetos aromáticos de alquilo C9 (os quais são geralmente considerados sem utilidade) por desproporção, transalquilação (por vezes referida como “rearranjo”) e desalquilação. O xileno como alimentação para p-xileno e o-xileno é normalmente produzido a partir de nafta por reformação, seguida de extracção e fraccionamento, ou através de extracção e fraccionamento de gasolina craqueada como sub-produto do craqueamento térmico de nafta. O xileno também é produzido numa escala industrial a partir de tolueno ou uma mistura de tolueno e hidrocarbonetos aromáticos C9 através de desproporção e transalquilação de grupos alquilo, tal como é descrito em DE-A-2005820. Contudo, o próprio tolueno é uma matéria-prima industrialmente importante para a produção de benzeno por desalquilação.

Por outro lado, cada um dos documentos JP-B-48413/1974 e JP-B-16782/1975 divulga um processo para a produção de hidrocarbonetos aromáticos C10 (tal como dureno) a partir de hidrocarbonetos aromáticos C9 (incluindo isómeros de propilbenzeno, isómeros de metiletilbenzeno e isómeros de trimetilbenzeno) através de desproporção e transalquilação. Contudo, nada se sabe acerca da produção eficiente de xileno a partir de alimentação contendo um ou mais hidrocarbonetos aromáticos C9.

Em JP-A-55 164631 divulga-se a transalquilação de hidrocarbonetos alquilaromáticos utilizando um catalisador contendo componentes de mordenite e rénio.

Um processo conhecido para a produção industrial de xileno, a partir de tolueno e hidrocarbonetos aromáticos C9 com a ajuda de um catalisador amorfo de silica-alumina, é revelado em PETROTECH (1970), 2 (12), 1160. Este processo apresenta a desvantagem do catalisador ter de ser regenerado continuamente, por utilização de um leito móvel de modo a manter um certo nível de rendimento e actividade.

Um processo para a produção de xileno a partir de hidrocarbonetos aromáticos C9 isolados ou em combinação com tolueno, com a ajuda de um catalisador de zeólito, é

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ΕΡ0 731 071 / PT 2 relatado por I. Wang et al., Ind. Chem. Res., (1990), 29, 2005. Este processo não proporciona necessariamente um rendimento satisfatório.

Até agora, não existe um processo eficiente para a produção de xileno a partir de hidrocarbonetos aromáticos C9. O presente invento dirige-se ao problema de proporcionar um processo para a produção eficiente de xileno através de desproporção, transalquilação e desalquilação a partir de uma alimentação que compreende um ou mais hidrocarbonetos aromáticos C9, os quais são geralmente considerados sem utilidade.

Como tal, verificámos que é possível produzir xileno eficientemente a partir de uma alimentação que compreende pelo menos um hidrocarboneto aromático C9 através de desproporção, transalquilação e desalquilação, se estiver presente na alimentação um hidrocarboneto aromático possuindo um ou mais grupos etilo, numa certa quantidade. O presente invento proporciona um processo para a produção de xileno a partir de uma alimentação que compreende pelo menos um hidrocarboneto (alquilaromático) C9 com a ajuda de um catalisador zeólito de mordenite, capaz de efectuar desproporção, transalquilação e desalquilação, contendo a alimentação, numa quantidade de 5 a 50% em peso do peso total da alimentação, um hidrocarboneto aromático possuindo pelo menos um grupo etilo. A alimentação é de preferência substancialmente isenta de tolueno e é também composta preferível e principalmente por pelo menos um hidrocarboneto (alquilaromático) C„ de tal forma que a quantidade total de hidrocarboneto (alquilaromático) C9 represente o componente da alimentação presente na maior (i.e. pelo menos igualmente maior) quantidade, mais preferivelmente pelo menos 50%, especialmente pelo menos 65% em peso da alimentação total. A alimentação utilizada num processo de acordo com o invento contém um hidrocarboneto aromático possuindo um mais grupos etilo, o que é exemplificado por etilbenzeno, metiletilbenzeno, dimetiletilbenzeno e dietilbenzeno.

Quando a alimentação contém metiletilbenzeno como hidrocarboneto aromático possuindo um grupo etilo, isto representa apenas pelo menos um constituinte do componente (alquilaromático) C9. Contudo, preferivelmente, a alimentação compreende então adicionalmente outro componente (alquilaromático) C9, por exemplo trimetilbenzeno.

Assim, utilizando um processo de acordo com o invento, pode ser produzido xileno eficientemente a partir de uma alimentação compreendendo pelo menos um hidrocarboneto (alquilaromático) C9, com a ajuda de um catalisador zeólito de mordenite, capaz de efectuar desproporção, transalquilação e desalquilação, desde que a alimentação contenha um hidrocarboneto aromático possuindo um ou mais grupos etilo e presente na alimentação numa quantidade de 5 a 50% em peso, mais preferivelmente de 15 a 50% em peso, com base no peso total de alimentação. O catalisador zeólito de mordenite utilizado no invento tem de ser capaz de efectuar desproporção, transalquilação e desalquilação. Deveria preferivelmente incluir uma matriz de suporte para o zeólito. O zeólito contém pelo menos um metal seleccionado a partir dos Grupos VIB, VEB e VIII, numa quantidade de 0,001-5% em peso, preferivelmente de 0,02-1% em peso (medida como teor em elemento) de catalisador total. Um exemplo preferido de metal é o rénio, mas outros metais adequados são, por exemplo, Ni, Co, Mo, Cr e W. O metal pode estar presente na forma de um composto do metal tal como um óxido, nitrato ou composto de amónio. A reacção envolvendo o catalisador anteriormente referido é preferivelmente realizada na presença de hidrogénio a 1-6 MPa e 300-550°C e a uma WHSV (velocidade espacial horária ponderai) de 0,1 -10/hora.

Serão agora descritas concretizações preferidas do invento, com referência aos Exemplos seguintes.

Exemplo 1

Preparou-se uma mistura pastosa a partir de 105 g de mordenite sintética em pó (forma de sódio), 45 g de a-alumina, 12 g de sol de alumina (contendo 10% em peso de alumina), 10,5 g de gel de alumina (contendo 70% em peso de alumina), e uma quantidade adequada de água desionizada. Após ser amassada durante cerca de 2 horas, a mistura pastosa foi moldada em peletes cilíndricos, medindo cada um 1,0 mm de comprimento e 1,2 mm de diâmetro. Os peletes foram secos a 120°C durante 16 horas. Os peletes secos (50 g em condição absolutamente seca a 520°C) foram cozidos a 400°C durante 5 horas numa atmosfera de ar. Após arrefecimento, os peletes cozidos foram tratados com 100 g de uma 86 153 ΕΡ Ο 731 071/ΡΤ 4 solução aquosa a 10% em peso de cloreto de amónio a 80-85°C durante 1 hora. Os peletes tratados foram escorridos da solução e completamente lavados com água. Os peletes foram tratados com 100 g de uma solução aquosa a 5% em peso de ácido tartárico a 80 a 85UC durante 3 horas. Os peletes tratados foram escorridos da solução e completamente lavados com água. Os peletes lavados foram mergulhados em 6,5 g de uma solução aquosa a 5% em peso de óxido (RejOy) de rénio(VII) a temperatura ambiente para impregnação com rénio. Os peletes foram secos de novo a 120°C durante 16 horas e depois cozidos a 540°C durante 8 horas numa atmosfera de ar. Deste modo foi obtido um catalisador (A) de mordenite permutada com ião hidrogénio. Este catalisador (A) continha 0,25% em peso de rénio (numa condição absolutamente seca a 520°C).

Utilizando este catalisador (A) num reactor catalítico de leito fixo, produziu-se xileno a partir de uma alimentação composta por trimetilbenzeno (TMB) como hidrocarboneto (alquilaromático) C9 e metiletilbenzeno (ET) como hidrocarboneto aromático possuindo um grupo etilo em razões variadas. As condições reaccionais foram as seguintes:

Temperatura 400°C Pressão 4 MPa WHSH 2,5 h-' H2/alimentação 4,0 mol/mol

Os resultados são mostrados na Tabela 1. Nota-se que o rendimento de xileno aumenta à medida que aumenta a quantidade de ET, até 50% em peso. Contudo, a partir deste limite, o rendimento de xileno diminui.

Tabela 1

Ensaio N° Razão (em peso) de ET/(TMB+ET) na alimentação Quantidade (g) de xileno produzido por 100 g de alimentação 1 (exemplo comparativo) 0 20 2 0,25 31 3 0,45 34 4 (exemplo comparativo) 0,65 28

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Exemplo 2

Utilizando ο catalisador (A) num reactor catalítico de leito fixo, produziu-se xileno do mesmo modo que no Exemplo 1, a partir de uma alimentação em que ET foi substituído por etilbenzeno (EB) ou dietilbenzeno (DEB).

Os resultados são mostrados na Tabela 2. Nota-se que o rendimento de xileno é favoravelmente afectado por ambos EB e DEB.

Tabela 2

Ensaio N° Razão (em peso) na alimentação Quantidade (g) de xileno produzido por 100 g de alimentação 1 TMB+EB (EB/TMB=30/70) 34 2 TMB+DEB (DEB/TMB=35/65) 34

Exemplo 3

Prepararam-se catalisadores do mesmo modo que no Exemplo 1, excepto que foi variada a quantidade de rénio. Utilizando os catalisadores num reactor catalítico de leito fixo, produziu-se xileno do mesmo modo que no Exemplo 1, a partir da mesma alimentação, tal como utilizada no Ensaio n°3 no Exemplo 1.

Os resultados são mostrados na Tabela 3. Nota-se que o rendimento de xileno aumenta à medida que aumenta a quantidade de rénio na gama de 0,01% em peso a 0,02% em peso. O efeito do rénio nivela-se a partir de 0,10% em peso.

Tabela 3

Ensaio Teor de rénio como elemento Quantidade (g) de xileno produzido N° (% em peso) por 100 g de alimentação 1 (exemplo 0 20 comparativo) 2 0,01 23 3 0,02 32 4 0,10 34 5 0,20 34 6 86 153 ΕΡ Ο 731 071 / ΡΤ

Exemplo 4

Prepararam-se seis catalisadores (B a G), cada um contendo rénio, níquel, cobalto, molibdénio, crómio e tungsténio, respectivamente. Os primeiros quatro catalisadores (B a E) foram preparados do mesmo modo que no Exemplo 1, por impregnação com uma solução aquosa contendo o respectivo elemento de metal. Os últimos dois catalisadores (F e G) foram também preparados de igual modo ao Exemplo 1, excepto que o composto mostrado na Tabela 4 foi incorporado nos componentes do catalisador no momento da mistura.

Tabela 4

Catalisador Metal Composto Incorporado através de B Re Re207 Imersão e impregnação C Ni Ni(N03)2-6H20 Imersão e impregnação D Co Co(N03)2.6H20 Imersão e impregnação E Mo (ΝΗ4)6Μθ7θ.4Η2θ Imersão e impregnação F Cr Cr03 Mistura G W W03 Mistura

Utilizando cada catalisador (B a G) num reactor catalítico de leito fixo, produziu-se xileno sob as mesmas condições do Exemplo 1, a partir da mesma alimentação, tal como utilizada no Ensaio n°3 no Exemplo 1. Os resultados são mostrados na Tabela 5. Nota-se que o catalisador contendo rénio é o mais activo com o teor mínimo.

Tabela 5

Catalisador Metal Teor (% em peso) de metal (como elemento) no catalisador Quantidade (g) de xileno produzido por 100 g de alimentação B Re 0,15 34 C Ni 0,40 30 D Co 0,40 26 E Mo 0,40 32 F Cr 0,40 28 G W 0,24 22 7 86 153

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Exemplo 5

Prepararam-se três catalisadores, contendo cada um uma quantidade diferente de rénio, do mesmo modo que no Exemplo 1. Utilizando cada catalisador num reactor catalítico de leito fixo, produziu-se xileno sob as mesmas condições que no Exemplo 1, a partir da mesma alimentação utilizada no Ensaio n°3 no Exemplo 1. Registou-se a taxa de decréscimo no rendimento. Os resultados são mostrados na Tabela 6. Nota-se que o catalisador se toma menos sujeito a deterioração em proporção à quantidade de rénio nele contido.

Tabela 6

Teor (% em peso) de rénio (como elemento) no catalisador Decréscimo no rendimento de xileno (% em peso por dia) 0 (Exemplo comparativo) 1,50 0,01 0,96 0,20 menos de 0,04

Lisboa, ii fiiV. cujI

Por TORAY INDUSTRIES, INC. - O AGENTE OFICIAL -

ENG.' ANTÓNIO JOÀO DA CUNHA FERREIRA A*. Of. Pr. Ind.

Rm 4*5 Fl»ras, 74-4.* ieao Lisboa

Claims (5)

1. 86 153 ΕΡ0 731 071/PT 1/1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para produção de xileno a partir de uma alimentação compreendendo pelo menos um hidrocarboneto (alquilaromático) C9, com a ajuda de um catalisador zeólito de mordenite, capaz de efectuar desproporção, transalquilação e desalquilação, incluindo o referido catalisador pelo menos um metal seleccionado a partir dos Grupos VIB, VHB e VHI, numa quantidade (como teor em elemento) de 0,001-5% em peso do peso total do catalisador total, em que um hidrocarboneto aromático possuindo pelo menos uni grupo etilo está presente na alimentação numa quantidade de 5 a 50% em peso do peso total da alimentação.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o hidrocarboneto aromático possuindo pelo menos um grupo etilo está presente na alimentação numa quantidade de 15 a 50% em peso do peso total da alimentação.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o metal é rénio.
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, em que o zeólito de mordenite contém rénio numa quantidade (como teor em elemento) de 0,02 a 1% em pest) do peso total do catalisador total.
5. 5. Processo de acordo com qualquer reivindicação precedente, que é realizado sob uma pressão de 1-6 MPa e a uma temperatura de 300-550°C, na presença de hidrogénio, e a uma velocidade espacial horária ponderai (WHSV) de 0,1-10/hora. Lisboa, FE». £ϋϋ1 Por TORAY INDUSTRIES, INC.

   ENG.* ANTÔNIO JOAt DA CUNRA FERREIR/ Ας. Of. Pr. Ind. Rua das Flores, 74-4.· 1EQO LI SB® A