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Title:
CATALYST FOR ALKYLATING AROMATIC COMPOUNDS WITH OLEFINS, ALCOHOLS OR POLYALKYLATED AROMATIC COMPOUNDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/049410
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a zeolitic catalyst corresponding to an acid form of zeolite ITQ-7 and/or all their possible intergrowths, a method for preparing said catalyst and the utilization thereof for alkylating aromatic compounds with olefins, alcohols or polyalkylated aromatic compounds. The catalyst and the application referred to in the invention are particularly useful for the production of cumene.

Inventors:
CORMA CANOS AVELINO (ES)
DIAZ CABANAS MARIA JOSE (ES)
MARTINEZ SORIA VICENTE (ES)
PILES SELMA VERONICA (ES)
Application Number:
PCT/ES2000/000491
Publication Date:
July 12, 2001
Filing Date:
December 27, 2000
Export Citation:
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Assignee:
CONSEJO SUPERIOR INVESTIGACION (ES)
UNIV VALENCIA POLITECNICA (ES)
CORMA CANOS AVELINO (ES)
DIAZ CABANAS MARIA JOSE (ES)
MARTINEZ SORIA VICENTE (ES)
PILES SELMA VERONICA (ES)
International Classes:
B01J29/70; B01J29/86; C01B39/12; C07B61/00; C07C2/66; C07C6/12; C07C15/085; (IPC1-7): B01J29/70; C01B39/48; C07C2/66; C07C15/085
Domestic Patent References:
WO2000037360A12000-06-29
WO1999008984A11999-02-25
Foreign References:
EP0940178A11999-09-08
Other References:
CORMA AVELINO ET AL.: "Synthesis, characterization and catalytic activity of a large-pore tridirectional zeolite, H-ITQ-7", ANGEW. CHEM. INT., ED. 2000, vol. 39, no. 13, 3 July 2000 (2000-07-03), pages 2346 - 2349, XP001029060
Attorney, Agent or Firm:
Ungría, López Javier (Avda. Ramón y Cajal 78, Madrid, ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES
1. Un catalizador caracterizado porque es una forma modificada de una zeolita ITQ7 con cationes trivalentes en posiciones de red de la zeolita, de composición en forma anhidra : zMx/nH (1.0x) X02 : Si02 : yY02 donde M es al menos un catión de carga +n seleccionado entre el grupo constituido por Na+, K+, Cs+, Ca2+, Mg2+, Ni2+, Cu2+, Co2+, X es al menos un elemento trivalente, Y es al menos un elemento tetravalente, x tiene un valor entre 0 y 0,50. y esta comprendido entre 0 y 1, z es menor de 0,1, y de composición en forma hidratada : zMx/nH (1.0x) X02 : Si02 : yY02 : wH20 donde M, X, Y,"x","y"y"z"tienen los valores indicados anteriormente.
2. Un catalizador según la reivindicación 1, caracterizado porque el catión trivalente está seleccionado entre Al, B, Ga, Fe y combinaciones de los mismos.
3. Un catalizador según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento tetravalente, es Ge.
4. Un catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque está peletizado.
5. Un catalizador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque antes de haber sido calcinado, el catalizador ha sido sometido a un tratamiento con una solución acuosa de un ácido mineral con un pH entre 0 y 5, preferentemente entre 0 y 1, 5, durante un tiempo entre 10 y 400 minutos, a una temperatura entre 20 y 100°C y con una relación zeolita/solución acuosa entre 0,05 y 1 g. g1, preferentemente entre 0,1 y 0,5 g. g1.
6. Un procedimiento para preparar una forma acida de una zeolita ITQ7 de una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende una primera etapa en la que se prepara una primera solución que contiene una fuente de silicio, hidróxido de 1, 3,3trimetiltriciclo6azonio [3,2,1,4] dodecano en solución acuosa ; una segunda etapa en la que se prepara una segunda solución mediante adición de una fuente de al menos un cation trivalente a la primera solución, una tercera etapa en la que se la segunda solución se agita, se añade una disolución acuosa de HF y se concentra para obtener una mezcla de reacción, una cuarta etapa en la que la mezcla de reacción se calienta en un autoclave a una temperatura entre 100 y 200°C durante un tiempo comprendido entre 2 y 30 días, preferentemente entre 3 y 20 días, hasta obtener un producto de reacción, una quinta etapa en la que el producto de reacción se filtra, se lava y se seca para obtener un sólido, una sexta etapa en la que se elimina materia organic del sólido, una séptima etapa en la que el sólido resultante de la sexta etapa se peletiza para obtener un sólido peletizado, y una octava etapa en la que el sólido peletizado se calcina a una temperatura entre 450 y 700°C.
7. Un procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la fuente de silicio se selecciona entre tetraetilortosilicato, silices amorfas, silices de estructura mesoporosa con orden a larga distancia y silices de estructura mesoporosa sin orden a larga distancia.
8. Un procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la fuente de catión trivalente se selecciona entre alcóxidos de aluminio, alúmina, aluminio metálico, ácido bórico y boratos.
9. Un procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque en la tercera etapa se añaden además materiales zeolíticos seleccionados entre cristales de zeolita ITQ7, e intercrecimientos de zeolita ITQ7 con otros materiales zeolíticos seleccionados entre polimorfos de zeolita Beta y polimorfos de la zeolita ITQ7.
10. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque después de la sexta etapa y antes de la octava etapa, el sólido se somete a un tratamiento con una solución acuosa de un ácido mineral con un pH entre 0 y 5, preferentemente entre 0 y 1,5, durante un tiempo entre 10 y 400 minutos, a una temperatura entre 2C y 100°C y con una relación zeolita/solución acuosa entre 0,05 y 1 g. g1, preferentemente entre 0, 1 y 0,5 g. g1.
11. Un método para usar el catalizador de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en la preparación de compuestos aromáticos alquilados, donde se emplea una cantidad adecuada del catalizador en una alquilación de un compuesto aromatic con un compuesto alquilante seleccionado entre olefinas y alcoholes.
12. Un método según la reivindicación 11, en el que el compuesto aromatic alquilado es cumeno, el compuesto aromatic es benceno y el compuesto alquilante es propileno.
13. Un método según la reivindicación 12, en el que la alquilación se realiza a una temperatura de reacción comprendida entre 60 y 350°C, preferentemente entre 80 y 300°C, una presión entre 1.378 x103 Pa y 6.550 x103 Pa, preferentemente entre 1.378 x103 Pa y 4.136 x103 Pa, una velocidad espacial (WHSV) de reactivos entre 0.2 y 10 horas1, y una relación molar benceno/propileno entre 2 y 20, y preferentemente entre 2 y 15.
14. Un método según la reivindicación 11, en el que la alquilación es una monoalquilación en condiciones de alquilación en las que existe al menos parcialmente fase liquida, en la que se hace reaccionar la olefina con el compuesto aromatic en una relación molar entre 2 y 20 en presencia del catalizador.
15. Un método según la reivindicación 14, en el que la olefina contiene desde 2 hasta 20 átomos de carbono.
16. Un método según la reivindicación 14, en el que el compuesto aromático se selecciona entre bencenos, naftalenos, antracenos, fenantrenos, y derivados sustituidos de los mismos.
17. Un método según la reivindicación 14, en el que el compuesto aromatic es benceno.
18. Un método según la reivindicación 14, en el que el compuesto aromatic se selecciona entre alquil, hidroxil y alcoxibenceno, naftaleno, antraceno y fenantreno.
19. Un método según la reivindicación 11, en el que el compuesto aromático es un compuesto aromático no alquilado, el compuesto donante es un compuesto aromatic polialquilado, y en el que la alquilación comprende transferir al menos un grupo alquilo desde el compuesto aromático polialquilado al compuesto aromatic no alquilado.
20. Un método según la reivindicación 19, en el que el compuesto aromatic polialquilado contiene desde 2 hasta 20 átomos de carbono.
21. Un método según reivindicación 19, en el que el compuesto aromatic polialquilado contiene desde 6 hasta 20 átomos de carbono.
22. Un método según reivindicación 19, en el que el compuesto aromático no alquilado se selecciona entre bencenos, naftalenos, antracenos, fenantrenos, y derivados sustituidos de los mismos.
23. Un método según reivindicación 19, en el que el compuesto aromatic polialquilado es un poliisopropilbenceno y el compuesto aromatic no alquilado es benceno.
Description:
CATALIZADOR PARA ALQUILACION DE COMPUESTOS AROMATICOS CON OLEFINAS, ALCOHOLES O COMPUESTOS AROMÁTICOS POLIALQUILADOS.

CAMPO DE LA TECNICA La presente invención se engloba en el área de la catálisis heterogénea.

ANTECEDENTES El cumeno es un producto de interés comercial que se utiliza como materia prima para la producción de fenol y acetona. Numerosos trabajos han sido desarrollados utilizando catalizadores ácidos. Una referencia general sobre los catalizadores y procesos utilizados se puede encontrar en :"Encyclopedia of Chemical Processing and Design"J. J. McKezta and W. A. Cunningham Editors, V. 14, pp.

33-55 (1982). El proceso de alquilación de benceno con propileno, además de buscar una alta conversión de propileno y una alta selectividad al producto monoalquilado requiere minimizar la cantidad de n-propil benceno (NPB) formada. Esto es debido a que el NPB interfiere en el proceso de oxidación de cumeno para producir fenol y acetona, y consiguientemente se requiere una corriente de cumeno con las minimas impurezas de NPB posibles. Dado que resulta difícil separar cumeno y NPB por métodos convencionales, como por ejemplo destilación, se comprende que el rendimiento a NPB deba ser lo menor posible y en cualquier caso muy bajo, durante la alquilación del benceno con propileno.

Desde el punto de vista de los catalizadores utilizados en este proceso, convencionalmente se ha utilizado ácidos tales como H3PO4, A1C13 y HC1, aunque presentan problemas derivados de corrosión y pérdida de

selectividad por formación de productos polialquilados.

También se han empleado zeolitas como catalizadores de alquilación de aromáticos y, así se describe, por ejemplo, la zeolita ZSM-5 en la patente US 429457 como catalizador de alquilación de benceno con propileno.

Sin embargo, probablemente por el reducido diámetro de sus canales, esta zeolita se muestra poco selectiva para el proceso deseado. Existen también numerosas patentes que describen el uso de Faujasita y Faujasitas modificadas como catalizadores para la producción de cumeno por alquilación de benceno con propileno. Más específicamente, la zeolita Y muestra una buena actividad a temperaturas entre 130 y 180°C con una buena selectividad a los productos deseados.

Sin embargo esta selectividad sufre un fuerte descenso cuando se aumenta la conversión de benceno y es, por tanto, obligatorio trabajar con elevadas relaciones benceno/propileno en la alimentación. Esto conlleva altos costes en el reciclado de benceno. La zeolita Beta ha sido también reivindicada como catalizador de alquilación de benceno con propileno en diversas patentes como por ejemplo : US-4891458, US-5030786, EP-432814, EP-439632, EP- 629599. Esta zeolita produce buenos resultados en actividad y selectividad, pero su comportamiento es mejorable tanto en lo referente a selectividad a NPB, como en lo concerniente a la estabilidad del catalizador.

Se conoce en el estado de la técnica la zeolita denominada ITQ-7, que ha sido descrita en su forma puramente silícica en Angew. Chem. Int. Ed. 38,1997 (1999), y de la que no ha sido descrita actividad catalítica. Esta zeolita, formada por un sistema de poros tridireccional y con anillos de 12 miembros, no es acida y

por tanto no es apta para llevar a cabo reacciones de catálisis acida en su forma silícica.

Por lo tanto existe una necesidad de un catalizador que supere los inconvenientes del estado de la técnica mencionados.

OBJETOS DE LA INVENCIÓN Es un primer objeto de la presente invención proporcionar un catalizador que consiste en una forma modificada acida de una zeolita ITQ-7 con cationes trivalentes en posiciones de red de la zeolita, de composición en forma anhidra : zMx/nH (1.0-x) X02 : Si02 : yY02 donde M es al menos un catión de carga +n seleccionado entre el grupo constituido por Na+, K+, Cs+, Ca2+, Mg2+, Ni2+, Cu2+, Co2+, X es al menos un elemento trivalente, Y es al menos un elemento tetravalente, x tiene un valor entre 0 y 0,50. y esta comprendido entre 0 y 1, z es menor de 0,1, y de composición en forma hidratada : zMx/nH (1.0-x) X02 : Si02 : yY02 : wH20 donde"M","X","Y","x2,"y"y"z"tienen los valores indicados anteriormente.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en primer lugar a un catalizador y su uso en la alquilación de aromáticos con alcoholes, olefinas, y compuestos polialquilados y más específicamente, en la alquilación de benceno con propileno.

Dicho catalizador es una forma modificada acida de una zeolita ITQ-7 con cationes trivalentes en posiciones de red de la zeolita, de composición en forma anhidra : zMx/nH (1.0-x) X02 : Si02 : yY02 donde M es al menos un catión de carga +n seleccionado entre el grupo constituido por Na+, K+, Cs+, Ca2+, Mg2+, Ni2+, Cu2+, Co2+, X es al menos un elemento trivalente, Y es al menos un elemento tetravalente, x tiene un valor entre 0 y 0,50. y está comprendido entre 0 y 1, z es menor de 0,1, y de composición en forma hidratada : zMx/nH (1.0-x) X02 : Si02 : yY02 : wH20 donde"M","X","Y","x","y"y"z"tienen los valores indicados anteriormente.

Se ha observado que la incorporación de elementos trivalentes a la red de la zeolita ITQ-7 posibilitaría su empleo como catalizador ácido.

El catión trivalente que se incorpora es preferentemente Al, B, Ga o Fe, o combinaciones de los mismos y el elemento tetravalente es preferentemente Ge.

Dicho catalizador esta peletizado, y puede de manera opcional haber sido sometido antes de su calcinación final a un tratamiento con una solución acuosa de un ácido

mineral con un pH entre 0 y 5, preferentemente entre 0 y 1,5, durante un tiempo entre 10 y 400 minutos, a una temperatura entre 20 y 100°C y con una relación zeolita/solución acuosa entre 0.05 y 1 g. g-1, preferentemente entre 0,1 y 0,5 g. g-1.

Se ha conseguido de acuerdo con la presente invención preparar dichos catalizadores ácidos con estructura ITQ-7 y, sorprendentemente, se ha encontrado que, cuando se aplican en la alquilación de aromáticos con olefinas, alcoholes o compuestos polialquilados, y más específicamente cuando se utilizan como catalizadores en la alquilación de benceno con propileno resultan ser catalizadores muy activos ; y con una sorprendente baja selectividad para la producción de NPB. Más aún, la selectividad a cumeno puede ser aumentada introduciendo por intercambio iónico en la zeolita ITQ-7 cantidades adecuadas de metales alcalinos, alcalinoterreos o cationes metálicos.

Puede ser también aumentada su selectividad eliminando la acidez superficial mediante la extracción de cationes trivalentes de la red, como por ejemplo Al y/o B mediante un tratamiento con ácidos minerales u otros agentes químicos capaces de extraer dichos elementos. Los catalizadores basados en los tratamientos de intercambio catiónico o"leaching"permiten disminuir la formación de productos polialquilados.

Los catalizadores así formulados con los diluyentes y proporciones que se describen más adelante en la presente memoria se utilizan en las condiciones y sistemas de reacción que se describen más adelante para la alquilación de aromáticos con olefinas, alcoholes, o compuestos polialquilados, y más específicamente para la alquilación de benceno con propileno.

La presente invención tiene como objeto además un procedimiento para preparar dicho catalizador consistente en una forma modificada acida de una zeolita ITQ-7 con cationes trivalentes en posiciones de red de la zeolita, de composición en forma anhidra : zMx/nH (1.0-x) X02 : Si02 : yY02 y de composición en forma hidratada : zMx/nH (1.0-x) X02 : Si02 : yY02 : wH20 donde M, X, Y, x, y y z tienen los valores indicados anteriormente, activo en la alquilación de aromáticos con olefinas o alcoholes, o compuestos polialquilados y más específicamente en la alquilación de benceno con propileno.

Según el procedimiento de la presente invención se obtienen catalizadores zeolíticos ácidos con estructura ITQ-7 introduciendo cationes trivalentes como por ejemplo Al, B, Ga, Fe o mezclas de ellos en posiciones de red de la zeolita.

Dicho procedimiento comprende : una primera etapa en la que se prepara una primera solución que contiene una fuente de silicio e hidróxido de 1, 3,3-trimetiltriciclo-6-azonio [3,2,1,4] dodecano en solución acuosa; una segunda etapa en la que se prepara una segunda solución mediante adición de una fuente de al menos un catión trivalente a la primera solución, una tercera etapa en la que la segunda solución se agita, se añade una disolución acuosa de HF y se concentra (por evaporación) para obtener una mezcla de reacción, una cuarta etapa en la que la mezcla de reacción se calienta en un autoclave a una temperatura entre 100 y 200°C durante un tiempo comprendido entre 2 y 30 días, preferentemente entre 3 y 20 días, hasta obtener un

producto de reacción, una quinta etapa en la que el producto de reacción se filtra, se lava y se seca para obtener un sólido, una sexta etapa en la que se elimina materia organic del sólido, una séptima etapa en la que el sólido resultante de la sexta etapa se peletiza para obtener un sólido peletizado, y una octava etapa en la que el sólido peletizado se calcina a una temperatura entre 450 y 700°C.

El catalizador formado conteniendo o no el orgánico (agente director de estructura), se puede tratar con una disolución acuosa de un ácido mineral, como por ejemplo HN03, H2SO4, H3PO4, HC104 a un pH entre 0 y 1,5, a temperaturas entre 20 y 100°C en un tiempo entre 10 y 400 minutos, según las concentraciones de ácido y la temperatura de tratamiento. La relación zeolita a disolución acuosa de ácido está comprendida entre 0,05 y 1, y preferentemente entre 0,1 y 0,5 en peso.

La fuente de silicio se selecciona entre tetraetilortosilicato, silices amorfas, silices de estructura mesoporosa con orden a larga distancia, y silices de estructura mesoporosa sin orden a larga distancia.

La fuente de catión trivalente se selecciona entre alcóxidos de aluminio, alúmina, aluminio metálico, ácido bórico y boratos.

En la tercera etapa se pueden añadir además junto con la disolución acuosa de HF, cristales de zeolita ITQ-7, o cristales de zeolita intercrecida con otros materiales zeolíticos de estructura relacionada.

Durante la sexta etapa se elimina la materia organic del sólido obtenido por métodos conocidos en la literatura, tal y como por ejemplo : calcinación en presencia de N2 seguida por calcinación en aire, calcinación directa en aire, extracción del orgánico con ácidos minerales u orgánicos, o por un tratamiento con ozono.

Durante la séptima etapa se produce la peletización del sólido siguiendo métodos bien conocidos en la literatura, utilizando un diluyente como por ejemplo Si02 o A1203 o una arcilla, zirconia, óxido de Magnesio o mezcla de éstas, en proporciones zeolita/diluyente entre 20 y 95% y preferentemente entre 40 y 908 en peso.

Después de la sexta etapa y antes de la octava etapa, el sólido se puede someter a un tratamiento con una solución acuosa de un ácido mineral con un pH entre 0 y 5, preferentemente entre 0 y 1,5, durante un tiempo entre 10 y 400 minutos, a una temperatura entre 20 y 100°C y con una relación zeolita/solución acuosa entre 0,05 y 1 g. g-1, preferentemente entre 0,1 y 0,5 g. g-1.

El autoclave es preferentemente un autoclave de acero con funda interna de teflón.

Según la realización preferente del procedimiento descrito, el catalizador resultante, en el que la carga negativa asociada a los elementos trivalentes de red esta compensada por protones, tendría una composición Si02 : xHX02.

En una realización alternativa del procedimiento descrito se puede preparar el catalizador de la presente invención utilizando un material basado en intercrecimientos de zeolita ITQ-7 con otras estructuras relacionadas, es decir siguiendo el procedimiento descrito, pero en lugar de añadir cristales de zeolita ITQ-7 junto

con la disolución de HF en la etapa tercera, se adicionan intercrecimientos de zeolita ITQ-7 con otras estructuras zeolíticas relacionadas. En este caso la composición del catalizador incluye cationes tetravalentes tales como Ge, cationes trivalentes tales como Al, B, Ga, Fe o mezclas de éstos y un cation seleccionado entre Na+, K+, Cs+, Ca2+, Mg2+, Ni2+, Cu2+, Co2+. Los cationes divalentes o trivalentes se introducen por técnicas bien conocidas de intercambio iónico utilizando sales de aquellos, como por ejemplo acetatos, nitratos o cloruros.

La composición de estos catalizadores sería entonces Si02 : x Y02 : y X203 : z M2/nO Donde Y es un elemento tetravalente, X un elemento trivalente y M un catión de carga n+.

La zeolita ITQ-7 raramente se sintetiza como un material puro, sino que generalmente se obtiene como un intercrecimiento de distintas zeolitas, como por ejemplo, sin ser por ello excluyente, un intercrecimiento entre ITQ- 7 y polimorfo C de la zeolita Beta, si bien los polimorfos A, B y cualquier otro de la zeolita Beta o de la zeolita ITQ-7 podrían formar también parte de dichos intercrecimientos.

Estos intercrecimientos podrían formarse, por ejemplo, en el caso de un intercrecimiento de zeolita ITQ-7 con el polimorfo C de la zeolita Beta, por apilamiento de capas que se unen a través de dobles anillos de cuatro miembros en el plano cristalográfico (ab). Una rotación de 90° de una capa permite una perfecta conectividad en el material, de tal forma que una estructura que contenga únicamente capas en una única orientación daría lugar al polimorfo C de la zeolita Beta con un apilamiento..... mientras que capas alternadas giradas 90° unas respecto de

otras daría lugar a la zeolita ITQ-7 con un apilamiento .... ABABAB...... Por lo tanto, puede esperarse que se obtengan distintos tipos de intercrecimientos en los que se obtendrían microdominios de zeolita ITQ-7 o polimorfo C de zeolita Beta, tales como.... AAABABAAAABABAABABABA.....

Otros posibles intercrecimientos pueden darse entre zeolita ITQ-7 y el polimorfo C y los polimorfos A o B de la zeolita Beta, mediante translaciones de 1/3 de alguno de los parámetros a o b de la celda unidad. En este caso es necesario que la interfase entre microdominios de zeolita Beta e ITQ-7 se realice a través de unidades D4R, lo que obliga a que las capas involucradas correspondan a ITQ-7 y polimorfo C de zeolita Beta. Asimismo, podrían describirse otros posibles intercrecimientos constituidos por ITQ-7 y otros materiales zeolíticos relacionados.

Según esta realización alternativa del procedimiento el catalizador formado por el material ácido basado en intercrecimientos de zeolita ITQ-7 con otras estructuras relacionadas, y conteniendo o no el orgánico (agente director de estructura), se puede tratar con una disolución acuosa de un ácido mineral como por ejemplo HN03, H2SO4, H3PO4, HC104 a un pH entre 0 y 1,5, a temperaturas entre 20 y 100°C en un tiempo entre 10 y 400 minutos, según las concentraciones de ácido y la temperatura de tratamiento.

La relación zeolita a disolución acuosa de ácido está comprendida entre 0,05 y 1, y preferentemente entre 0,1 y 0,5 en peso.

Los catalizadores obtenidos en la presente invención y de acuerdo con el procedimiento descrito con los diluyentes y proporciones que se detallan más adelante, se utilizan en las condiciones y sistemas de reacción que se describen a continuación para la alquilación de aromáticos con

olefinas, alcoholes o compuestos polialquilados y más específicamente para la alquilación de benceno con propileno.

La presente invención tiene como objeto adicional un método de uso de los catalizadores zeolíticos con estructura ITQ-7 descritos, y preparados según el procedimiento descrito, en la preparación de compuestos aromáticos alquilados, donde se emplea una cantidad adecuada del catalizador junto con un compuesto seleccionado entre olefinas y alcoholes.

Dicha alquilación se realiza preferentemente a una temperatura de reacción comprendida entre 60 y 350°C, preferentemente entre 80 y 300°C, una presión entre 1.378 x 103 Pa y 6.550 x 103 Pa, preferentemente entre 1.378 x 103 Pa y 4.136 x103 Pa, una velocidad espacial (WHSV) de reactivos entre 0,2 y 10 horas-1, y una relación molar benceno/propileno entre 2 y 20, y preferentemente entre 2 y 15.

En una realización preferida del presente método la reacción de alquilación es una monoalquilación en condiciones de alquilación en las que existe al menos parcialmente fase liquida, y en la que se hace reaccionar una olefina con el compuesto aromatic en una relación molar entre 2 y 20 en presencia del catalizador. De manera preferida la olefina contiene desde 2 hasta 20 átomos de carbono.

El compuesto aromatic que se alquila se selecciona preferentemente entre bencenos, naftalenos, antracenos, fenantrenos, y derivados sustituidos de los mismos. De manera preferida el compuesto aromático se selecciona entre alquil-, hidroxil-y alcoxi-benceno, naftaleno, antraceno y fenantreno, y de forma especialmente preferida el compuesto

aromático es benceno.

El compuesto donante puede ser un compuesto aromático polialquilado, y la alquilación comprenderá entonces transferir al menos un grupo alquilo desde el compuesto aromático polialquilado al compuesto aromático no alquilado. Dicho compuesto aromático polialquilado contiene desde 2 hasta 20 átomos de carbono, preferentemente contiene desde 6 hasta 20 átomos de carbono.

El compuesto aromático no alquilado se selecciona entre bencenos, naftalenos, antracenos, fenantrenos, y derivados sustituidos de los mismos.

El compuesto aromatic polialquilado es preferentemente un poliisopropilbenceno y el compuesto aromatic no alquilado es benceno.

De manera preferida el compuesto aromatic alquilado que se prepara es cumeno, el compuesto aromático es benceno y el compuesto alquilante es propileno. De modo particular, las condiciones preferidas para la reacción de alquilación del benceno con propileno son : temperatura de reacción entre 80 y 300 °C, relación molar benceno/propileno de 2 a 15, presión de trabajo entre 1,4 y 4.1x106 Pa y velocidades espaciales (WHSV) entre 0,5 y 10 horas-1, utilizando un reactor de lecho fijo con alimentación"downflow" (corriente abajo).

Para llevar a cabo el método de alquilación se puede utilizar en una realización preferida un reactor discontinuo, calentando el catalizador, el benceno y el propileno en una autoclave con agitación a temperaturas entre 60 y 350°C, y preferentemente entre 80 y 300°C, y a una presión suficiente para mantener, al menos parcialmente, una fase liquida. La presión está en un

intervalo entre 1,4x106 y 7,0x106 Pa, y preferentemente entre 1,4x106 y 4,1x106 Pa, pero ésta sólo sirve para asegurar por lo menos parcialmente, la reacción en fase liquida. Sin embargo, en la utilización de este catalizador se prefiere un sistema que funciona en continuo, utilizando un reactor de lecho fijo que opera en régimen"up" (corriente arriba) o"downflow", o utilizando un reactor de lecho móvil en el que el catalizador e hicrocarburos funcionan en co-o en contra-corriente. En el método de alquilación para obtener cumeno la relación molar benceno/propileno en la alimentación puede variar entre 2 y 20, y preferiblemente entre 2 y 15. El calor de reacción puede ser controlado alimentando parafinas no reactivas a diferentes puntos del lecho catalítico. La velocidad espacial (WHSV) de los reactivos esta comprendida entre 0,2 y 150 horas-1 y preferentemente entre 0,5 y 10 horas-1.

A continuación se describen una serie de ejemplos ilustrativos sobre la preparación del catalizador y su utilización en la alquilación de aromáticos con olefinas y alcoholes, ilustrados a través de la alquilación de benceno con propileno.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra el difractograma de un sólido obtenido según la presente invención con una relación Si/B = 50.

La Figura 2 muestra un difractograma de rayos X de polvo de un catalizador según la presente invención preparado con adición de cristales de zeolita ITQ-7.

La Figura 3 muestra los resultados de propileno convertido según el método de uso de los catalizadores de la invención.

EJEMPLOS Ejemplo 1A El presente ejemplo ilustra la preparación de B-ITQ-7.

Se hidrolizan 13,46 g de tetraetilortosilicato (TEOS) en 31,98 g de una disolución de hidróxido de 1,3,3- trimetiltriciclo-6-azonio- [3, 2,1,4] dodecano con una concentración de 0,99 moles por 1000 g de disolución. Se adicionan 0,08 g de H3BO3. Se agita la mezcla y se deja evaporar. Una vez eliminado todo el etanol formado, se añade 1, 34 g de HF (48.1 % en peso) y 0,20 g de cristales de zeolita ITQ-7 suspendidos en 2 g de agua. Se deja evaporar hasta que la composición de la mezcla es : Si02 : 0.01 B203 : 0.50 QOH : 0.50 HF : 3 H20 donde QOH es hidróxido de 1, 3,3-trimetiltriciclo-6-azonio- [3,2,1,4] dodecano.

El polvo resultante se introduce en un autoclave de acero con una funda interna de teflón y se mantiene a 150°C en rotación (60 rpm) durante 7 días. El contenido del autoclave se filtra, se lava con agua destilada y se seca a 100°C. El sólido obtenido es B-ITQ-7 de relación Si/B = 50.

Ejemplo 1B El presente ejemplo ilustra la preparación de un material ácido basado en intercrecimientos de zeolita ITQ-7 con un relativamente pequeño grado de desorden estructural conteniendo Boro en su estructura.

Se hidrolizan 41, 60 g de tetraetilortosilicato (TEOS) en 133,13 g de una disolución de hidróxido de 1,3,3- trimetiltriciclo-6-azonio- [3, 2,1,4] dodecano con una concentración de 0, 75 moles por 1000 g de disolución en la que previamente se han disuelto 0,25 g de H3BO3. Se agita

la mezcla y se deja evaporar. Una vez eliminado todo el etanol formado, se añade 4,15 g de HF (48,1 % en peso) y 0,60 g de cristales de zeolita ITQ-7 intercrecida puramente silícea suspendidos en 5 g de agua. Se deja evaporar hasta que la composición de la mezcla es : Si02 : 0,01 B203 : 0,50 QOH : 0,50 HF : 3 H20 donde QOH es hidróxido de 1, 3,3-trimetiltriciclo-6-azonio- [3,2,1,4] dodecano.

El polvo resultante se introduce en un autoclave de acero con una funda interna de teflón y se mantiene a 150°C en rotación (60 rpm) durante 11 días. El contenido del autoclave se filtra, se lava con agua destilada y se seca a 100°C. El sólido obtenido presenta una relación Si/B = 50 cuyo difractograma se muestra en la figura 1.

Ejemplo 2 : Este ejemplo muestra la síntesis de B-ITQ-7 con un relativamente alto grado de desorden estructural. Se obtiene una zeolita ITQ-7 modificada, B-ITQ-7, de relación Si/B = 25.

Se hidrolizan 10,40 g de tetraetilortosilicato (TEOS) en 23,55 g de una disolución de hidróxido de 1,3,3- trimetiltriciclo-6-azonio- [3, 2,1,4] dodecano de 1,06 moles por 1000 g de disolución. Se añaden 0,12 g de H3BO3. y se agita la mezcla dejando evaporar el etanol formado y parte del agua. Se añade 1,04 g de HF (48,1 % en peso) y 0,15 g de cristales de zeolita ITQ-7 suspendidos en 2,55 g de agua. Se sigue evaporando hasta tener 12,04 g de gel.

Se calienta a 150°C en agitación (60 rpm) durante 13 días. El sólido obtenido al filtrar, lavar y secar a 100°C es B-ITQ-7 con un elevado desorden estructural. En la figura 2 se muestra su difractograma de rayos X de polvo.

Ejemplo 3 : El presente ejemplo ilustra la sustitución de B por Al en las muestras obtenidas en los ejemplos 1A, 1B y 2.

El material se calcina en aire a 580°C durante 3 horas con el fin de eliminar la materia organic ocluida en el interior de los poros. Sobre 0,8 g de zeolita calcinada se adicionan 40 ml de una disolución de Al (N03) 3-9H20 al 3,5 % en peso, y se mantiene a 100°C durante 24 horas.

Posteriormente se filtra, se lava hasta pH neutro y se seca a 100°C.

Ejemplo 4 : El presente ejemplo ilustra la utilización de un material preparado según el ejemplo 3 como catalizador en alquilación de benceno con propileno.

Una muestra de relación Si/Al = 60, preparada según el ejemplo 3, se pastilló, seleccionando el tamaño de partícula entre 0,25 y 0,42 mm, para llevar a cabo la reacción. La zeolita (0,55 g) se diluyó con carburo de silicio (0,59-0,84 mm) en una relación SiC/zeolita de 5 en peso. El catalizador diluido se introdujo en un reactor tubular de acero de 1 cm de diámetro, y se pasaron 100 mL. min-1 en condiciones estándar de N2 a 150°C durante 1,5 horas. A continuación, se baja la temperatura hasta 20°C y se interrumpe el flujo de N2. En este punto se alimenta benceno (750 uL. min-1) y se sube la presión hasta 35x105 Pa. Cuando la presión es de 10x105 Pa, se sube la temperatura desde 20°C hasta la temperatura de reacción (200°C). Una vez alcanzada la presión de 35x105 Pa, se comienza a alimentar el propileno (75,5 uL. min-1), siendo pues la relación molar benceno/propileno de 6,8.

Los resultados de propileno convertido utilizando en este ejemplo material preparado según el ejemplo 1A se presentan en la Figura 3. La distribución de productos a 94 y 337 minutos de tiempo de reacción se da en la Tabla 1A.

Tabla 1A : Conversión y selectividad en la alquilación de benceno con propileno a 200°C, B/P= 6,8 mol. mol-1, WHSV prop = 5, 9 h-1, P = 35x105 Pa. ITQ-7 de relación Si/Al = 60. Tiempo Conversión Selectividad referida a propileno reacción (%) (%) (min) cumeno DIPB NPB Otros 94 82, 6 92, 40 7, 10 0, 04 0, 64 337 92, 2 91, 50 7, 90 0, 03 0, 57 En este ejemplo se puede observar valores muy bajos de NPB y diisopropilbenceno (DIPB), alrededor de la mitad de los obtenidos con una zeolita Beta de la misma relación Si/Al trabajando en las mismas condiciones de reacción.

Los resultados de propileno convertido utilizando en este ejemplo material preparado según el ejemplo 1B se muestran mediante la distribución de productos a 52 y 202 minutos de tiempo de reacción que se da en la Tabla 1B.

Tabla 1B : Conversion y selectividad en la alquilación de benceno con propileno a 200°C, B/P= 6,8 mol. mol-1, WHSV prop = 5, 9 h-1, P = 35x105 Pa. ITQ-7 de relación Si/Al = 60. Tiempo Conversión Selectividad referida a propileno (%) reacción (%) Cumeno DIPB NPB Otros (min) 52 75, 0 88, 30 11, 36 0, 02 0, 32 202 86, 6 86, 15 13, 46 0, 03 0, 37

Ejemplo 5 : El presente ejemplo muestra la influencia de la temperatura de reacción (175°C) sobre la conversion y selectividad para la alquilación de benceno con propileno utilizando el mismo catalizador, siendo el resto de las condiciones de reacción las mismas que en el ejemplo 4.

Los resultados de conversión con el tiempo de reacción se presentan en la Tabla 2.

Tabla 2 : Conversión y selectividad en la alquilación de benceno con propileno a 175°C, B/P= 6,8 mol. mol-1, WHSV prop = 5,9 h-1, P = 35x105 Pa. Peso de zeolita 0,55 g. Tiempo Conversión Selectividad referida a propileno reacción (%) (%) (min) cumeno DIPB NPB Otros 52 75, 0 88, 30 11, 36 0, 02 0, 32 202 86, 6 86, 15 13, 46 0, 03 0, 37 Ejemplo 6 : En este ejemplo se muestra la influencia de la relación benceno/propileno utilizando como catalizador el material basado en intercrecimientos de zeolita ITQ-7 con otras estructuras relacionadas del ejemplo 4. Las condiciones de reacción son las mismas que en el ejemplo

4, excepto que la relación benceno a propileno es de 3,4 mol. mol-1, y la WHSV que fue de 11,8 h-1.

Los resultados de conversión con el tiempo de reacción se presentan en la Tabla 3.

Tabla 3 : Conversión y selectividad en la alquilación de benceno con propileno a 200°C, B/P= 3,4 mol. mol-1, WHSV prop = 11,8 h-1, P = 35x105 Pa. Peso de zeolita 0,54 g. Tiempo Conversión Selectividad (%) reacción (%) cumeno DIPB NPB Otros (min) 57 81, 1 77, 57 21, 92 0, 05 0, 45