L'invention concerne une amélioration apportée à un procédé de production d'éthylbenzène à partir d'un flux d'éthylène de diluat, un flux renfermant de l'éthylène dérivé d'un procédé de craquage étant dirigé dans une tour de fractionnement d'éthylène, aux fins de séparation de l'éthylène et de l'éthane. Cette amélioration consiste à utiliser le flux d'éthylène de diluat par liquéfaction et séparation d'une partie du flux renfermant de l'éthylène avant que le reste du flux renfermant de l'éthylène soit dirigé dans la tour de fractionnement d'éthylène et/ou par prélèvement d'un flux latéral de la tour de fractionnement d'éthylène; et à diriger le flux d'éthylène de diluat, comme charge, dans un alkylateur aux fins d'alkylation avec du benzène, de manière à produire un éthylbenzène.