Petrochimie - Prepararea Stirenului prin Dehidrogenarea Etilbenzenului

Consideratii generale privind dehidrogenarea etilbenzenului

Reactia de dehidrogenare a etilbenzenului este realizata la temperaturi de 600-700° C, in faza vapori si in prezenta de vapori de apa, pe catalizatori metalici ( oxid de zinc sau oxid de fier ).

C_6 H_5 –〖 C〗_2 H_5 C_6 H_5 – CH = 〖CH〗_2 + H_2 ∆H=28,7 Kcal/mol

∆Z=0 la T=628 ° C

Reactia de dehidrogenare in faza de vapori fiind o reactie endoterma si avand loc cu cresterea numarului de moli este favorizata atat de temperaturi ridicate cat si de presiuni partiale reduse. Industrial acesta ultima conditie este realizata prin diluarea etilbenzenului cu vapori de apa care servesc, deasemeni, pentru regenerarea catalizatorului prin indepartarea depunerilor de carbune.

La temperaturi ridicate sunt favorizate o serie de reactii secundare din care mai importante sunt:

C_6 H_5 – CH = 〖CH〗_2 C_6 H_5 - C ≡ CH + C_6 H_5 -〖 CH〗_2 - 〖CH〗_3

C_6 H_5 -〖 CH〗_2 - 〖CH〗_3 8C + 5H_2

C_6 H_5 -〖 CH〗_2 - 〖CH〗_3 C_6 H_6 + C_2 H_4

C_6 H_5 -〖 CH〗_2 - 〖CH〗_3 + H_2 C_6 H_5 – 〖CH〗_3 + 〖CH〗_4

C_6 H_5 –〖 CH〗_2 – 〖CH〗_3 + H_2 C_6 H_6 + C_2 H_6

8C + 16 H_2 O 5〖CO〗_2 + 16H_2

Se mai formeaza in proportii reduse ( 0,7% ) difeniletan si etilena.

Catalizatorul de dehidrogenare

Initial, s-a folosit drept catalizator un amestec de oxizi metalici a caror compozitie este: 50% ZnO, 10% CaO, 40% Al₂O₃ cu care s-a realizat o selectivitate de 80%. Ulterior s-a utilizat un catalizator autoregenerativ cu compozitia: 77.5% ZnO, 7.5% Al₂O₃, 4.7% CaO, 2.8% K₂SO₄, 2.8 K₂CrO₄ cu care s-a obtinut un randament de 90% si un alt catalizator de oxid de fier cu K₂CO₃ ca promotor cu performante similare. Comozotia acestuia este urmatoarea: 90% Fe₂O₃, 4% Cr₂O₃, 6% K₂CO₃.

Regenerarea catalizatorului se face dupa aproximativ 6 ore de functionare, si consta din trecerea peste cuptorul incalzit la 700° C , de vapori de apa cu debit de 200 ml/h pentru indeparterea substantelor orgnice si apoi trecerea timp de 20 ore a unui curent de aer cu debit de 8 l/h introdus prin bifurcatia de la intrarea reactorului. Regenerarea catalizatorului se considera terminata atunci cand gazele din reactor nu mai contin CO₂. Dupa regenerare se trece din nou cu acelasi debit de 200 ml/h timp de 30 minute pentru indepartatea aerului din reactor.

Schema instalatiei

Instalatia este compusa din:

A – Sistem de alimentare cu etilbenzen si apa, compus dintr-un rezervor A-1 pentru apa si A-6 pentru etilbenzen,pompele P-1 si P-2 pentru alimentarea reactorului. Debitele ppompelor sunt etalonate cu ajutorul biuretelor A-2, respectiv A-7. Reglarea debitului este realizata prin variatia cursei pistonului cu ajutorul surubului de reglaj.