logo
ОХТ-6_new

13.2. Производство стирола дегидрированием этилбензола

О но описывается следующей реакцией:

С 6Н5СН2СН3 С6Н5СН=СН2 + Н2 – 124 кДж/моль. (13.12)

Катализаторами процесса служат многокомпонентные системы на ос­нове оксидов цинка или железа. Еще недавно основным катализато­ром деги­д­рирования этилбензола был стирол-контакт (8 % ZnO, 5 % CaO, 3 % K2CrO4, 5 % K2 СO3, 2 % KOH). В последнее время применяют в основном железооксидные катализаторы. Катализатор К-22 имеет состав, % масс.: Fe2O3 – 55–80; Cr2O3 – 2–2,5; K2CO3 – 15–35. Катализатор К-24 содержит компоненты, % масс.: Fe2O3 – 66–70; Cr2O3 – 7–8; K2CO3 – 19–20; ZnO – 2,4–3,0; К2SiO3 – 2,0–2,6. Значительное содержание K2СO3 в каталитической си­стеме связано с тем, что это вещество способствует дополнительной само­регенерации катализатора за счет конверсии углеродных от­ложений водяным паром. Катализатор К-24 может работать непрерывно в течение двух меся­цев, после чего его регенерируют путем выжигания коксовых отложений воздухом. Общий срок работы катализатора без замены составляет 2 года. Дегидрирование этилбензола протекает с образованием ряда побочных про­дуктов, из которых в наибольших количествах получают бензол и толуол, а также метан и этан. Их образо­вание происходит в результате частичного гид­рокрекинга этилбензола по реакциям:

С6Н5СН2СН3 + Н2 = С6Н6 + С2Н6; (13.13)

С6Н5СН2СН3 + Н2 = С6Н5СН3 +СН4 . (13.14)

Этилбензол дегидрируют в адиабатическом или трубчатом реакторе с введением в него перегретого до 700–750 оС водяного пара, который позво­ляет снижать парциальное давление этилбензола, что благоприятно влияет на смещение равновесия в сторону протекания прямой реакции. Пар играет так­же роль теплоносителя и тормозит побочные реакции. Соотношение этил­бензол : пар = 1:15 (мольное).

Для предотвращения реакций полимеризации процесс ведут при разре­жении 0,4 КПа (при этом температура кипения стирола равна 54 оС). В сис­тему также вводят ингибитор полимеризации (гидрохинон). Выход стирола при этом равен 90 %.

Энергия активации реакции синтеза стирола составляет 152 кДж/моль. По этой причине скорость реакции в большой степени зависит от температу­ры. Лимитирующей стадией процесса является реакция разложения этилбензола. Таким образом, процесс протекает в кинетической области.

Поскольку реакция идет с поглощением тепла, то ее протеканию спо­собствует повышение температуры процесса. Чем ниже давление в системе, тем ниже требуется температура в реакторе. Для катализатора К-22 опти­маль­ная температура равна 600 оС при атмосферном давлении. При данных условиях парциальное давление стирола составляет 10 КПа. Водяной пар, вводимый в процесс для поддержания низкого парциального давления этил­бензола, подают при соотношении к этилбензолу 2,5:1.