Direct dehydrogenation of ethylbenz

Direct dehydrogenation of ethylbenzene to styrene accounts for 85 % of commercial production. The reaction
is carried out in the vapor phase with steam over a catalyst consisting primarily of iron oxide. The
reaction is endothermic, and can be accomplished either adiabatically or isothermally. Both methods are
used in practice.
The major reaction is the reversible, endothermic conversion of ethylbenzene to styrene and hydrogen:
C6H5CH2CH3 C6H5CH=CH2 + H2 ΔH (600 °C) = 124.9 kJ/mol
This reaction proceeds thermally with low yield and catalytically with high yield. As it is a reversible gasphase
reaction producing 2 mol of product from 1 mol of starting material, low pressure favors the forward
reaction.
Competing thermal reactions degrade ethylbenzene to benzene, and also to carbon:
C6H5CH2CH3 C6H6 + C2H4 ΔH = 101.8 kJ/mol
C6H5CH2CH3 8 C + 5 H2 ΔH = 1.72 kJ/mol
Styrene also reacts catalytically to toluene:
C6H5CH2CH3 + H2 C6H5CH3 + CH4 ΔH = – 64.5 kJ/mol
The problem with carbon production is that carbon is a catalyst poison. When potassium is incorporated
into the iron oxide catalyst, the catalyst becomes self-cleaning (through enhancement of the reaction of
carbon with steam to give carbon dioxide, which is removed in the reactor vent gas).
C + 2 H2O CO2 + 2 H2 ΔH = 99.6 kJ/mol
Typical operating conditions in commercial reactors are ca. 620 °C and as low a pressure as practicable.
The overall yield depends on the relative amounts of catalytic conversion to styrene and thermal cracking
to byproducts. At equilibrium under typical conditions, the reversible reaction results in about 80 % conversion
of ethylbenzene. However, the time and temperature necessary to achieve equilibrium give rise to
excessive thermal cracking and reduced yield, so most commercial units operate at conversion levels of
50 – 70 wt %, with yields of 88 – 95 mol %.
Dehydrogenation of ethylbenzene is carried out in the presence of steam, which has a threefold role:
1) It lowers the partial pressure of ethylbenzene, shifting the equilibrium toward styrene and minimizing
the loss to thermal cracking
2) It supplies the necessary heat of reaction
3) It cleans the catalyst by reacting with carbon to produce carbon dioxide and hydrogen.
Many catalysts have been described for this reaction. One catalyst – Shell 105, also used in this experiment
– dominated the market for many years, and was the first to include potassium as a promoter for the
water-gas reaction. This catalyst is typically 84.3 % iron as Fe2O3 , 2.4 % chromium as Cr2O3 , and 13.3 %
potassium as K2CO3 . It has good physical properties and good activity, and it gives fair yields.
In recent years, the situation has become more complex. The market has become more competitive, causing
manufacturers to seek new catalysts that produce higher yields without compromising activity or
physical properties, or catalysts that meet specific requirements. A catalyst life of ca. two years is
claimed.
2.2.2 Adiabatic Dehydrogenation
Over 75 % of all operating styrene plants carry out the dehydrogenation reaction adiabatically in multiple
reactors or reactor beds operated in series (Fig. (1)). The necessary heat of reaction is applied at the inlet
to each stage, either by injection of superheated steam or by indirect heat transfer.
Fresh ethylbenzene feed is mixed with recycled ethylbenzene and vaporized. Dilution steam must be
added to prevent the ethylbenzene from forming coke. This stream is further heated by heat exchange, superheated
steam is

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ไฮโดรจีเนโดยตรงของเอทิลเบนซีนสไตรีนไปยังบัญชีสำหรับ 85% ของการผลิตในเชิงพาณิชย์ ปฏิกิริยาที่
จะดำเนินการในขั้นตอนการไอด้วยไอน้ำผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาส่วนใหญ่ประกอบด้วยเหล็กออกไซด์
ปฏิกิริยาดูดความร้อนและสามารถทำได้ทั้ง adiabatically หรือ isothermally ทั้งสองวิธีจะ
ใช้ในการปฏิบัติ.
ปฏิกิริยาที่สำคัญคือพลิกกลับได้, แปลงดูดความร้อนของเอทิลเบนซีนจะสไตรีนและไฮโดรเจน:
C6H5CH2CH3 C6H5CH = CH2 + H2 ΔH (600 ° C) = 124.9 กิโลจูล / mol
ปฏิกิริยานี้ดำเนินการด้วยความร้อนที่มีอัตราผลตอบแทนที่ต่ำและการเร่งปฏิกิริยาด้วย ให้ผลตอบแทนสูง มันเป็น gasphase พลิกกลับ
ปฏิกิริยาการผลิต 2 mol ของผลิตภัณฑ์จาก 1 mol ของการเริ่มต้นวัสดุ, ความดันต่ำบุญไปข้างหน้า
ปฏิกิริยา.
การแข่งขันปฏิกิริยาความร้อนลด ethylbenzene เพื่อเบนซินและยังคาร์บอน:
C6H5CH2CH3 C6H6 + C2H4 ΔH = 101.8 กิโลจูล / โมล
C6H5CH2CH3 8 C + 5 H2 ΔH = 1.72 กิโลจูล / โมล
สไตรีนยังตอบสนองแบบเร่งปฏิกิริยาโทลูอีน:
C6H5CH2CH3 + H2 C6H5CH3 + CH4 ΔH = - 64.5 กิโลจูล / โมล
มีปัญหากับการผลิตคาร์บอนคือว่าคาร์บอนเป็นพิษตัวเร่งปฏิกิริยา เมื่อโพแทสเซียมเป็นนิติบุคคลที่จัดตั้ง
เข้าไปในเหล็กออกไซด์ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาจะทำความสะอาดด้วยตนเอง (ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพของการเกิดปฏิกิริยาของ
คาร์บอนที่มีไอน้ำเพื่อให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งจะถูกลบออกก๊าซปฏิกรณ์ระบาย).
C + 2 H2O CO2 + 2 H2 ΔH = 99.6 kJ / mol
สภาพการใช้งานทั่วไปในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เชิงพาณิชย์แคลิฟอร์เนีย 620 องศาเซลเซียสและต่ำความดันที่ทำได้.
อัตราผลตอบแทนโดยรวมขึ้นอยู่กับจำนวนเงินที่ญาติของการแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาในการสไตรีนและความร้อนแตก
เพื่อผลพลอยได้ ที่สมดุลภายใต้เงื่อนไขทั่วไปปฏิกิริยาย้อนกลับได้ผลในการแปลงประมาณ 80%
ของเอทิลเบนซีน อย่างไรก็ตามเวลาและอุณหภูมิจำเป็นเพื่อให้บรรลุความสมดุลก่อให้เกิด
การแตกความร้อนมากเกินไปและอัตราผลตอบแทนที่ลดลงเพื่อให้หน่วยงานในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ทำงานในระดับแปลง
50-70 WT% โดยมีอัตราผลตอบแทนของ 88 -. 95 mol%
Dehydrogenation ของเอทิลเบนซีนจะดำเนินการ ในการปรากฏตัวของไอน้ำซึ่งมีบทบาทไตรสิกขา:
1) ลดความดันบางส่วนของ ethylbenzene ขยับสมดุลที่มีต่อสไตรีนและลด
การสูญเสียต่อการแตกความร้อน
2) มันเครื่องความร้อนที่จำเป็นของการเกิดปฏิกิริยา
3) มันทำความสะอาดตัวเร่งปฏิกิริยาโดย ปฏิกิริยากับคาร์บอนในการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจน.
ตัวเร่งปฏิกิริยาหลายคนได้รับการอธิบายสำหรับปฏิกิริยานี้ หนึ่งตัวเร่งปฏิกิริยา - เชลล์ 105 นอกจากนี้ยังใช้ในการทดลองนี้
- ครอบงำตลาดเป็นเวลาหลายปีที่ผ่านมาและเป็นครั้งแรกที่จะรวมถึงโพแทสเซียมเป็นโปรโมเตอร์สำหรับการ
เกิดปฏิกิริยาน้ำก๊าซ ตัวเร่งปฏิกิริยานี้เป็นปกติ 84.3% เหล็ก Fe2O3 2.4% โครเมียมเป็น Cr2O3 และ 13.3%
โพแทสเซียมเป็น K2CO3 มันมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีและกิจกรรมที่ดีและมันจะช่วยให้อัตราผลตอบแทนที่เป็นธรรม.
ในปีที่ผ่านมาสถานการณ์มีความซับซ้อนมากขึ้น ตลาดมีการแข่งขันมากขึ้นกลายเป็นสาเหตุที่ทำให้
ผู้ผลิตที่จะแสวงหาตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ที่ผลผลิตที่สูงขึ้นโดยไม่สูญเสียกิจกรรมหรือ
คุณสมบัติทางกายภาพหรือตัวเร่งปฏิกิริยาที่ตอบสนองความต้องการที่เฉพาะเจาะจง ชีวิตตัวเร่งปฏิกิริยาของแคลิฟอร์เนีย สองปีที่ผ่านมามีการ
อ้างว่า.
2.2.2 Adiabatic Dehydrogenation
กว่า 75% ของพืชสไตรีนปฏิบัติการดำเนินการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรจีเน adiabatically ในหลาย
เครื่องปฏิกรณ์หรือเตียงเครื่องปฏิกรณ์ดำเนินการในซีรีส์ (รูป. (1)) ความร้อนที่จำเป็นของการเกิดปฏิกิริยาถูกนำไปใช้ในทางเข้า
การแต่ละขั้นตอนไม่ว่าจะโดยการฉีดไอน้ำร้อนยวดยิ่งหรือโดยการถ่ายโอนความร้อนโดยอ้อม.
ฟีดเอทิลเบนซีนสดผสมกับ ethylbenzene รีไซเคิลและระเหย อบไอน้ำเจือจางจะต้อง
เพิ่มเพื่อป้องกันไม่ให้เอทิลเบนซีนจากการขึ้นรูปโค้ก กระแสนี้จะมีความร้อนต่อไปโดยการแลกเปลี่ยนความร้อน, ร้อน
ไอน้ำ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

โดยปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชั่นของเบนซีนสไตรีนสำหรับบัญชี 85% ของการผลิตเชิงพาณิชย์ ปฏิกิริยาจะดำเนินการในเฟสด้วยไอน้ำบนตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดประกอบด้วยหลักของเหล็กออกไซด์ ที่ปฏิกิริยาดูดความร้อน และสามารถมาได้ทั้ง adiabatically หรือ isothermally . ทั้งสองวิธีคือที่ใช้ในการปฏิบัติงานปฏิกิริยาที่สำคัญ คือ การเปลี่ยนแปลงของการดูดกลับ , เบนซีนสไตรีนและไฮโดรเจน :c6h5ch2ch3 c6h5ch = C + H2 Δ H ( 600 ° C ) = 124.9 กิโลจูล / โมลปฏิกิริยานี้เงินที่มีผลผลิตต่ำ และได้รับ catalytically ที่มีผลผลิตสูง เป็น gasphase ย้อนกลับได้ปฏิกิริยาการผลิต 2 โมลของผลิตภัณฑ์จาก 1 โมลของวัสดุเริ่มต้น ความดันต่ำ สนับสนุนไปข้างหน้าปฏิกิริยาปฏิกิริยาความร้อนลดการแข่งขันเอธิลเบนซินและคาร์บอน :c6h5ch2ch3 c6h6 + c2h4 Δ H = 101.8 kJ / molc6h5ch2ch3 8 C + 5 H2 Δ H = 1.72 kJ / molสไตรีนยังตอบสนอง catalytically ในโทลูอีน :c6h5ch2ch3 + H2 c6h5ch3 + ร่างΔ H = ( 64.5 กิโลจูล / โมลปัญหากับการผลิตคาร์บอนคาร์บอนตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นยาพิษ เมื่อโพแทสเซียมเป็นส่วนประกอบเป็นเหล็กออกไซด์ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาจะกลายเป็นความสะอาด - ( ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยาของคาร์บอนด้วยไอน้ำให้คาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะถูกลบออกในเครื่องปฏิกรณ์ระบายก๊าซ )C + 2 H2O + CO2 2 H2 Δ H = ติ kJ / molทั่วไปเงื่อนไขในเครื่องปฏิกรณ์เชิงพาณิชย์ประมาณ 620 ° C และเป็นระดับแรงดันที่ใช้งาน .ผลผลิตโดยรวมขึ้นอยู่กับปริมาณสัมพัทธ์ของการแปลงสไตรีนและความร้อนแตกกับผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการ ที่สมดุลภายใต้เงื่อนไขทั่วไป , ปฏิกิริยาย้อนกลับได้ผลประมาณ 80% การแปลงของโลหะ . อย่างไรก็ตาม เวลาและอุณหภูมิที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุความสมดุลให้ขึ้นการลดความร้อนมากเกินไปและผลผลิต ดังนั้นหน่วยเชิงพาณิชย์มากที่สุด งานที่เปลี่ยนระดับ50 – 70 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก กับผลผลิตของ 88 และ 95 โมล %ปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชั่นของเบนซีนจะดําเนินการในการแสดงตนของไอน้ำ ซึ่งมีบทบาทเป็นสามเท่า :1 ) มันลดความดันบางส่วนของโลหะเปลี่ยนสมดุลและลดต่อสไตรีนการสูญเสียความร้อนแตก2 ) เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นของปฏิกิริยาความร้อน3 ) ล้างตัวเร่งปฏิกิริยาโดยทำปฏิกิริยากับคาร์บอนในการผลิตคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจนมากมายและได้รับ อธิบายปฏิกิริยานี้ หนึ่งตัว–กะลา 105 , ใช้ในการทดลองนี้- dominated ตลาดเป็นเวลาหลายปีและเป็นครั้งแรกเพื่อรวมโพแทสเซียมเป็นผู้สนับสนุนสำหรับปฏิกิริยาก๊าซน้ำ ตัวนี้โดยปกติจะเป็น 84.3 % เหล็ก Fe2O3 , 2.4 % โครเมียมเป็นร้อยละ 13.3 Cr2O3 , และโพแทสเซียมเป็น K2CO3 . มันมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีและกิจกรรมที่ดี และมันให้ยุติธรรม ผลผลิตใน ปี ล่าสุด สถานการณ์ได้กลายเป็นความซับซ้อนมากขึ้น ตลาดได้กลายเป็นที่แข่งขันได้มากขึ้น ก่อให้เกิดผู้ผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ที่ผลิตเพื่อแสวงหาผลตอบแทนที่สูงขึ้นโดยไม่มีกิจกรรมหรือคุณสมบัติทางกายภาพ หรือตัวเร่งปฏิกิริยาที่ตอบสนองความต้องการที่เฉพาะเจาะจง ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวิตประมาณสองปีอ้างว่า2.2.2 การแอเดียแบติกกว่า 75% ของปฏิบัติการสไตรีนพืชดําเนินการ adiabatically หลายปฏิกิริยาเครื่องปฏิกรณ์ปฏิกรณ์หรือเตียงผ่าตัดในชุด ( รูปที่ 1 ) ความร้อนที่จำเป็นของปฏิกิริยาที่ใช้ ที่ปากน้ำในแต่ละขั้นตอนด้วย โดยการฉีดไอน้ำร้อนยวดยิ่งความร้อนทางอ้อมหรือโดยการโอนให้อาหารสดผสมกับเอธิลเบนซีนรีไซเคิลและระเบิด ไอน้ำเจือจางต้องเพิ่มเพื่อป้องกันโลหะจากการสร้างโค้ก กระแสนี้ต่อไปโดยการอุ่นแลกเปลี่ยนความร้อนยวดยิ่งไอน้ำเป็น