DE2544185B2 - Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol - Google Patents
Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von ÄthylbenzolInfo
- Publication number
- DE2544185B2 DE2544185B2 DE2544185A DE2544185A DE2544185B2 DE 2544185 B2 DE2544185 B2 DE 2544185B2 DE 2544185 A DE2544185 A DE 2544185A DE 2544185 A DE2544185 A DE 2544185A DE 2544185 B2 DE2544185 B2 DE 2544185B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- catalyst
- ethylbenzene
- catalysts
- dehydrogenation
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 38
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 title claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 71
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 6
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 241000158147 Sator Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- ALEXXDVDDISNDU-JZYPGELDSA-N cortisol 21-acetate Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(=O)COC(=O)C)(O)[C@@]1(C)C[C@@H]2O ALEXXDVDDISNDU-JZYPGELDSA-N 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/32—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
- C07C5/327—Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
- C07C5/333—Catalytic processes
- C07C5/3332—Catalytic processes with metal oxides or metal sulfides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
größer ist als 0,2 cm-1, wobei
O die geometrische Oberfläche einer Kataly
satorpartikel,
V das geometrische Volumen einer Katalysa
torpartikel und
liooo der dimensionslose Widerstandsbeiwert
bedeuten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der massive teilchenförmige Katalysator
mit sternförmigem Querschnitt 60 bis 70 Gew.-% Eisenoxid, 5 bis 10 Gew.-°/o Aluminiumoxid, 2 bis 5
Gew.-% Calciumoxid, 2 bis 5 Gew.-°/o Zinkoxid, 5 bis 15 Gew.-% Kaliumcarbonat und 5 bis 20 Gew.-%
Kaliumhydroxid enthält.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dehydrierung von Äthylbenzol, bei dem Metalloxid-Katalysatoren
eingesetzt werden, die eine bestimmte Raumform besitzen.
Die katalytische Dehydrierung von Äthylbenzol zu Styrol ist ein technisch im großen Umfang ausgeübtes
Verfahren, da das Styrol wegen seiner Brauchbarkeit bei der Herstellung von Kunststoffen eine beträchtliche
technische Bedeutung erlangt hat. So kann Styrol mit verschiedenen Monomeren mischpolymerisiert werden,
so daß eine Vielzahl von synthetischen Kautschukarten hergestellt werden kann und sich Kunststoffe ergeben,
welche für die Herstellung zahlreicher technischer Gegenstände durch Gießen, Pressen oder Spritzgießen
geeignet sind. Neben seiner Verwendung mit anderen polymerisierbaren Materialien kann Styrol homopolymerisiert
werden, um Polystyrol, eines der am meisten verwendeten synthetischen Kunststoffe, zu erzeugen.
Zur katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol zu Styrol wird bei den technisch ausgeübten Verfahren
üblicherweise Äthylbenzol zusammen mit Wasserdampf bei Temperaturen zwischen 500 und 700°C über ein
Katalysatorbett geleitet. Das Verfahren kann adiabatisch oder isotherm oder in mehreren Stufen nacheinander
erst isotherm und dann adiabatisch ausgeführt werden. Eine ausführliche Beschreibung der üblichen
Verfahren findet sich im KUNSTSTOFF-Handbuch, Band V, Polystyrol, Karl-Hanser-Verlag, Seiten 39 bis
47, sowie in den DE-AS 10 59437, 1 1 69918. 1290 130 und 15 93 372.
Dort ist auch eine Vielzahl von geeigneten Dehydrierungskatalysatoren
beschrieben, die im wesentlichen aus Gemischen verschiedener Metalioxide bestehen.
Die technisch u/iphtiiJStCn Katalysatoren sind dabei auf
Eisenoxid-Basis aufgebaut und enthalten neben Eisenoxid vor allem Chromoxid und Kaliumoxid. Daneben
sind auch solche Katalysatoren auf Basis von Zinkoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Siliciumoxid,
Titandioxid und Ceroxid genannt worden.
Die Katalysatoren werden im allgemeinen in Form von gepreßten zylindrischen Strängen oder Tabletten,
Kugeln oder Pellets verwendet, die als Bindemittel Silikate und Aluminate enthalten können. Die Katalysatorpartikel
sind einheitlich strukturiert; sie sind porös und haben eine innere Oberfläche von mehr als 2 m2/g,
im allgemeinen etwa 5 m2/g, gemessen nach BET (Brunauer, Emmet, Teller, Journal of American Chemical
Society 60 (1938), Seite 309).
Für die Teilchengröße dieser Katalysatorpartikel wird dabei im allgemeinen ein Bereich von etwa 1,5 bis
19 mm angegeben, wobei bei der isotherm beschriebenen Dehydrierung von Äthylbenzol im Röhrenofen
wegen des hohen Druckverlustes in den Röhren die Partikeigröße des Katalysators normalerweise zwischen
5 und 10 mm betragen muß, während bei der adiabatischen Verfahrensweise im Schacht- oder Radialstromofen
je nach Konstruktion Katalysatorpartikel mit einem Durchmesser im allgemeinen zwischen 3 und
5 mm eingesetzt werden. In der DE-AS 11 43 510 ist ein
Verfahren zur Dehydrierung von Äthylbenzol unter Verwendung eines Katalysators mit einer Korngröße
kleiner als 1,5 mm beschrieben, wodurch höhere Ausbeuten erzielt werden sollen. Der Zusammenhang
jo zwischen Größe der Katalysatorpartikel und Wirksamkeit
des Katalysators bei der Dehydrierung von Äthylbenzol wird auch in Catalysis Revies, 8 (1973)
Seiten 295/296 diskutiert. Jedoch sind in technischen Anlagen bislang Katalysatoren mit einer Partikelgröße
ü unter 3 mm wegen des hohen Druckverlustes nicht eingesetzt worden.
Neben der erwünschten Dehydrierung von Äthylbenzol zu Styrol finden Nebenreaktionen statt, bei denen
unter anderem Benzol und Toluol gebildet werden.
Dadurch wird die Ausbeute an Styrol verringert. Durch ein Absenken der Temperatur lcönnen zwar die
Nebenreaktionen zurückgedrängt werden, dadurch sinkt jedoch auch die Reaktionsgeschwindigkeit und
damit die Raum-Zeit-Ausbeute an Styrol. Dis bisher
4r) eingesetzten Katalysatoren zeigen noch keine maximale
Aktivität und Selektivität bei der Reaktion.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol
zu schaffen, bei dem eine wesentliche Verbesse-
w rung der Selektivität und der Aktivität des Dehydrierungskatalysators
gegeben ist und erhöhte Styrolausbeuten praktisch ohne Veränderung der üblichen Reaktoren erhältlich sind.
Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden
Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden
>> kann, wenn man in dem Verfahren Katalysatorpartikel
mit einer ganz bestimmten Raumform einsetzt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von Styrol gemäß
Anspruch 1.
W) Das erfindungsgemäße Dehydrierungsverfahren kann in den bekannten, verschiedenartigen technischen
Ausgestaltungen, wie sie in den oben zitierten Druckschriften ausführlich beschrieben sind, durchgeführt
werden. Das Verfahren wird bevorzugt kortinu-
hri ierlich betrieben. Die Katalysatorkammern oder -reaktoren
können adiabatisch oder isotherm betrieben werden. Die Reaktion kann in einstufigen Reaktoren
oder in mehrstufig in Reihe pesrhalleten Reaktoren
ausgeführt werden. Die Dehydrierung findet normalerweise bei Reaktionstemperaturen im Bereich von 500
bis 7000C statt Es wird bei möglichst niedrigem Druck
und im wesentlichen bei Atmosphärendruck gearbeitet Da die Reaktion unter Volumenvermehrung abläuft
wird das Reaktionsgleichgewicht durch Anwendung niedrigen Druckes in Richtung der Styrolbildung
verschoben. Es sind deshalb auch Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen die Reaktion im Vakuum
durchgeführt wird, wofür der trfindungsgemäße Katalysator besonders geeignet ist
Das molare Verhältnis von Wasserdampf zu Äthylbenzol liegt bei den isothermen Verfahren in der Regel
zwischen 4 :1 und 10 :1, vorzugsweise bei 6 :1; bei den
adiabatischen Verfahren liegt es zwischen 8 :1 und 30 : !,vorzugsweisebei 15 :1.
Als Katalysator verwendt man Gemische metallischer Oxide, wie sie beispielsweise aus den oben
zitierten Druckschriften und der einschlägigen Literatur hinreichend bekannt sind. Als besonders vorteilhaft
haben sich Eisenoxid enthaltende Katalysatoren erwiesen, die in der Regel ein alkaii- oder Erdalkalimetalloxid
oder -carbonat sowie gegebenenfalls ein oder mehrere weitere Metalloxide, wie beispielsweise Chromoxid
enthalten. Diese Katalysatoren sind unter den Bedingungen, bei denen die Dehydrierung ausgeführt wird,
autoregenerativ, d. h. unter den Reaktionsbed igungen wird durch Crackung abgeschiedener Konlenstoff
gemäß der Reaktionsgleichung
C + H2O- CO + H2
laufend wieder vergast. Die Zusammensetzung der Dehydrierungskatalysatoren, mit welchen das erfin
dungsgemäße Verfahren ausführbar ist, kann in weiten Grenzen variiert werden.
Erfindungsgemäß sollen die eingesetzten Katalysatoren eine solche Raumform besitzen, bei der das
Verhältnis von Oberfläche zu Volumen möglichst groß, der Druckverlust jedoch so niedrig bleibt, daß der
Katalysator in üblichen Reaktoren, insbesondere Röhrenreaktoren, ohne Erhöhung des Anfangsdruckes
eingesetzt werden kann.
Ein Maß für dieses Verhältnis ist der Quotient
V- \p
oder besser
0
0
wobei bedeuten:
O die geometrische Oberfläche einer Katalysatorpartikel,
V das geometrische Volumen einer Katalysatorpartikel,
Ap Druckverlust einer Katalysatorschüttung, bestehend aus einer bestimmten Anzahl Katalysatorpartikel gegebener Abmessungen,
iioflo dimensionsloser Widerstandsbeiwert der Katalysatorschüttung
bzw. einer Katalysatorpartikel, normiert auf eine Reynoldszahl von 1000 und ein
Katalysatorpartikel-Durchmesser άκ von 10 mm.
Da der Druckverlust Ap von den jeweiligen Betriebsbedingungen abhängig ist, verwendet man für
Vergleichszwecke anstelle von Ap besser die Größe des
dimensionslosen Widerstandsbeiwertes. Erfindungsgemäß wird dabei der auf eine Reynoldszahl von 1000 und
einen Katalysatorpartikel-Durchmesser άκ von 10 mm
normierte Widerstandsbeiwert fiooo zugrunde gelegt
Alle Angaben in dieser Erfindung beziehen sich auf den so normierten Wert von |. Hierdurch wird der Quotient
unabhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen, die den Druckverlust beeinflussen, und wird ein direkter
Vergleich zwischen unterschiedlichen Katalysatorparti kein und-schüttungen möglich.
Der dimensionsiose Widerstandsbeiwert berechnet sich dabei in bekannter Weise aus dem experimentell
bestimmten Druckverlust in einer Katalysatorschüttung nach der Gleichung:
f/[m] Höhe der Katalysator-Schüttung,
dK [m] Durchmesser einer Katalysatorpartikel,
ausgedrückt als Durchmesser einer volumengleichen Kugel,
·,- S [m/sec2] konstanter Wert 9,81 (Erdbeschleunigung).
yc [kp/m3] Gasdichte bei mittlerem Druck und mittlerer Temperatur in der Schüttur.g,
W [m/sec] mittlere Strömungsgeschwindigkeit, bezogen auf den Schüttbettquerschnitt
ohne Berücksichtigung der Katalysatorfüllung,
In dieser Gleichung wird die Strömungsgeschwindig-Γ)
keit ω durch den Ausdruck für die Reynoldszahl Re ersetzt, wobei hierfür vereinfachend folgende Beziehunggilt.
'ig
7/G [kp · s/m2]dynamische Viskosität des Gases bei
mittlerem Druck und mittlerer Temperatur in der Schüttung.
Zu Vergleichszwecken wird dabei auf eine Reynoldszahl
von 1000 und einen cfc-Wert von 10 mm normiert.
Die Bestimmung des dimensionslosen Widerstandsbeiwertes ist üblich und hinreichend bekannt. Wegen
näherer Einzelheiten sei auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen, z. B. Dechema-Monographien, Band 37
(1960). Verlag Chemie GmbH, Seiten 7 bis 78 oder Chemical Engineering Progress, Vol. 48 (1952), Seiten 89
bis 94.
Die Bestimmung des Widerstandsbeiwertes ist nachfolgend beispielhaft dargelegt.
In einem Rohr mit der Nennweite 100 mm und 1000 mm Länge wurde Katalysator in Form von Kugeln
mit 6 mm Durchmesser eingefüllt und dabei so lange gerüttelt, bis keine Volumenverminderung der Schüttung
mehr auftrat.
Das Rohr wurde bei etwa 1 bar und 20° C mit Luft durchströmt. Die Luftmenge wurde mit einer geeichten
Blende und angeschlossenem Differenzdruckmanometer gemessen und so eingestellt, daß, bezogen auf den
leeren Rohrquerschnitt, die mittleren Gasgeschwindigkeiten W 0,2; 0.4; 1,0; 1,5 und 2,0 m/sec betrugen. Die
dazugehörigen mittels eines Differenzdruckmanome-
ters gemessenen Druckdifferenzen Ap wurden auf 1 bar und 200C umgerechnet und daraus mit den Zahlenwerten:
dK = 0,01 [m]
K1 = 1,204 [kg/m']
η = 1,855 · 10-6[Kps/m2]
H = l[m]
g =9,81 [m/sec]
die Größen ξ bzw. Re nach den folgenden Beziehungen
berechnet:
Re =
Die Ergebnisse der Meßwerte und der daraus berechneten Größen sind in der nachstehenden Tabelle
la aufgeführt:
Wim Isec) | J/>[mmWS7] | <?1000 | Re |
0,2 | 35 | 142,6 | 132 |
0,4 | 100 | 102 | 265 |
1,0 | 410 | 66,8 | 660 |
1,5 | 830 | 60,0 | 1000 |
2,0 | 1330 | 54,2 | 1320 |
Geometrische Oberflächen O und geometrisches Volumen V lassen sich in einfacher und üblicher Weise
aus den Abmessungen der Katalysator-Partikel, wi< Länge, Durchmesser, Querschnittsfläche usw., berech
nen. Der Quotient aus Oberfläche, Volumen unc Widerstandsbeiwert liegt vorzugsweise über 0,25 unc
insbesondere über 0,28.
Vorzugsweise werden die Katalysatorpartikel ir massiver Ausführungsform eingesetzt. Formen, wie ζ. Β
Hohlzylinderstränge, die die erfindungsgemäßen Bedin gungen erfüllen, sind zwar ebenfalls anwendbar, haber
sich jedoch gegenüber den massiven Ausführungsfor men als nicht so vorteilhaft erwiesen. Einige Möglich
keiten für geometrische Formen von Kaialysator-Parti
kein, die für das erfindungsgemäße Verfahren besonder; günstig sind, sind in den F i g. 1 bis 3 wiedergegeben. Sc
können die Katalysatoren beispielsweise in Form vor Sternsträngen (F i g. 1 und 2) oder in Kreuzform (F i g. 3
eingesetzt werden. Katalysatorpartikel in Form vor massiven Strängen mit einem sternförmigen Quer
schnitt werden bevorzugt eingesetzt und haben dabe üblicherweise 3 bis 6, vorzugsweise 4 oder 5 Sternecken
In Tabelle 1 sind geometrische Größen und Wider Standsbeiwerte für einige erfindungsgemäß einzuset
zende Katalysatorformen im Vergleich mit den bishei üblichen Katalysatoren zusammengestellt. Die Widerstandsbeiwerte
sind dabei nach der oben beschriebener Methode ermittelt worden. Es zeigt sich, daß die bei dei
katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol bishei verwendeten Katalysatorformen, wie zylindrische
Stränge, Tabletten und Kugeln nicht die erfindungsgemäß gestellte Forderung erfüllen.
Tabelle 1 | O | d | L | O | V | O | iiooo | O |
Form | mm | mm | mm | cm2 | cm2 | V | r-iiooo | |
3 | _ | _ | 0,28 | 0,014 | 20 | 200 | 0,100 | |
Kugel | 6 | - | - | 1,13 | 0,113 | 10,0 | 60 | 0,170 |
Kugei | 3 | - | 3 | 0,424 | 0,021 | 20,2 | 150 | 0,135 |
Zylinder | 6 | - | •6 | 1,696 | 0,170 | 10,0 | 90 | 0,111 |
Zylinder | 10 | - | 10 | 4,710 | 0,785 | 6,0 | 50 | 0,109 |
Zylinder | 3,8 | 8,0 | 5,730 | 0,540 | 10,6 | 42 | 0,259 | |
Zylinderring | 8,2 | 4,7 | 10 | 2,83 | 0,330 | 8,6 | 24 | 0,358 |
Stemstrang A | 5 | 2,5 | 9 | 1,85 | 0,104 | 17,8 | 62 | 0,287 |
Sternstrang B | ||||||||
D äußerer Durchmesser.
d innerer Durchmesser.
L Länge der Katalysatorpartikel.
O geometrische Oberfläche einer Partikel.
V geometrisches Volumen einer Partikel.
1000 dimension loser Widerstandsbei wert.
d innerer Durchmesser.
L Länge der Katalysatorpartikel.
O geometrische Oberfläche einer Partikel.
V geometrisches Volumen einer Partikel.
1000 dimension loser Widerstandsbei wert.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist kommt es für die Auswahl der geeigneten Katalysator-Form in erster
Linie nicht auf das Verhältnis von geometrischer Oberfläche O zu geometrischem Volumen V einer
Katalysator-Partikel an, sondern spielt hierbei der Druckverlust, der durch die Katalysatorteilchen hervorgerufen
wird, — ausgedrückt durch den Widerstandsbeiwert — eine entscheidende Rolle. Es hat sich
überraschend gezeigt, daß bei Verwendung von Katalysatoren mit geometrischen Formen, bei denen
hohe geometrische Oberflächen mit niedrigem Druckverlust vereint sind, eine Verbesserung der Aktivität und
insbesondere der Selektivität des Katalysators bei der Dehydrierung von Äthylbenzol zu Styrol erzielt wird. In
der US-PS 24 08 164 wird die Herstellung von Katalysatoren mit verschiedenartigen Raumformen
beschrieben. Neben den gebräuchlichen Formen, wie Kugeln und Zylindersträngen, werden dabei auch solche
Raumformen angeführt, die erfindungsgemäß verwendet werden können. In dieser Patentschrift findet sich
jedoch kein Hinweis darauf und es war hiernach auch nicht vorhersehbar, daß Katalysatoren mit Raumfor-
men, die die erfindungsgemäße Bedingung erfüllen, bei
der katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol zu Styrol besonders günstig sind und neben hoher Aktivität
insbesondere günstige Selektivität zeigen.
Die Herstellung von Katalysatoren mit Raumformen der erfindungsgemäßen Art erfolgt in bekannter Art
und Weise durch Vermischen und Verkneten der Katalysatorkomponenten, Formen dieser Knetmasse
und anschließendes Trocknen sowie gegebenenfalls Kalzinieren. Das Formen der Katalysator-Knetmasse
erfolgt üblicherweise durch Strangpressen unter Verwendung einer entsprechend geformten Düse, es kann
aber auch nach irgendeiner anderen Formgebungsmethode vorgenommen werden. Das Formen der Katalysator-Knetmasse
und das anschließende Trocknen kann unter gleichen Temperaturbedingungen vorgenommen
werden, wie sie auch ansonsten für die Herstellung der Dehydrierungskatalysatoren üblich sind. In der Regel
liegen hierbei die Temperaturen im Bereich von 100 bis 2500C. Die anschließende Kalzinierung ist nicht
unbedingt erforderlich, aber in vielen Fällen zweckmäßig und erfolgt ebenfalls in der üblichen Weise bei
Temperaturen zwischen 700 und 10000C.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden Katalysatoren können neben den die aktive
Komponente bildenden Metalloxiden als Bindemittel beispielsweise Silikate oder Aluminate mitverwendet
werden. Eine besonders vorteilhafte Katalysatormischung besteht aus Eisenoxid, Aluminiumoxid, Calciumoxid,
Zinkoxid, Kaliumcarbonat und Kaliumhydroxid. Dabei sind die Komponenten in dieser Mischung
vorzugsweise in Mengen von 60 bis 70 Gew.-% Eisenoxid, 5 bis 10 Gew.-% Aluminiumoxid, 2 bis 5
Gew.-°/o Calciumoxid, 2 bis 5 Gew.-°/o Zinkoxid, 5 bis 15
Gew.-% Kaliumcarbonat und 5 bis 20 Gew.-% Kaliumhydroxid enthalten.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert. Die in den Beispielen angegebenen
Teile und Prozente beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf das Gewicht.
Beispiele
Katalysatorherstellung
Katalysatorherstellung
Die eingesetzten Katalysatoren wurden durch Verkneten und anschließendes Formen einer Mischung aus
Eisenoxid, Aluminiumoxid, Kalziumoxid, Zinkoxid, Kaliumcarbonat und Kaliumhydroxid, sowie anschließendes
Trocknen und Kalzinieren im einzelnen wie folgt hergestellt:
6,4 kg Eisenoxid
0,6 kg Aluminiumoxid
0,3 kg Calciumoxid
0,3 kg Zinkoxid
0,6 kg Aluminiumoxid
0,3 kg Calciumoxid
0,3 kg Zinkoxid
wurden in einem Wannenkneter gemischt und anschließend eine konzentrierte wäßrige Lösung von 0,9 kg
KOH und 1,8 kg K2COJ langsam zugemischt, so daß eine
homogene Knetmasse entstand. Nach einer Knetzeit von 2 Stunden wurde die Masse geteilt und auf einer
hydraulischen Strangpresse je zur Hälfte in
A. zylinderförmige Strangpreßlinge
B. sternförmige Strangpreßlinge
verformt.
Beide Produkte wurden anschließend in gleicher Weise zuerst bei 1500C getrocknet und dann 2 Stunden
bei 800 bis 8500C getempert.
Die Prüfung der verschiedenen Katalysatoren wurde folgendermaßen durchgeführt:
1,2 1 Katalysator werden in ein von außen beheiztes Rohr von 90 mm Durchmesser und 1 m Länge gefüllt.
Äthylbenzol und Wasser werden getrennt verdampft, im Gewichtsverhältnis 1 :1 intensiv gemischt und anschließend
auf Reaktionstemperatur erhitzt und mit einer Belastung von
0,5 kg Äthylbenzol
Liter Katalysator χ Stunde
über den Katalysator geleitet. Die Reaktion wird bei einer Temperatur von 560 bis 620°C einige Tage lang
betrieben. Das gasförmige Reaktionsprodukt wird kondensiert, die flüssige Phase vom Dehydrierabgas
abgeschieden und in organische und wäßrige Phase getrennt. Stichproben des Dehydrierabgases und der
organischen flüssigen Phasen werden gemessen und analysiert. Aus den Analysen und Mengen werden
Umsatz (Prozentsatz des zu Styrol umgewandelten Äthylbenzols bei einmaligem Durchgang) und Ausbeute
(der Theorie) berechnet. Die nachfolgend in Tabelle 2 angeführten Ergebnisse wurden nach einer Laufzeit von
336 Stunden erhalten.
Form
MaBc |mm|
MaBc |mm|
Stern
Zylinder
D, = 4,5; D1, = 8; O=IO;
L= 10 i.= Iu
L= 10 i.= Iu
Widerslandsbeiwert £nm | 24 |
Reaktionstemperatur | .595 |
m | |
Äthylbenzolumsatz, % | 41,5 |
Ausbeute, % d.Th. | 92,8 |
Reaktionstempenitur | 610 |
m | |
Äthylbcnzolumsaiz, % | 50,6 |
Ausbeute, % d.Th. | 85,6 |
50
609
609
41,5
89,4
637
89,4
637
50,0
80,0
80,0
Ilici/u I HhUt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung von Styrol durch katalytische Dehydrierung von Äthylbenzol in
Gegenwart von Wasserdampf und eines Metalloxid-Katalysators bei erhöhten Temperaturen, dadurch
gekennzeichnet, daß man einen massiven teilchenförmigen Katalysator mit sternförmigem
Querschnitt verwendet, für dessen Partikel der Quotient
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2544185A DE2544185C3 (de) | 1975-10-03 | 1975-10-03 | Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol |
IT27805/76A IT1068307B (it) | 1975-10-03 | 1976-09-29 | Processo per la deidrogenazione catalitica di etilbenzene |
JP51116088A JPS5248631A (en) | 1975-10-03 | 1976-09-29 | Catalitic dehydrogenation of ethlybenzol |
FR7629561A FR2326394A1 (fr) | 1975-10-03 | 1976-10-01 | Procede de deshydrogenation catalytique de l'ethylbenzene |
BE171167A BE846856A (fr) | 1975-10-03 | 1976-10-01 | Procede de deshydrogenation catalytique de l'ethylbenzene, |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2544185A DE2544185C3 (de) | 1975-10-03 | 1975-10-03 | Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2544185A1 DE2544185A1 (de) | 1977-04-07 |
DE2544185B2 true DE2544185B2 (de) | 1980-08-07 |
DE2544185C3 DE2544185C3 (de) | 1981-10-29 |
Family
ID=5958157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2544185A Expired DE2544185C3 (de) | 1975-10-03 | 1975-10-03 | Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5248631A (de) |
BE (1) | BE846856A (de) |
DE (1) | DE2544185C3 (de) |
FR (1) | FR2326394A1 (de) |
IT (1) | IT1068307B (de) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2811115A1 (de) * | 1978-03-15 | 1979-09-27 | Hoechst Ag | Traeger-katalysator fuer die herstellung von vinylacetat aus ethylen, essigsaeure und sauerstoff in der gasphase |
DE2837018A1 (de) * | 1978-08-24 | 1980-03-06 | Basf Ag | Verwendung von kobalt- und/oder nickelmolybdaenoxid-katalysatoren zur hydrierenden raffination von erdoel- kohlenwasserstoffen |
GB2046118A (en) * | 1979-03-22 | 1980-11-12 | American Cyanamid Co | Auto Exhaust Catalysts |
DE2922116A1 (de) * | 1979-05-31 | 1980-12-11 | Basf Ag | Verfahren zur oxidation von schwefeldioxid |
EP0101913A3 (de) * | 1982-08-03 | 1986-07-30 | BASF Aktiengesellschaft | Dehydrierungskatalysator |
DE3935073A1 (de) * | 1989-10-20 | 1991-04-25 | Sued Chemie Ag | Verfahren zur katalytischen dehydrierung von kohlenwasserstoffen, insbesondere von alkylaromaten |
-
1975
- 1975-10-03 DE DE2544185A patent/DE2544185C3/de not_active Expired
-
1976
- 1976-09-29 IT IT27805/76A patent/IT1068307B/it active
- 1976-09-29 JP JP51116088A patent/JPS5248631A/ja active Pending
- 1976-10-01 BE BE171167A patent/BE846856A/xx unknown
- 1976-10-01 FR FR7629561A patent/FR2326394A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2544185C3 (de) | 1981-10-29 |
FR2326394B3 (de) | 1979-06-08 |
JPS5248631A (en) | 1977-04-18 |
IT1068307B (it) | 1985-03-21 |
DE2544185A1 (de) | 1977-04-07 |
FR2326394A1 (fr) | 1977-04-29 |
BE846856A (fr) | 1977-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3930534C2 (de) | ||
EP0417722B1 (de) | Katalysator für die katalytische Gasphasenoxidation von Olefinen zu ungesättigten Aldehyden | |
DE69812789T2 (de) | Kaliumferrat enthaltender Katalysator zur Herstellung von Styrol durch Dehydrierung von Ethylbenzol | |
DE3017501C2 (de) | Verwendung von hochreinem, aktiviertem Aluminiumoxid als Katalysator für die Herstellung von Äthylen | |
EP0461431B1 (de) | Zylindrisch geformter Katalysator und dessen Verwendung bei der Oxichlorierung von Ethylen | |
EP0881206B1 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen technischen Herstellung ungesättigter aliphatischer Aldehyde in einem Rohrbündelreaktor | |
WO2005097715A1 (de) | Katalysator für die oxidation von wasserstoff, sowie verfahren zur dehydrierung von kohlenwasserstoffen | |
DE1259307B (de) | Verfahren zur Herstellung von gegen Abrieb bestaendigen Oxydationskatalysatoren | |
EP1108470B1 (de) | Trägerkatalysatoren und deren Verwendung bei der Gasphasenoxidation von Kohlenwasserstoffen | |
DE3410799C2 (de) | ||
DE1468991A1 (de) | Verfahren zum Isomerisieren von niedrigmolekularen geradkettigen Paraffinen | |
DE2253215B2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Dehydrierung von Alkylaromaten zu Vinylaromaten | |
DE2935903C2 (de) | Oxidationskatalysator und seine Verwendung bei der Herstellung von Methacrolein | |
DE102015222180A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure aus Formaldehyd und Essigsäure | |
DE3935073A1 (de) | Verfahren zur katalytischen dehydrierung von kohlenwasserstoffen, insbesondere von alkylaromaten | |
DE2544185C3 (de) | Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol | |
DE1593370B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Styrol oder Divinylbenzol durch katalytische Dehydrierung der entsprechenden Äthylbenzole in Gegenwart eines Katalysators | |
DE1442731A1 (de) | Verfahren zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Dampf unter Verwendung eines Katalysators | |
EP1996543B1 (de) | Verfahren zur herstellung von benzophenoniminen | |
DE1593371B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Diolefinen durch katalytische Dehydrierung der entsprechenden Monoolefine | |
DE1468235A1 (de) | Verfahren zur Dehydrierung von AEthylbenzol zu Styrol | |
EP0072439B1 (de) | Dehydrierungskatalysator, Verfahren zur Herstellung desselben und Verwendung zur Dehydrierung von Ethylbenzol zu Styrol | |
DE2355535A1 (de) | Verfahren zur katalytischen dehydrierung von aethylbenzol | |
DE3015803C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von 3,5-Dimethylphenol aus Aceton | |
DE2629635A1 (de) | Dehydrierungskatalysator und seine verwendung bei der dehydrierung von kohlenwasserstoffen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8330 | Complete renunciation |