DE2909763A1 - Verfahren zur katalytischen dehydrierung von aethylbenzol zu styrol - Google Patents

Verfahren zur katalytischen dehydrierung von aethylbenzol zu styrol

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Description

METALLGESELLSCHAFT 7. März 1979
Aktiengesellschaft DRLA/LWÜ
Reuterweg 14
6000 Frankfurt/M.1
Prov. Nr. 8385 LÖ
Verfahren zur katalytischer! Dehydrierung von Äthylbenzol zu Styrol
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol zu Styrol bei Temperaturen von etwa 600 0C in Gegenwart von Wasserdampf in einem Röhrenreaktor.
Es ist bekannt, die katalytische Dehydrierung von Äthylbenzol zu Styrol in Gegenwart von Wasserdampf im Temperaturbereich von 560 bis über 600 0C durchzuführen. Bei den heute- technisch angewandten Verfahren, die entweder in einem gasbeheizten Röhrenreaktor oder in einem adiabatischen Schacht- oder in einem Ring-Spaltreaktor durchgeführt werden, kann ein wirtschaftlich vertretbarer Umsatz nur unter Inkaufnahme schlechter Selektivitäten bei hohen Dampfzusatzmengen erzielt werden»
Bei Anwendung eines gasbeheizten Röhrenreaktors wird üblicherweise ein Umsatz von ca. 40 Mol-% erzielt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist außer dem geringen Umsatz der hohe Wärmebedarf durch Umwälzen von großen Mengen heißer Gase und der damit verbundene hohe Energieverbrauch.sowie die erforderliche hohe Temperatur des in den Röhrenreaktor eintretenden Heizgases von ca. 700 C.;
Es ist ferner bekannt, die Dehydrierung des Äthylbenzols zu Styrol adiabatisch durchzuführen. Hierbei ist es erforderlich,
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die erforderliche Reaktionswärme durch Zugabe einer großen Menge heißen Wasserdampfes einzubringen. Um einen wirtschaftlich tragbaren Umsatz zu erreichen, wird die Dehydrierung zweistufig durchgeführt, wobei das Reaktionsgemisch vor Eintritt in den zweiten Reaktor wieder erhitzt werden muß. Wichtig ist bei diesem Verfahren, daß die Mischtemperatur nicht wesentlich über 630 0C steigt, weil sonst die Gefahr besteht, daß das Äthylbenzol gecrackt wird. Andererseits ist es erforderlich, daß die Temperatur- 565 C nicht unterschreitet, v/eil sonst die Reaktionsgeschwindigkeit stark abnimmt (Chemie-Ing.-Techn. 37, Wr. 4 (1965), 361-367).
Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß eine größere Wasserdampfmenge notwendig ist als beim Verfahren unter Verwendung eines Röhrenreaktors. Pro kg Äthylbenzol sind beispielsweise bei einer Vorwärmtemperatur von 500 0C e£wa 2,3 kg Wasserdampf mit einer Temperatur von etwa 710 0C bei einem Druck von etwa 7bis10 at erforderlich. Außerdem ist die Styrolausbeute infolge der Crackreaktionen niedriger als bei Verwendung eines Röhrenreaktors. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß beim adiabatischen Verfahren der doppelte Wasserdampfanteil im Reaktionsprodukt enthalten ist, so daß bei der Kondensation größere Kühleinrichtungen erforderlich werden,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und andere Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren vorzuschlagen, das bei hohem Umsatz und gleichzeitiger hoher Selektivität unter großer Energieeinsparung durchzuführen ist. _
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die für die Dehydrierung erforderliche Wärmemenge dem Röhrenreaktor mit einer Salzschmelze zuführt und die Dehydrierung isotherm und einstufig bei Atmosphärendruck, vorzugsweise aber vermindertem Druck, einem Dampf-Äthylbenzol-Verhältnis von
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1,2 bis 1,5 .kg Dampf pro kg Äthylbenzol durchführt und die Temperatur des in den Röhrenreaktor eintretenden Äthylbenzol-Wasserdampf-Gemisches 50 Ms 100 0C unterhalb der Salz- ■-. Schmelzentemperatur liegt.
Erfindungsgemäß besteht die Salzschmelze aus einem Gemisch von Natrium-, Kalium- und Lithium-Carbonat.
Mit besonderem Vorteil führt man im Rahmen der Erfindung die Dehydrierung bei einem Druck von 0,3 bis 1,0 bar absolut' durch.
Nach einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Salzschmelze zur Reaktionstemperatur unterhalb 20 0C gehalten.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es auf eine einfache und wirtschaftliche Weise gelingt, Äthylbenzol zu Styrol zu dehydrieren. Durch 'das Verfahren wird die Ausbeute an Styrol bei hoher Selektivität gegenüber dem Stand der Technik erheblich gesteigert. Durch die Verwendung von geringen Mengen Wasserdampf wird ferner eine wesentliche Energieeinsparung erzielt. Das erhaltene■Reaktionsprodukt enthält, da eine Crackung des Äthylbenzols weitgehend vermieden wird, nur wenig Nebenprodukte und ist daher sehr rein.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele beschrieben.
Ausführungsbeispiele
In einen Rohrreaktor mit einem Rohrdurchmesser von 40 mm und einer Rohrlänge von 3000 mm, der mit einer erfindungsgemäßen
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BAD ORIGINAL
Salzbadmantelheizung versehen ist, werden 3 1 eines handelsüblichen Dehydrierungskatalysators eingebracht.
2,6 kg/h Äthylbenzol werden verdampft, mit 3,25 kg/h Dampf und auf 530 0C vorgewärmt. Dieses Reaktionsgemisch wird bei verschiedenen Drücken von .1,4, 1,0 bis 0,6 bar und bei einer Salzbadtemperatur von 610 0C über den Katalysator geleitet. Nach Abkühlung und Auskondensation des Reaktionsproduktes werden neben Wasser folgende organische, flüssige Produkte gewonnen. Eine gaschromatographische Untersuchung dieser organischen Phase ergibt folgende Zusammensetzung:
1,4 bar 1,0 bar 0,6 bar
Organ.fluss, Phase 2,56 kg/h 2,55 lcg/h 2,55 kg/h
Äthylbenzol -49,2 Gew.-% 39,86 Gew,-# 35,16 Gew.-%
Styrol 49,0 » 57,66 " ; 62,02 »
Benzol ■' 0,3 " 0,32 " 0,41 "-
Toluol 1,3 " 1,76" 2,02»
Schwersieder 0,2 » Q,40 » 0,39 "
Der dabei gemessene Umsatz an Äthylbenzol zu Styrol beträgt:
Umsatz 51,6 Mol-% 60,8 Mbl-Jfi 65,5 Mol-%
die entsprechende
Selektivität 95,3 % 95,0 % 94,7 %
Während der Versuche wurden 297 ln/h Dehydrierungsgas gemessen und folgende Zusammensetzung analysiert:
CO2 7,8 V0I.-56 6,4" Vol.-# 6,2
CO 0,5 " 0,23 " 0,2 »
H2 90,8 « 92,97 M .93,2 «
CH4 0,9 " 0,4 " 0,4 "
* versetzt
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Claims (4)

  1. P a "b ent a η s ρ r ü c h e. .-
    ~T7) Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Äthylbenzol zu Styrol bei Temperaturen von etwa 600 °C in Gegenwart von Wasserdampf in einem Röhrenreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß man die für die Dehydrierung erforderliche Wärmemenge dem Röhrenreaktor mit einer Salzschmelze zuführt und die Dehydrierung isotherm und einstufig bei Atmosphärendruck, vorzugsweise aber vermindertem Druck, einem Dampf-Äthylbenzol-Verhältnis von 1,2 bis 1,5 kg Dampf pro kg Äthylbenzol durchführt und die Temperatur des in den Röhrenreaktor eintretenden Äthylbenzol-Wasser dampf -Gemische ι
    temperatur liegt.
    serdampf-Gemisches 50 bis 100 0C unterhal"b der Salzschmelz-
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzschmelze aus einem Gemisch von Natrium-, Kalium- und Lithium-Carbonat besteht..
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dehydrierung bei einem Druck von 0,3 bis 1,0 bar absolut durchführt.
  4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Salzschmelze und der Reaktionstemperatur unterhalb 20 C gehalten wird.
    03 0 038/0369
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