изобутилена из изобутана по реакции
Дегидрирование проводят в газовой фазе при температуре 550... 650 °С в присутствии соответствующего твердого катализатора. При дегидрировании обычно используют:
катализаторы, содержащие оксиды хрома и алюминия, или катализаторы, содержащие платину на твердом носителе, при дегидрировании изобутана в изобутилен, «-бутана в я-бутилен, изопентана в изоамилен, а также при одностадийном дегидрировании и-бутана в 1,3-бутадиен;
катализаторы, содержащие оксиды железа, или катализаторы, содержащие фосфаты кальция и никеля, при дегидрировании «-бутенов в 1,3-бутадиен и изопентенов в изопрен.
Реакции дегидрирования равновесны и сильно эндотермичны (идут с поглощением теплоты). Равновесие реакции дегидрирования типа A В + Н2 выражается уравнением
где Ар — константа равновесия; рА, ръ и pHl — парциальное давление соответственно веществ А, В и водорода в равновесной смеси.
Преобразование уравнения (9.12) дает выражение для соотношения количеств исходного вещества А и целевого вещества В:
Из него видно, что соотношение Рв/Ра можно увеличить, если снизить парциальное давление водорода. Это достигается использованием вакуума (так делают при одностадийном дегидрировании и-бутана в 1,3-бутадиен) или введением инертного разбавителя, например воды, который при этом играет также роль теплоносителя (так делают при дегидрировании к-бутенов в 1,3-бутадиен, изопентенов в изопрен и этилбензола в стирол).
В промышленности при каталитическом дегидрировании достигается конверсия, %:
изобутана в изобутилен............................ 50
«-бутана в «-бутены.................................. 45 ...50
изопентана в изопентены......................... 35 ...40
изопентенов в изопрен.............................. 40...45
этилбензола в стирол................................ 60
стирола из этилбензола по реакции
«-бутана в 1,3-бутадиен (одностадийно) 20
Одновременно с основными реакциями протекают побочные реакции, в частности реакции расщепления углеводородных молекул по связи С—С. Реально в разных процессах дегидрирования селективность превращения исходного углеводорода в целевой продукт составляет 70... 90 %.
В большинстве процессов дегидрирования на катализаторе образуются отложения твердых высокомолекулярных продуктов (кокса). Поэтому катализаторы требуют регенерации, которая проводится выжиганием указанных отложений при подаче в реактор с катализатором воздуха обычно в отсутствие углеводородов.
|