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Einführung in die Herstellung von Ethylbenzol

Prinzip der Herstellung von Ethylbenzol

Der Bedarf an Ethylbenzol wird zum größten Teil durch Alkylierung von Benzol gedeckt. Das Prinzip des technischen Prozesses besteht darin, dass man Benzol mit Ethylen in Gegenwart eines Katalysators begast. Bei dieser Alkylierung handelt es sich um eine exotherme Reaktion, die äußerst schnell verläuft.

Abb.1

Bei der großtechnisch durchgeführten Alkylierung von Benzol werden zwei verschiedene Prozesse angewandt:

  1. Flüssigphasen-Alkylierung: Die Ethylierung wird in flüssiger Phase mit Friedel-Crafts-Katalysatoren wie AlCl3, BF3, FeCl3, ZrCl4, SnCl4, H3PO4 oder Erdalkaliphosphaten, z.B. nach Verfahren der BASF, CdF Chimie, Dow, Monsanto oder UCC, durchgeführt.
  2. Gasphasen-Alkylierung: Die Ethylierung erfolgt in der Gasphase an H3PO4 -Trägerkatalysatoren oder an Alumo-Silikaten, z.B. nach Verfahren von Koppers, Phillips und UOP, oder an Zeolithen nach einem Verfahren von Mobil-Badger sowie mit BF3 /γ-Al2O3 nach einem Verfahren der UOP.

Zusätzlich wird ein kleiner Teil an Ethylbenzol - weniger als 4 % der weltweiten Ethylbenzolproduktion - durch Feinfraktionierung der C8-Aromatenfraktion aus den katalytischen Reformierprozessen isoliert. Da diese Rektifikation äußerst schwierig ist, wird sie auch als "Superfraktionierung" bezeichnet. Für die Trennung werden drei hintereinander geschaltete Kolonnen mit jeweils 100 Böden benötigt. In den 1960er Jahren wurden mehrere Anlagen in den USA, Europa und Japan gebaut. Aufgrund der hohen Betriebskosten war dieser Herstellungsweg jedoch nicht konkurrenzfähig.

Die Alkylierungsgeschwindigkeit von Benzol zu Ethylbenzol ist etwa gleich groß wie die Alkylierungsgeschwindigkeit von Ethylbenzol zu Polyethylbenzolen. Daher kommt es bereits zur Bildung von Di- und Triethylbenzol als Nebenprodukten, wenn das eingesetzte Benzol noch nicht vollständig umgesetzt worden ist, so dass man stets ein Gemisch aus Mono- und Polyethylbenzolen erhält. Um trotzdem hohe Ausbeuten an Monoethylbenzol zu erhalten, wird Benzol im Überschuss eingesetzt. Typische Anlagen zur Ethylbenzol-Herstellung arbeiten mit einem Verhältnis Ethylen zu Benzol von ca. 0,3-0,35. Des Weiteren begnügt man sich mit einem Teilumsatz von etwa 52-55 %.

Umalkylierung von Polyethylbenzolen

Die entstandenen Polyethylbenzole können unter geeigneten Bedingungen zum gewünschten Monoethylbenzol umalkyliert werden. Die verwendeten Katalysatoren sollten deshalb in der Lage sein auch diese Reaktion zu katalysieren. Der häufig verwendete Aluminiumchlorid-Katalysator hat auf Polyethylbenzole in Gegenwart eines Überschusses an Benzol eine synproportionierende Wirkung, so dass ein Abbau von z.B. Triethylbenzol in Gegenwart von Aluminiumchlorid und einem großen Benzol-Überschuss erfolgen kann.

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