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Herstellung von Styrol durch indirekte Propenoxidation

Indirekte Propenoxidation

Das Verfahren der indirekten Propenoxidation mit Styrol als Koppelprodukt wurde von Halcon (jetzt Arco) und Shell fast gleichzeitig parallel entwickelt.

Abb.1

Peroxidation

Das Ethylbenzol wird mit Luft zum Ethylbenzolhydroperoxid oxidiert. Die Reaktion findet bei 146-132 °C und 2 bar statt. Der Umsatz liegt knapp über 10 % bei einer Selektivität von 80 %. Um diese hohe Selektivität zu erreichen, wird die Reaktion in bis zu neun hintereinander geschalteten Stufen (a) mit von 146 °C auf 132 °C fallender Temperatur durchgeführt, wodurch die thermische Zersetzung des Produktes und die Nebenproduktbildung zurückgedrängt werden. Die Abfuhr der Reaktionswärme geschieht über Siedekühlung. Als Nebenprodukt entsteht bereits neben Acetophenon α-Phenylethanol. Beim anschließenden Flashen wird die Produktkonzentration auf etwa 20 % erhöht.

Epoxidierung

Das gebildete Ethylbenzolhydroperoxid wird nun mit Propen vermischt und im Reaktor (b) bei 115 °C und 38 bar zu Propenoxid und Α-Phenylethanol umgesetzt. Im Halcon/Arco-Verfahren geschieht die Umsetzung in homogener flüssiger Phase an einem gelösten Molybdännaphthenat-Katalysator. Shell setzt die Edukte in einer heterogenen Reaktion an einem festen TiO2/SiO2 -Katalysator zu Propenoxid und α-Phenylethanol um. Dies hat den Vorteil, dass eine Alkali-Wäsche des Produktstroms zur Katalysatorabtrennung wie im ersten Fall nicht nötig ist. Der Umsatz des Hydroperoxids liegt nahe 100 %, die Selektivität bezogen auf Propenoxid liegt über 85 %. Die Selektivität in Bezug auf α-Phenylethanol liegt bei 88 bis 90 %. Als Nebenprodukt wird hauptsächlich weiteres Acetophenon gebildet.

Dehydratisierung

Nach der destillativen Propenoxid-Isolierung (e) und der separaten Ethylbenzol-/Hochsieder-Abtrennung (f) wird der Produktstrom der Dehydratisierung zugeführt. Die Wasserabspaltung aus dem α-Phenylethanol findet an einem sauren Katalysator statt. Beim Halcon/Arco-Prozess wird die Reaktion in flüssiger Phase über Al2O3 mit Triphenylmethan als Lösungsmittel bei 270 °C und 0,35 bar durchgeführt. Der Shell-Prozess läuft in der Gasphase an einem Al2O3-Katalysator ab. Styrol wird mit einer Selektivität von 98 % gebildet.

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