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Einführung in die technische Herstellung von Styrol

Herstellung von Styrol durch katalytische Dehydrierung

Die katalytische Dehydrierung des Ethylbenzols zur Erzeugung von Styrol ist eine reversible, endotherme Gleichgewichtsreaktion, die unter Molzunahme abläuft.

Abb.1

Die Reaktion findet bei 600 bis 650 °C statt. Als Katalysator wird Eisenoxid mit Zusätzen, z.B. von Cr2O3 und KOH, verwendet.

Nebenreaktionen

Da es sich um eine endotherme Reaktion handelt, bewirkt eine Temperaturerhöhung eine Verschiebung des Gleichgewichts zur Produktseite. Mit steigender Temperatur nimmt jedoch auch die Bildungsgeschwindigkeit von Nebenprodukten zu.

Abb.2

Diese Nebenreaktionen lassen sich durch zwei Maßnahmen weitgehend unterdrücken:

  • Durchführung der Reaktion bei vermindertem Druck (0,1-0,5 bar). Hierdurch wird das Gleichgewicht zur Produktseite hin verschoben (von Le Châtelier).
  • Verdünnung des Reaktionsgemisches mit Wasserdampf. Durch den Zusatz von Wasserdampf wird der Partialdruck von Ethylbenzol abgesenkt und so die Bildung von Nebenprodukten begrenzt.

Verhinderung der thermischen Zersetzung

Die vollständige thermische Zersetzung des Ethylbenzols führt zur Desaktivierung des Katalysators durch Koksbildung. Durch die Verdünnung des Reaktionsgemisches mit Wasserdampf wird neben dem oben aufgeführten Vorteil durch die Reaktion des Wasserdampfes mit dem Kohlenstoff zu Kohlenstoffdioxid eine in-situ-Regeneration des Katalysators erreicht. Es finden folgende Reaktionen statt:

Abb.3

Die Verwendung von Wasserdampf bei der Dehydrierung von Ethylbenzol erfüllt somit drei Funktionen:

  • Verdünnung des Reaktionsgemisches
  • Bereitstellung der für die Reaktion notwendigen Reaktionswärme
  • In-situ-Regeneration des Katalysators
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