Методика проведения эксперимента

В качестве объекта исследования предлагается реакция дегидрирования этилбензола в стирол, которая протекает по схеме:

Эта реакция идет с увеличением объема и поглощением тепла. Соответственно, с повышением температуры и снижением парциального давления углеводородов увеличивается степень превращения этилбензола в стирол. Для повышения глубины превращения сырье разбавляют водяным паром, что эквивалентно снижению парциального давления.

Помимо дегидрирования этилбензола протекают следующие побочные реакции:

Дегидрирование этилбензола в стирол проводят на комбинированных окисных катализаторах, например, следующего состава (в %): MgO – 72,4; Fe₂O₃ – 4,2; CuO – 4,8.

Процесс ведут при 560-980 ^оС с добавлением от 1,2 до 2,6 кг водяного пара на 1 кг этилбензола. При этом водяной пар кроме разбавления выполняет и вторую роль – очищает катализатор от кокса и смол. Выход стирола составляет 70-80 %.

Процесс осуществляется на лабораторной установке, представленной на рис. 5.1.

Экспериментальная установка предназначена для исследования газофазных гетерогенно-каталитических процессов. Она состоит из следующих основных узлов: контактного блока (реактора), блока конденсации и сепарации, теплового блока, блока управления. Химические превращения осуществляются в проточном трубчатом реакторе интегрального типа (1).

Рис.5.1. Схема лабораторной установки 1. Реактор; 2. Холодильник; 3. Термопара; 4. Приемник.

Предконтактная зона реакционного аппарата заполняется инертным наполнителем (фарфором, кварцем и другими частицами размером 1-3 мм). Она предназначена для испарения исходных веществ и разогрева реакционной смеси до температуры реакции. Стадия химического превращения осуществляется в контактной зоне, заполненной катализатором. В центре контактной зоны реактора помещена термопара (3). Обогрев осуществляется нихромовой спиралью, обмотанной вокруг контактной зоны реактора с тепловой изоляцией.

Из блока дозировки в штуцера реактора подается этилбензол и вода с расчетной скоростью. В блоке конденсации (2) охлаждаются продукты реакции. Газообразные вещества через водяной холодильник выбрасывается в атмосферу. Конденсат при стационарном режиме направляется в приемник (4), где расслаивается на две фазы (нижний слой – вода, верхний – углеводороды). После разделения углеводородная фаза используется для количественного анализа.