Dehydrogenation of Ethylbenzene to Styrene over Rhenium- and Tungsten-Containing Porous Ceramic Converters

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

A series of tubular porous ceramic converters modified with mono- and bimetallic catalytic systems based on rhenium and tungsten were prepared by a combination of self-propagating high-temperature synthesis and the sol–gel method. These converters were tested in dehydrogenation of ethylbenzene to styrene. Among the tested samples, a monometallic tungsten-containing converter exhibited the optimal properties as it achieved the highest target product production performance. Within the temperature range of 550–600°C, this converter provided a yield of styrene up to about 15 wt % and styrene productivity up to about 22 g h–1 dm–3, with the carbonization of the sample not exceeding 5 wt % over about 6 h of reaction.

Sobre autores

A. Fedotov

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: alexey.fedotov@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

D. Grachev

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

R. Bagdatov

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

M. Tsodikov

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: petrochem@ips.ac.ru
119991, Moscow, Russia

V. Uvarov

Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: petrochem@ips.ac.ru
142432, Chernogolovka, Russia

R. Kapustin

Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: petrochem@ips.ac.ru
142432, Chernogolovka, Russia

S. Pol'

Universita. Lille, CNRS, Centrale Lille, Univ. Artois, UMR 8181 – UCCS – Unité de Catalyse et Chimie du Solide

Email: petrochem@ips.ac.ru
F-59000, Lille, France

F. Dyumen'il'

Universita. Lille, CNRS, Centrale Lille, Univ. Artois, UMR 8181 – UCCS – Unité de Catalyse et Chimie du Solide

Autor responsável pela correspondência
Email: petrochem@ips.ac.ru
F-59000, Lille, France

Bibliografia

  1. Kent J.A. (Ed.). Riegel's handbook of industrial chemistry. Springer Science & Business Media, 2003. https://doi.org/10.1007/0-387-23816-6
  2. Zarubina V. Oxidative dehydrogenation of ethylbenzene under industrially relevant conditions: Ph. D. Thesis, University of Groningen. 2015. https://pure.rug.nl/ws/portalfiles/portal/17548770/Chapter_1_.pdf
  3. PRWeb, http://www.prweb.com/releases/2012/9/prweb9930130.htm. Accessed on Aug. 16, 2022.
  4. PRLog, http://www.prlog.org/11727607-styrene-global-markets-to-2020-substitution-of-polystyrene-by-polypropylene. Accessed on Aug. 16, 2022.
  5. Dimian A.C., Bildea C.S., Kiss A.A. Applications in design and simulation of sustainable chemical processes. 12-styrene Manufacturing / Elsevier. 2019. P. 443-481 https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63876-2.00012-7
  6. https://cen.acs.org/synthesis/catalysis/make-styrene-production-greener/99/i8. Accessed on Aug. 16, 2022.
  7. Kent J.A. (Ed.). Handbook of industrial chemistry and biotechnology. Springer Science & Business Media, 2013. 1562 p.
  8. Meyers R.A. Handbook of petrochemicals production processes. McGraw-Hill Education, 2019. 637 р.
  9. Joshi S.S., Ranade V.V. Industrial catalytic processes for fine and specialty chemicals. Elsevier, 2016. 756 р. https://doi.org/10.1016/C2013-0-18518-2
  10. Cornils B., Herrmann W.A., Chi-Huey Wong, Zanthoff H.-W. Catalysis from A to Z / A concise encyclopedia. Fourth edition. Wiley, 2013. 2488 р.
  11. Zecchina A., Califano S. The development of сatalysis. a history of key processes and personas in catalytic science and technology. Wiley. 2017. 117 р.
  12. Ertl G., Knözinger H., Schüth F., Weitkamp J. Handbook of heterogeneous catalysis / Wiley. 2nd Edition, 2008. V. 8. P. 4270 р.
  13. Speight J.G. Handbook of petrochemical Processes. CRC Press, - 2019. 581 р.
  14. Weissermel K., Arpe, H.J. Industrial organic chemistry. John Wiley & Sons, 2008. 439 р.
  15. Lloyd L. Handbook of industrial catalysts. Springer Science & Business Media, 2011. 512 р.
  16. Meyers R.A. Handbook of petroleum refining processes. McGraw-Hill Education, 2016. P. 726 р.
  17. Корыстов В.А, Жирнов Б.С., Сыркин А.М., Хабибуллин Р.Р., Егоров В.И., Исхаков Ф.Ф. Производство мономера стирола в ОАО "Салаватнефтеоргсинтез". Учебн. пособие. Уфа: Уфимская государственная академия экономики и сервиса. 2009. 104 с. ISBN 5-88469-197-1
  18. Olah G.A., Molnár Á., Prakash G.S. Hydrocarbon chemistry. John Wiley & Sons. 2017. V. 2. P. 480.
  19. Luybe, W.L. Design and control of the styrene process // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2011. V. 50. № 3. P. 1231-1246. https://doi.org/10.1021/ie100023s
  20. Sanz S.G., McMillan L., McGregor J., Zeitler J.A., Al-Yassir N., Al-Khattaf S., Gladden, L.F. A new perspective on catalytic dehydrogenation of ethylbenzene: the influence of side-reactions on catalytic performance // Catalysis Science & Technology. 2015. V. 5. № 7. P. 3782-3797. https://doi.org/10.1039/C5CY00457H
  21. Shelepova E.V., Vedyagin A.A. Intensification of the dehydrogenation process of different hydrocarbons in a catalytic membrane reactor // Chemical Engineering and Processing-Process Intensification. 2020. V. 155. P. 108072. https://doi.org/10.1016/j.cep.2020.108072
  22. Shelepova E.V., Vedyagin A.A., Mishakov I.V., Noskov A.S. Modeling of ethylbenzene dehydrogenation in catalytic membrane reactor with porous membrane // Catalysis for Sustainable Energy. 2014. V. 2. № 1. P. 1-9. https://doi.org/10.2478/cse-2014-0001
  23. Castro A.J., Soares J.M., Josue F.-M., Oliveira A.C., Campos A., Milet É.R. Oxidative dehydrogenation of ethylbenzene with CO2 for styrene production over porous iron-based catalysts // Fuel. 2013. V. 108. P. 740-748. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.02.019
  24. Xing Zhu, Yunfei Gao, Xijun Wang, Vasudev Haribal, Junchen Liu, Luke M. Neal, Zhenghong Bao, Zili Wu, Hua Wang, Fanxing Li. A tailored multi-functional catalyst for ultra-efficient styrene production under a cyclic redox scheme // Nature Сommunications. 2021. V. 12. № 1. P. 1-11. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21374-2
  25. Luyben W.L. Design and control of the styrene process // Industrial & Еngineering Chemistry Research. 2011. V. 50. № 3. P. 1231-1246. https://doi.org/10.1021/ie100023s
  26. Dimian A.C., Bildea C.S. Energy efficient styrene process: design and plantwide control // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2019. V. 58. № 12. P. 4890-4905. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.8b05560
  27. Cavani F., Trifiro F. Alternative processes for the production of styrene // Applied Catalysis A: General. 1995. V. 133. № 2. P. 219-239. https://doi.org/10.1016/0926-860X(95)00218-9
  28. Babiker K.A., Said S.E.H.E. Catalytic dehydrogenation of ethylbenzene to styrene in membrane reactors // AIChE J. 1994. V. 40. № 12. P. 2055-2059. https://doi.org/10.1002/aic.690401215
  29. Ikenaga N.O., Tsuruda T., Senma K., Yamaguchi T., Sakurai Y., Suzuki T. Dehydrogenation of ethylbenzene with carbon dioxide using activated carbon-supported catalysts // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2000. V. 39. № 5. P. 1228-1234. https://doi.org/10.1021/ie990426q
  30. Fedotov A.S., Antonov D.O., Uvarov V.I., Tsodikov M.V. Original hybrid membrane-catalytic reactor for the Co-production of syngas and ultrapure hydrogen in the processes of dry and steam reforming of methane, ethanol and DME // Intern. J. of Hydrogen Energy. 2018. V. 43. № 14. P. 7046-7054. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.02.060
  31. Fedotov А.S., Uvarov V.I., Tsodikov M.V., Paul S., Simon P., Marinova M., Dumeignil F. Production of styrene by dehydrogenation of ethylbenzene on a [Re,W]/γ-Al2O3 (K,Ce)/α-Al2O3 porous ceramic catalytic converter // Chemical Engineering and Processing-Process Intensification. 2021. V. 160. P. 108265. https://doi.org/10.1016/j.cep.2020.108265
  32. Ряшенцева М.А., Миначев Х.М. Каталитические свойства рения и его соединений // Успехи химии. 1969. Т. 38. № 11. С. 2050-2074.
  33. Ряшенцева М.А., Минчаев Х.М. Рений и его соединения в гетерогенном катализе / М: Наука. 1983. С. 248.
  34. Ряшенцева М.А. Ренийсодержащие катализаторы в реакциях органических соединений // Успехи химии. 1998. Т. 67. № 2. С. 175-196.
  35. Ряшенцева М.А. Ренийсодержащие катализаторы в нефтехимии и органических реакциях // Вестник МИТХТ. 2007. Т. 2. № 2. С. 12-26..
  36. Федотов А.С., Багдатов Р.А., Грачев Д.Ю., Уваров В.И., Капустин Р.Д., Алымов М.И., Поль С., Цодиков М.В. Влияние состава и способа приготовления пористых керамических конвертеров, содержащих рений и вольфрам, на особенности протекания процесса дегидрирования кумола в α-метилстирол // Нефтехимия. 2022. Т. 62. № 4. C. 548-560. https://doi.org/10.31857/S0028242122040104
  37. Fedotov. A.S., Bagdatov R.A., Grachev D.Y., Uvarov V.I., Kapustin R.D., Alymov M.I., Paul S., Tsodikov M.V. Composition and preparation method of rhenium-and tungsten-containing porous ceramic converters influence on the cumene dehydrogenation to α-methylstyrene process specific features/// Petrol. Chemistry. V. 62. № 6. P. 660-671. https://doi.org/10.1134/S0965544122040090
  38. Томас Ч. Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы. Пер. с англ. М.: Мир, 1973. 385 с.
  39. Romanyuk A., Steiner R., Oelhafen P., Biskupek J., Kaiser U., Mathys D., Spassov V. Thermal stability of tungsten oxide clusters // J. of Physical Chemistry. 2008. V. 112. № 30. P. 11090-11092. https://doi.org/10.1021/jp803844d
  40. Wilken T.R., Morcom W.R., Wert C.A., Woodhouse J.B. Reduction of tungsten oxide to tungsten metal // Metallurgical Transactions B. 1976. V. 7. № 4. P. 589-597. https://doi.org/10.1007/BF02698592
  41. Lai C., Wang J., Zhou F., Liu W., Miao N. Reduction, sintering and mechanical properties of rhenium-tungsten compounds // J. of Alloys and Compounds. 2018. V. 735. P. 2685-2693. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».