Liquid-phase hydrogenation of aromatics

Abstract

Kirjallisuusosassa tarkasteltiin kirjallisuudesta löytyviä naftaleenin ja substituoitujen naftaleenien hydrausreaktioiden mekanismeja ja kineettisiä malleja. Lisäksi selvitettiin viimeaikaisten tutkimusten suuntaus naftaleenien hydrauksessa. Selvityksessä havaittiin, että naftaleenin ja substituoitujen naftaleenien kinetiikkaa ei ole paljon tutkittu. Löydetyt mekanismit olivat yksinkertaistettuja ja välituotteita oli jätetty mekanismista pois. Viime aikoina tutkimukset naftaleenin hydrauksessa ovat keskittyneet käyttämään hydrauksessa erittäin aktiivisia jalometalleja ja kantajana hapanta alumiinisilikaattia. Tällä pyritään hydrauksen lisäksi saamaan aikaan selektiivistä renkaan avausta ja muodostamaan korkean setaaniluvun omaavia suoraketjuisia alkaaneja.

Kokeellisessa osassa hydrattiin tetraliinia nestefaasissa huokoisella nikkelikatalyytillä. Kokeet suoritettiin jatkuvatoimisessa sekoitusreaktorissa lämpötila-alueella 80 - 140 °C, paine-alueella 20 - 40 bar ja tetraliinin syöttöpitoisuuksilla 5 - 20 mol-%. Huokosdiffuusion vaikutusta tutkittiin suorittamalla kokeet kolmella partikkelikoolla. Näytteet analysoitiin kaasukromatografilla.

Reaktorimallissa huomioitiin huokosdiffuusio katalyyttipartikkelin sisällä. Itse kinetiikan mallinnuksessa käytettiin lähtökohtana yleiseen Langmuir-Hinshelwood -mekanismiin perustuvaa reaktionopeusyhtälöä. Reaktiomekanismille esitettiin kaksi yksinkertaistettua kineettisiä malleja kuvaamaan reaktion kulkua. Mallin parametrien määrityksessä käytettiin hyväksi KINFIT-optimointiohjelmaa.

Reaktio osoittautui olevan erittäin huokosdiffuusiorajoitteinen käytetyllä katalyytillä. Sisäinen ainetase pystyttiin hyvin kuvaamaan käytetyllä mallilla. Molemmat kineettiset mallit ennustivat suhteellisen hyvin reaktion kulkua. Kineettisellä mallilla kaksi pystyttiin paremmin kuvaamaan 09,10°-oktaliinin muodostumista, jolloin taas tetraliinin ja dekaliinien mallitus huonontui hieman.