- Khi tác nhân là olefin: xúc tác AlCl3 sẽ kết hợp với chất đồng xúc tác là HCl để tạo ra cacbocation
a.Nguyên liệu
Polymer grade ethylene được sử dụng làm nguyên liệu cho tất cả nhưng chỉ một ít cho khối ethylbenzene. Đặc điểm nổi bật của nguyên liệu polymer-grade ethylene được chỉ ra trong bảng 5.3.1
Table 5.3.1. Typical Specification for Polymer-Grade Ethylene Ethylene 99.9 vol % min
Methane +Ethane +Nitơ 1000ppm vol max Propylene and higher olefins 10ppm vol max Acetylene 5ppm vol max CO 5ppm vol max CO2 5ppm vol max H2 10ppm vol max Total sulfur 2ppm vol max O2 2ppm vol max
H2O 5ppm vol max Total nitrogen compounds 0.1ppm wt max
Polymer-grade ethylene được cung cấp bởi đường ống ở nhiều khu vực. Hệ thống đường ống dẫn ethylene được lắp đặt ở khu vực duyên hải Gulf của Mỹ, ở Tây Âu và nhiều nơi khác. Ethylene được lấy trực tiếp từ cụm nhà máy sản xuất ethylene.Vài nhà máy nhận ethylene lỏng bằng tàu.
Ethylene được sản xuất từ hơi ethylene loãng thu được từ phần chưng của phân xưởng ethylene hoặc từ khí off-gas của nhà máy lọc dầu. Có 2 nhà máy của ExxonMobil / Badger sản xuất ethylbenzene từ hơi ethylene loãng
Khí off-gas của nhà máy lọc dầu thường chứa một lượng lớn olefin với các hợp chất dị nguyên tố N, S, O… và kim loại. Những chất này có thể hấp phụ trên xúc tác Zeolite của quá trình alkyl hóa, làm giảm hoạt tính xúc tác. Vài hợp chất không thể loại bỏ bằng quá trình tái sinh. Vì vậy khí off- gas phải được xử lý trước khi đưa vào làm nguyên liệu cho phân xưởng sản xuất ethylene xúc tác Zeolite. Điều này hoàn toàn đúng cho công nghệ pha lỏng do tạp chất bị hấp phụ mạnh ở nhiệt độ thấp ( là điều kiện của công nghệ alkyl hóa pha lỏng ). Hai phân xưởng của ExxonMobil / Badger sản xuất ethylbenzene sử dụng nguồn khí off-gas của nhà máy lọc dầu.
Benzene được sử dụng để sản xuất ethylbenzene. Khoảng một nửa sản lượng benzene trên thế giới được tiêu thụ cho quá trình này. Độ tinh khiết của benzene chiếm 99.8 % khối lượng. Tuy nhiên nó có thể vượt mức 99.9%
b. Xúc tác
Những đặc tính duy nhất về cấu trúc của xúc tác alkyl hóa công nghệ EBMax đã khiến công nghệ này được lựa chọn để sản xuất ethylbenzene trên quy mô công nghiệp
- Hấp phụ benzene mạnh, ưu tiên hơn hấp phụ ethylene. Ảnh hưởng này đã loại trừ việc tạo thành các oligomer ethylene, giảm sự tạo thành các hợp chất nặng và do đó sẽ loại trừ khả năng xúc tác bị già hóa do các hợp chất này.
- Sự vắng mặt của các quá trình oligomer hóa cho phép giảm đáng kể ( đặc biệt là loại bỏ ) lượng benzene dư, làm nguyên liệu cho thiết bị phản ứng alkyl hóa để duy trì độ ổn định của xúc tác. Điều này đã làm giảm kích thước và giá thành thiết bị chưng cất và thiết bị phản ứng, được sử dụng để tuần hoàn lại benzene chưa phản ứng từ sản phẩm
của quá trình alkyl hóa và giảm lượng tiêu thụ năng lượng trong tháp chưng cất và phản ứng của nhà máy.
- Sự vắng mặt của các quá trình oligomer hóa còn làm giảm sự tạo thành của các tạp chất ethylbenzene và các sản phẩm phụ. Thiết bị alkyl hóa cũng tạo ra một lượng không đáng kể cumene và n- propylbenzene và một lượng rất nhỏ của diphenyl.
- Xúc tác của quá trình EBMax tạo ra một lượng rất nhỏ
polyethylbenzene, giảm được kích thước và giá thành thiết bị yêu cầu cho việc tuần hoàn lại polyethylbenzene và lượng xúc tác yêu cầu cho quá trình chuyển mạch alkyl của polyethylbenzene.
Xúc tác alkyl hóa EBMax có đặc điểm duy nhất về cấu trúc không thấy trước đó, trong một rây phân tử. Các nhà khoa học của ExxonMobil đã giải thích được cấu trúc của xúc tác bằng cách sử dụng kính hiển vi độ phân giải cao và phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X. Xúc tác tinh thể dạng tấm mỏng hoặc tấm. Cấu trúc tinh thể gồm 2 hệ thống. Cấu trúc gồm hai lớp không liên kết và không phụ thuộc vào nhau, mỗi lớp gồm 10-member-ring. Những loại khung rộng khác, đường kính xác đinh bởi 12-member-ring. Phản ứng alkyl hóa được cho rằng xảy ra tại các lỗ trên bề mặt, xác định bởi một nửa đỉnh và đáy của các khung này. Hệ thống 10-member-ring không đóng góp đáng kể tới quá trình sản xuất ethylbenzene.
Cấu trúc khung xúc tác ( 7.1 Ao * 7.1 Ao * 18.2 Ao ). Các khung này có dạng lục giác. Cấu trúc của lỗ có tính chọn lọc hấp phụ với hydrocacbon thơm, phản ứng alkyl hóa hydrcacbon thơm diễn ra mạnh hơn phản ứng oligomer hóa olefin.