1. Nguyên liệu của quá trình sản xuất ethyl benzenePolymer grade ethylene được sử dụng làm nguyên liệu cho công nghệ sản xuất ethylbenzene. Bảng 1: Tiêu chuẩn nguyên liệu ethylene

Nguyên liệu Hàm lượngEthylene 99.9 vol% minMethane + Ethane + Nitrogen 1000 ppm vol maxPropylene và olefin nặng hơn 10 ppm vol maxAcetylene 5 ppm vol maxCO 5 ppm vol maxCO2 5 ppm vol maxH2 10 ppm vol maxTotal Sulfur 2 ppm vol maxO2 2 ppm vol maxH2O 5 ppm vol maxTổng hàm lượng hợp chất nitrogen 0.1 ppm vol 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. 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 offgas 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 ). 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% Tiêu chuẩn của benzene thường là như bảng 2:Bảng 2 : Tiêu chuẩn nguyên liệu benzene

Nguyên liệu Hàm lượng hoặc tính chấtBenzene 99.8 wt% minNon-aromatic hydrocarbons 1500 ppm wt maxToluene 0.05 wt% min

Khoảng nhiệt độ chưng cất 1.0oC incl 80.1oCĐiểm đông đặc 5.4oCTỉ trọng, 15.6/15.6oC 0.882-0.886Thiophene 1 ppm wt maxCarbon disulfide 1 mg/L maxH2S/SO2 Không cóMàu 20 Pt/Co maxChỉ số brom 10 mg/100 g maxĐộ ăn mòn tấm đồng Đạt 1a hoặc 1bTổng hàm lượng Cl 3 ppm wt maxTổng hàm lượng hợp chất nitrogen 1 ppm wt max

2. Xúc tác của EB max process:

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.Xúc tác cho quá trình EB max phải 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 npropylbenzene 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 A × 7.1 A × 18.2 A). 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.

Hình 2: Cấu trúc kết tình của xúc tác

Hình 3: Cấu trúc khung của xúc tácĐặc điểm của xúc tác alkyl hóa EBMax là khả năng hoạt động ổn định ở nồng độ benzene thấp với lượng nhỏ polyethylbenzene tạo ra và ethylene oligomer. Cấu trúc tinh thể có liên quan tới độ chọn lọc cao của quá trình monoalkyl hóa.Badger đã từng vận hành một nhà máy, thí điểm công nghệ EBMax ở Weymouth,

Massachusetts, nghiên cứu và phát triển nhà máy trong vòng 8 năm. Nhà máy này đã hoạt động trên 35000 h và điều kiện vận hành trong khoảng rộng. Xúc tác hoạt động ổn định ở mọi điều kiện thử nghiệm và hoạt động hiệu quả, ổn định với các tỷ lệ nguyên liệu vào benzene / ethylene.Công nghệ EBMax sử dụng xúc tác riêng ExxonMobil cho phản ứng chuyển mạch alkyl của polyethylbenzene với benzene.Giống như xúc tác alkyl hóa, xúc tác chuyển mạch alkyl không yêu cầu một lượng dư benzene lớn trong nguyên liệu vào tháp phản ứng, đảm bảo cho quá trình vận hành ổn định và độ chọn lọc phản ứng cao. Khi kiểm tra và vận hành thí điểm nhà máy trên quy mô công nghiệp chỉ ra rằng sự có mặt của một lượng dư benzene không có lợi cho độ chọn lọc, độ chuyển hóa và độ ổn định của xúc tác. Xúc tác chuyển mạch alkyl EBMax tạo ra một lượng nhỏ hợp chất nặng và các tạp chất trong khoảng nhiệt độ sôi của ethylbenzene. Hệ thống alkyl hóa có thể vận hành với tỷ lệ nguyên liệu benzene / ethylene rất thấp bởi sản xuất một lượng lớn polyethylbenzene trong thiết bị alkyl hóa không làm tăng sản lượng và giảm phần nặng.