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Kinetics of o-Xylene oxidation over sintered vanadium pentoxide in a spinning catalyst basket reactor

Authors


Abstract

Kinetics of vapor phase oxidation of o-xylene has been studied over sintered and compacted vanadium pentoxide in a continuous stirred tank catalytic reactor in the temperature range of 450–517°C at atmospheric pressure. The major product obtained is phthalic anhydride. The other products are maleic anhydride and carbon dioxide.

The reaction rate data are well represented (with average absolute deviation less than 6%) by the following expression derived by applying the steady-state oxidation-reduction model of Mars and van Krevelen to a parallel reaction scheme and assuming first order with respect to both o-xylene and oxygen:

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Significantly, the activation energies for all three postulated reactions with rate constants k1, k2, and k3 turn out to be identical having a value of 14.8 kcal/mole, which may be taken to imply that there is only one rate-influencing reaction step for all the products and not three as assumed in deriving this equation.

Abstract

On a étudié la cinétique de l'oxydation de l'ortho-xylène en phase gazeuse sur du pentoxyde de vanadium; l'oxydation a été faite, dans un réacteur catalytique et continu à cuve agitée, sous la pression atmosphérique et à des températures comprises entre 450 et 517°C. Le produit principal obtenu est l'anhydride phthalique; les autres produits sont l'anhydride maléique et l'anhydride carbonique.

Les résultats obtenus en ce qui a trait aux taux de la réaction sont bien représentés (avec un écart absolu et moyen de moins de 6%) par l'équation suivante; on l'a mise au point en appliquant le modèle d'oxydation-réduction, en régime stable, de Mars et van Krevelen à un système de réaction parallèle et en supposant que la réaction entre l'oxygène et l'ortho-xylène est de premier ordre;

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Fait significatif, les énergies d'activation, dans le cas des trois réactions postulées avec les constantes de taux k1, k2 et k3, se sont avérées identiques, la valeur étant 14.8 kilocalories par mole. Cela semble impliquer qu'il n'y a qu'une étape de la réaction qui influence le taux pour tous les produits et non pas trois étapes, comme on le supposait lors de la mise au point de l'équation.

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