Investigation of the catalytic oxidation of benzene to maleic anhydride by wave front analysis with respect to the application of periodic operation

Authors


Abstract

A kinetic analysis of the partial oxidation of benzene to maleic anhydride over a Merck, Sharp and Dohme developed V2O5-MoO3/TiO2 catalyst shows that partial oxidation proceeds through surface reduction, induction and collapse phases. In each, surface species and reactions are different. The reduction/induction phases correspond to a “ignited” state whereas the collapse phase is similar to an extinguished state familiar in the catalytic oxidation of CO. Selectivity to maleic anhydride is lower in the extinguished state. Periodic operation should offer a means to keep selectivity high provided the cycle period does not exceed just a few minutes. Improvement in selectivity of close to 100% has been attained by periodic switching of the feed composition between mixtures containing oxygen and benzene in ratios of 2.4 and 4.6 with periods between 1/2 and 6 minutes. Benzene conversion, however, is lower.

Abstract

Une analyse cinétique de l'oxydation partielle du benzène en anhydride maléique, sur un catalyseur V2O5-MoO3/TiO2 développé par Merck, Sharp et Dohme, indique que l'oxydation partielle se fait en passant par les phases de réduction de surface, induction et affaissement; dans chaque phase, les espéces et les réactions de surface sont différentes. Les phases réduction et induction correspondent à un état “enflammé”, tandis que la phase d'affaissement correspond à un état éteint que l'on rencontre dans l'oxydation catalytique de CO. La sélectivité en anhydride maléique est plus faible à l'état éteint. Un mode opératoire périodique devrait permettre de conserver la sélectivité élevée, à condition que la période du cycle n'excéde pas quelques minutes. On a réussi à augmenter la sélectivité jusqu'à près de 100% en changeant périodiquement les gaz d'alimentation entre deux mélanges contenant l'oxygène et le benzène dans des rapports de 2.4 et 4.6, avec des périodes comprises entre 1/2 et 6 min. La conversion du benzéne cependant, est alors plus faible.

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