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Noncatalytic and catalytic pyrolysis of toluene

Authors

  • Kamal K. Pant,

    1. Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology, Kanpur - 208016, India
    Current affiliation:
    1. Dept. of Chemical Engineering, H. B. T. I., Kanpur - 208002, India
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  • Deepak Kunzru

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology, Kanpur - 208016, India
    • Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology, Kanpur - 208016, India
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Abstract

Noncatalytic and catalytic pyrolysis of toluene has been studied at atmospheric pressure in the temperature range of 1043 to 1153 K using steam or nitrogen as the diluent. The catalyst used was potassium carbonate impregnated calcium aluminate. Compared to noncatalytic pyrolysis, the conversions were significantly higher in the presence of the catalyst although the product selectivities were not affected. With nitrogen as the diluent the main products were hydrogen, methane, benzene, bibenzyl and higher hydrocarbons. When steam was used as the diluent, in addition to the above products appreciable amounts of carbon monoxide and carbon dioxide were also produced. The overall reaction of toluene could be represented by two parallel paths; one for toluene decomposition and the other for the toluene-steam reaction. The kinetic constants of these two reactions for catalytic as well as noncatalytic pyrolysis were determined by nonlinear optimization. In the presence of the catalyst, the activation energy for toluene decompostion was significantly reduced, whereas there was only a marginal reduction in the activation energy of the toluene-steam reaction.

Abstract

On a étudié la pyrolyse catalytique et non catalytique du toluène à la pression atmosphérique dans la gamme de températures de 1043 - 1153 K avec de la vapeur ou de l'azote comme diluant. On a utilisé comme catalyseur de l'aluminate de calcium imprégné de carbonate de potassium. Comparativement à la pyrolyse non catalytique, les conversions sont nettement plus élevées en présence de catalyseurs mîme s'il n'y a pas d'effet sur les sélectivités de produits. Dans le cas de l'azote comme diluant, les principaux produits sont l'hydrogène, le méthane, le benzène, le bibenzyl et des hydrocarbures supérieurs; avec la vapeur, outre les produits ci-dessus, des quantités appréciables de monoxyde de carbone et de gaz carbonique sont également produites. La réaction globale du toluène pourrait être représentée par deux chemins parallèles; l'un pour la décomposition du toluène et l'autre pour la réaction toluène-vapeur. Les constantes cinétiques de ces deux réactions aussi bien pour la pyrolyse catalytique que non catalytique ont été déterminées par optimisation non linéaire. En présence du catalyseur, l'énergie d'activation pour la décomposition du toluène est considérablement réduite, alors que la réduction n'est que marginale dans l'énergie d'activation de la réaction toluène-vapeur.

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