Étude de la cinétique physique et chimique de la déshydrogénation du cyclohexane au contact d’un catalyseur industriel Pt — Al₂O₃

Laboratoire de cinétique chimique appliquée, Institut de Chimie Industrielle, Université de Liège, Rue A. Stévart, 2, 4000-Liège, Belgique , Belgique.

Résumé

On a étudié la cinétique de la déshydrogénation du cyclo-hexane au contact d’un catalyseur industriel Pt-Al²O³ dans un réacteur différentiel à lit fixe. Le domaine de température examiné s’étend de 220 à 280 °C. La pression totale vaut 1 atm et on a fait varier la pression partielle de cyclohexane et celle d’hydrogène.

Une étude détaillée du couplage entre les transferts de matière et de chaleur et la réaction chimique a permis de déterminer les conditions de mesure de la vitesse chimique intrinsèque.

L’étude de cinétique chimique a été conduite en vitesse initiale, et elle a permis de déterminer une séquence réactionnelle acceptable des points de vue thermodynamique et cinétique. L’étape lente de cette séquence est l’adsorption du cyclohexane ; le benzène et l’hydrogène jouent un rôle inhibiteur, mais la précence d’hydrogène dans le gaz réaction- nel est par ailleurs indispensable à l’activation du catalyseur et au maintien de son activité.

Abstract

A kinetic study is presented οf the dehydrogenation of cyclohexane on an industrial Pt-Al₂O₃ catalyst. The experimental reactor is of the differential fixed bed type. The temperature has been varied from 220 to 280 °C. The total pressure is one atmosphere and the influence of the partial pressures of cyclohexane and hydrogen has been considered.

A detailed study of the interaction between mass and heat transfer and the chemical reaction has allowed the determination of experimental conditions for which the intrinsic chemical rate si measured.

An initial rate kinetic study has been made and a reaction sequence is proposed which is acceptable at the numerical and thermodynamical points of view. The rate determining step is the adsorption of the cyclohexane. Hydrogen and benzene inhibit the reaction. The presence of hydrogen in the reacting gas is necessary to activate the catalyst and to maintain the activity.