Nouveaux catalyseurs d’hydrogénation à base de platine déposé sur polyamide-66

V. — Étude cinétique de l’hydrogénation du styrène sur un catalyseur standard

¹ Laboratoire de Thermodynamique et Cinétique Chimiques - Laboratoire associé au CNRS n° 231 de Catalyse Appliquée et Cinétique Hétérogène - Université Claude-Bernard Lyon I, 43, boulevard du 11-Novembre-1918, 69621 Villeurbanne - Adresse actuelle : E.R.A.P. — Centre de recherches ELE — 69360 Solaize, France.
² Laboratoire de Thermodynamique et Cinétique Chimiques - Laboratoire associé au CNRS n° 231 de Catalyse Appliquée et Cinétique Hétérogène - Université Claude-Bernard Lyon I, 43, boulevard du 11-Novembre-1918, 69621 Villeurbanne, France.

Résumé

L'élude cinétique de l’hydrogénation du styrène en étliylbenzène a été effectuée en régime dynamique dans un microréacteur différentiel et dans un réacteur à agitation parfaite.

L’énergie apparente d’activation de la réaction est de 13 kcal. mole-1 en dessous de 160 °C et elle est de 8 kcal. mole^-1 pour des températures comprises entre 160 et 225 °C. Ces résultats sont en accord avec l'observation d’un changement, à 160 °C, dans le mécanisme réactionnel.

En effet, en dessous de 160 °C, la loi cinétique est de la forme v = k₀.k_ST.P_ST et au-dessus de cette température, elle devient :

[math]

L’adsorption de H₂ suit donc le modèle de Langmuir. La surface du catalyseur est saturée par ce gaz en dessous de 160 °C alors qu’elle ne l’est plus au-dessus de cette température. L’ordre par rapport au styrène est égal à l’unité dans tout l’intervalle de température étudié.

Ces résultats, différents de ceux obtenus pour des catalyseurs conventionnels au platine pour lesquels l’ordre est voisin de zéro pour l’hydrocarbure et voisin de l’unité pour l’hydrogène, montrent que le polyamide-66 exerce une influence sur les propriétés catalytiques du platine et en particulier sur le mécanisme de l’hydrogénation du styrène.

Abstract

A study of the kinetics of styrene hydrogenation into ethylbenzene was carried out in a flow system with either a differential microreactor or a perfectly stirred reactor.

The apparent activation energy of the reaction is 13 kcal.mole-1 for temperatures below 160 °C and it is 8 kcal.mole^-1 for temperatures between 160° and 225 °C. This is in agreement with a change, observed at 160 °C, in the mechanism of the reaction.

In fact, below 160 °C, the kinetic law is v = k₀.k_ST.P_ST and above this temperature, it becomes :

[math]

Thus, hydrogen adsorption follows the Langmuir model. The catalyst surface is satured by this gas at at low temperatures but, above 160 °C, this is no longer the case. The order with respect to styrene is unity over the whole range of temperature studied.

These results, different from those obtained for conventional Pt catalysts which exhibit an order nearly zero with respect to styrene and approximative^ unity with respect to hydrogen, clearly show an effect of polyamide-66 on the catalytic properties of Pt and, particularly, on the mechanism of styrene hydrogenation.