Stefan Kah

Entwicklung und Einsatz von Mikrostrukturreaktoren mit katalytisch wirksamen Strömungskanälen für die partielle Gasphasen-Oxidation von 1-Buten

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http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:ch1-200400981

Kurzfassung in Deutsch

In der vorliegenden Arbeit wurden erstmalig Mikrostrukturreaktoren bei der partiellen Oxidation von 1-Buten zu Maleinsäureanhydrid (MSA) eingesetzt. Diese stark exotherme, heterogen katalysierte Umsetzung fand hierbei in Stapeln mikrostrukturierter Aluminiumfolien statt, welche durch parallele Strömungskanäle mit katalytisch wirksamen Oberflächenschichten charakterisiert sind. Als Aktivkomponenten kamen Vanadium-, Phosphor- und Titanoxide zur Anwendung. Ein Vergleich von drei kompakten Mikrostrukturreaktoren mit Kanaldurchmessern der Mikrokanäle von 0,08, 0,2 bzw. 0,4 mm mit einem Schüttgutreaktor wurde durchgeführt. Vorausgehend war die Entwicklung von 3 verschiedenen Methoden zur Immobilisierung von V2O5 und P2O5 auf dem Katalysatorträger bei jeweils unterschiedlichen Katalysatorvorläufern. Die Herstellungsparameter der geeignetsten Immobilisierungsmethode wurden, entsprechend einem Screening in Schüttgutreaktoren, systematisch variiert. Die katalytische Aktivierung der Folien erfolgte nach der gleichen Präparationsvorschrift die zur Herstellung des „besten“ Katalysator-Schüttguts führte. Bei der partiellen Oxidation von 1-Buten außerhalb des Explosionsbereiches bestanden nur geringfügige Unterschiede zwischen den MSA-Selektivitäten im Schüttgut bzw. in der Mikrostruktur (33%). In letzterer wurden hingegen um den Faktor 3 bis 5 höhere Raum-Zeit-Ausbeuten als im Schüttgut erzielt. Des weiteren konnte die partielle Oxidation von 1-Buten innerhalb des Explosionsbereiches ausschließlich in den Mikrostrukturreaktoren explosionssicher - und ohne Anzeichen auf instabile Betriebspunkte – gehandhabt werden. Begleitend dazu fand die Entwicklung und der Einsatz dreier modularer Mikrostrukturreaktoren bei der partiellen Oxidation von 1-Buten statt. Praktische Ergebnisse wurden anhand eines entwickelten Reaktormodells bestätigt.

weitere Metadaten

Schlagwörter
1-Buten
Schlagwörter
MSA
Schlagwörter
Mikroreaktor
Schlagwörter
Mikrostrukturreaktor
SWD SchlagworteButene
SWD SchlagworteHeterogene Katalyse
SWD SchlagworteKatalytische Oxidation
SWD SchlagworteSelektive Oxidation
DDC Klassifikation660
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Naturwissenschaften
GutachterProf. Dr.-Ing. Dieter Hönicke
Prof. Dr.-Ing. Elias Klemm
Prof. Dr.rer.nat.habil. Wladimir Reschetilowski
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)18.01.2004
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung02.07.2004
Veröffentlichungsdatum (online)10.05.2005
persistente URNurn:nbn:de:swb:ch1-200400981

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