Kontinuierliche Hydroformylierung von 1-Buten mit rhodiumbasierten geträgerten Flüssigfilmkatalysatoren
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Please note that there is a typo in the units of all values k1,i and k2,i in Table 4.14 (Chapter 4.2.3, page 97). The correct unit is „ mmol h-1 kgRh-1 bar-x “.
This work continues the research in the field of SILP-catalyzed hydroformylation in the gas-phase that was started in 2003. Mainly the formation and accumulation of the high boiling aldol is preventing an industrial application as the accumulation leads to a continuous loss in activity over long time periods on stream. The aldol is formed in a consecutive reaction from n-pentanal. This thesis focused on investigating the support texture on the hydroformylation of 1-buten and the consecutive aldol reaction of n-pentanal. The required silica support was produced using hydrothermal treatment. Within the two EU-funded projects ROMEO and MACBETH, a bifunctional reactor was investigated as part of a group of researchers across Europe. The concept of the reactor was to combine the production and the separation of the aldehyde in one module. A new catalyst system, that was developed within the project was kinetically investigated and modelled. Last, the influence of the liquid phase on the aldol reaction of n-pentanal was studied using different SILP-catalysts.
Abstract
Bitte beachten Sie, dass die Einheiten aller Werte k1,i und k2,i in Tabelle 4.14 (Kapitel 4.2.3, Seite 97) einen Tippfehler enthält. Die korrekte Einheit ist hier jeweils „ mmol h-1 kgRh-1 bar-x “.
Die vorliegende Arbeit führte die 2003 begonnene Forschung im Bereich der Gasphasenhydroformylierung von kurzkettigen Olefinen mit Rh-SILP-Katalysatoren weiter. SILP-Katalysatoren bestehen dabei aus einem porösen Träger, auf den eine dünne Schicht einer ionischen Flüssigkeit aufgebracht wird. In diesem Film kann ein homogener Katalysatorkomplex eingelöst werden, um auf der mikroskopischen Ebene einen homogenen Katalysator zu erzeugen, welcher makroskopisch heterogen vorliegt. Als Trägermaterial hatte sich dabei historisch Silika als bestes Material herausgestellt, welches jedoch aufgrund der auf der Oberfläche vorhanden sauren Silanolgruppen eine Weiterreaktion des gebildeten Aldehyds zum Aldol katalysiert. Die Bildung und Akkumulation des hochsiedenden Aldols in den Poren führt dabei zu einer Verblockung der Poren und dadurch zu einer Deaktivierung des Katalysators bei langen Katalysatorstandzeiten, weshalb eine industrielle Anwendung bisher scheiterte. Ein Fokus der vorliegenden Arbeit lag dabei auf der Untersuchung des Einflusses der Trägertextur auf die Hydroformylierung von 1-Buten sowie auf die Folgereaktion des Wunschproduktes n-Pentanal zum Aldolprodukt 2-Propyl-2-heptenal. Die Träger wurden dabei mittels hydrothermaler Behandlung hergestellt. Weiter wurde im Rahmen der Projekte ROMEO und MACBETH zusammen mit Partnern aus Europa ein bifunktionelles Reaktorkonzept, welches die Bildung und Abtrennung des linearen Aldehyds in einem Membranreaktor vereinte, hinsichtlich ihres Einsatzes in der SILP-katalysierten Hydroformylierung untersucht. Ein innerhalb des ROMEO-Projektes entdecktes SLP-System wurde darin ebenfalls kinetisch untersucht und ein kinetisches Modell entwickelt. Abschließend wurde der Einfluss der ionischen Flüssigkeit auf die Aldolbildung bei Verwendung von silikageträgerten SILP-Systemen untersucht.