Anwendung der Deoxydehydratisierung für die stoffliche Nutzung von Nachwachsenden Rohstoffen

Sandbrink, Lennart; Liauw, Marcel; Palkovits, Regina

doi:34749

Anwendung der Deoxydehydratisierung für die stoffliche Nutzung von Nachwachsenden Rohstoffen = Application of the deoxydehydration for the utilization of renewable resources

Sandbrink, Lennart

2016

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Master of science Lennart Sandbrink

ImpressumAachen 2016

Umfang1 Online-Ressource (iv, 133 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen, 2016

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Palkovits, Regina (Thesis advisor) ; Liauw, Marcel (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2016-04-22

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2016-040110
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/657903/files/657903.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/657903/files/657903.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Chemie (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540

Kurzfassung
Die Anwendbarkeit der Deoxydehydratisierung (DODH) für die Umsetzung von Biomasse-basierten Substraten wurde in dieser Arbeit im Hinblick auf einen industriellen Einsatz dieser Reaktionsklasse untersucht. Als Alternative zu dem in der Literatur vorherrschenden geschlossenen Reaktionssystems wurde ein gasdurchströmter Reaktor identifiziert, der für homogene Rheniumkatalysatoren eine verbesserte Aktivität, Selektivität und Stabilität im Vergleich zum konventionellen System bietet. Anschließend wurden feste Trägerkatalysatoren auf Basis von Rhenium entwickelt und hinsichtlich Aktivität und Stabilität untersucht. Dabei zeigen Katalysatoren mit oxidischen Trägermaterialien vergleichbare Aktivitäten wie homogene Referenzen, durch den Einsatz von Aktivkohlen können die Aktivitäten sogar noch übertroffen werden. Durch einen postsynthetischen Reduktionsschritt kann die Stabilität der Katalysatoren verbessert werden. Die höchste Stabilität lieferte das Katalysatorsystem ReOx/TiO2, das über sieben konsekutive Katalysen konstante Aktivität und Selektivität lieferte. Im aktiven Katalysator liegt Rhenium im gemischten Verhältnis der Oxidationszustände von circa Re(0):Re(IV):Re(VII) = 1:1:2 vor. Die entwickelten heterogenen Katalysatoren wurden schließlich erstmalig in einem kontinuierlich betriebenen Festbettreaktor getestet. Im Gegensatz zum Satzbetrieb zeigte der Katalysator eine moderate Deaktivierung über lange Laufzeiten, was auf eine Kombination an verschiedenen Deaktivierungsmechanismen zurückgeführt werden konnte. Über Anpassungen der Reaktionsparameter konnte die Deaktivierung jedoch vermindert und die Effizienz im Vergleich zum Ausgangssystem damit vervierfacht werden.

The application of the deoxydehydration (DODH) for the conversion of biomass based substrates was investigated in terms of an industrial utilization of this reaction class. As alternative to the currently predominant closed reaction system a sparging gas reactor was identified, which offers a higher activity, selectivity and stability for homogeneous rhenium catalysts. Subsequently solid rhenium based supported catalysts were developed and examined towards activity and stability. Catalysts with oxidic support materials showed comparable activities to homogeneous reference catalysts, which could even be exceeded by utilizing activated carbons as catalyst support. Through a postsynthetic reduction step, the stability of the catalysts were improved. The highest stability was observed for ReOx/TiO2,which showed constant activity and selectivity over seven consecutive runs. For the active catalysts the rhenium composition was determined to be approximately Re(0):Re(IV):Re(VII) = 1:1:2. The developed heterogeneous catalysts were applied in a continuously run fixed bed reactor for the first time. In contrast to the batch experiments, a moderate deactivation was observed over long time on streams, which could be attributed to multiple deactivation mechanisms. Through adjustments of the reaction parameters the deactivation could be reduced and the efficiency could be increased fourfold.

OpenAccess:
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