ISBN 978-3-8439-0531-2

978-3-8439-0531-2, Reihe Verfahrenstechnik

Philip Mülheims
Keramische Schwämme als alternative Katalysatorträger in der partiellen Oxidation von o-Xylol zu Phthalsäureanhydrid

240 Seiten, Dissertation Karlsruher Institut für Technologie (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die partielle Oxidation von o-Xylol zu Phthalsäureanhydrid (PSA) in Rohrbündelreaktoren ist ein bedeutender und etablierter Prozess in der chemischen Industrie. Die stark exotherme Reaktion sowie eine unzureichende Wärmeabfuhr aus dem Reaktionsraum führen jedoch wegen einer Verschlechterung der Selektivität zu PSA und einer möglichen Desaktivierung des Katalysators bei zu hohen Temperaturen zu einer Limitierung der Prozessleistung. Eine aus wirtschaftlichen und energetischen Gesichtspunkten interessante Steigerung der Prozessleistung setzt daher voraus, dass entweder eine grundlegende Änderung des Reaktor- oder Reaktionskonzeptes vorgenommen wird oder dass speziell geformte Katalysatorformkörper oder monolithische Strukturen verwendet werden, die den Stoff- und Wärmetransport und damit die Wärmeabfuhr aus dem Reaktionsraum signifikant verbessern.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden keramische Schwämme als alternative Katalysatorträger in der partiellen Oxidation von o-Xylol zu Phthalsäureanhydrid eingehend untersucht, da diese aufgrund ihres niedrigen Druckverlustes und ihrer guten Wärmetransporteigenschaften eine Verbesserung der Prozessleistung industrieller PSA-Reaktoren erwarten ließen. Als Aktivkomponente kamen neuartige Vanadiumpentoxid/Titandioxid-Nanopartikel zum Einsatz, welche durch das Verfahren der Flammensprühpyrolyse hergestellt wurden und hohe Aktivitäten bei gleichzeitig guten Selektivitäten aufweisen.

Die Untersuchungen haben gezeigt, dass keramische Schwämme in der Lage sind, die Wärmeabfuhr aus dem Katalysatorbett signifikant zu verbessern und somit die primäre Prozesslimitierung der industriellen PSA-Herstellung zu überwinden.