Untersuchungen zur Dehydratisierung von Alkoholen und zur Esterverseifung sowie zum Verhalten von anorganischen Materialien in überkritschem Wasser

Henk, Wolfgang (2004)
Untersuchungen zur Dehydratisierung von Alkoholen und zur Esterverseifung sowie zum Verhalten von anorganischen Materialien in überkritschem Wasser.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

URL / URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-4587

Kurzbeschreibung (Abstract)

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Reaktionen und die Korrosion von Keramiken in überkritischem Wasser untersucht. Um die Reaktionen von komplexeren Molekülen wie Kohlehydraten und Fetten besser zu verstehen, wurden Alkohole und Ester untersucht. Es wurden die Reaktionen von iso-Propanol, n-, iso- und tert-Butanol, 1,4-Butandiol, Essigsäureethylester und Propionsäureethylester untersucht. Die Alkohole reagieren zu den entsprechenden Alkenen, die Ester hydrolysieren zu den entsprechenden Alkoholen und Säuren. Die Versuche wurden im Temperaturbereich von 320 bis 420 °C und im Druckbereich von 22 bis 40 MPa durchgeführt. Die Verweilzeit lag bei 20 bis 30 s. Eine Versuchanlage, deren Kern ein Treibstrahlreaktor gefertigt aus einer Nickelbasislegierung ist, dient zur Durchführung der Experimente. Im nahkritischen Bereich bei Temperaturen um die 370 °C und zu hohen Temperaturen hin (ab 400 °C) sind die Umsätze der Reaktionen am höchsten. Mit zunehmendem Druck steigen die Umsätze der Reaktionen leicht an. Zusätzlich wurde der Einfluss von Salzen auf die Reaktionen getestet. Es wurden entsprechend der Löslichkeiten Magnesium-, Zink- und Natriumsulfat zu den Reaktionslösungen gegeben. Natriumsalz hemmt die Reaktionen, Zink- und Magnesiumsalz führt zu höheren Umsätzen. Daneben wurden in dieser Arbeit Keramiken auf ihre Beständigkeit in überkritischem Wasser untersucht. Die Korrosionsversuche wurden in einem kontinuierlich betriebenen Rohrreaktor, gefertigt aus einer Nickelbasislegierung, durchgeführt. Potentiell beständige Materialien in diesem Medium sind Aluminium- und Titanoxid. Es wurden beständige Materialien gefunden, nennenswerte spezifische Oberflächen hatten aber nur zwei Titanoxidkeramiken. Mit einem dieser Titanoxide wurde ein Katalysator hergestellt.Die Keramik mit einer spezifischen Oberfläche von 55 m2 / g wurde in Hexachlorplatinsäure getränkt und im Wasserstoffstrom reduziert. Dieser Katalysator wurde nun an der Hydrierung von Cyclohexen in überkritischem Wasser getestet. Aus apparativen Gründen wurden als Edukte Ameisensäure und Cyclohexanol eingesetzt, die dann zu Cyclohexen und Wasserstoff reagieren. Die Hydrierung von Cyclohexen mit dem hergestellten Katalysator führt bei 380 °C und 25 MPa zu Ausbeuten um die 5 %. In weiteren Untersuchungen könnte man nun diesen Katalysator hinsichtlich seiner Präparation optimieren. In Bezug auf die Nutzung von Biomasse könnten in weiterführenden Untersuchungen Diole und Triole untersucht werden sowie der Einfluss von Salzen auf diese Reaktionen, um die Reaktionen von Kohlehydraten besser zu verstehen.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2004

Autor(en):

Henk, Wolfgang

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Untersuchungen zur Dehydratisierung von Alkoholen und zur Esterverseifung sowie zum Verhalten von anorganischen Materialien in überkritschem Wasser

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Lindner, Prof. Dr.- H.-J.

Berater:

H. Vogel, Prof. Dr.- H.

Publikationsjahr:

6 Juli 2004

Ort:

Darmstadt

Verlag:

Technische Universität

Datum der mündlichen Prüfung:

21 Juni 2004

URL / URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-4587

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

Investigations concerning reactions and corrosion in supercritical water have been carried out in this study. The reactions of alcohols and esters such as iso-propanol, n-, iso-and tert-butanol, 1,4 butandiol, ethyl acetate and ethyl propionate have been tested in order to understand the reactions of complex molecules like carbohydrates and fats. The alcohols react to the accordant alkenes, the esters react to ethanol and the accordant acid. Investigations have been carried out in a temperature range from 320 to 420 °C and in a pressure range from 22 to 40 MPa. Residence time has been at 20 to 30 s.The experiments have been done in a test facility which core is a jet loop reactor made of a nickel base alloy. A high conversion is reached in the subcritical region at about 370 °C and at high temperatures (above 400 °C). Conversions also rise with increasing pressure. The effect of salts on the reactions have been tested. Sodium, magnesium and zinc sulphate have been added according to their solubility. Sodium sulphate inhibits the reactions, zinc and magnesium sulphate lead to higher conversions. In the other part of this study there have been done investigations on corrosion of ceramics in supercritical water. The corrosion tests have been carried out in a tube reactor made of a nickel base alloy. Probably stable under these conditions ceramics are alumina and titania. There have been found some resistant materials but only two titania ceramics have high specific surfaces. This ceramic with a specific surface of 55 m2 / g have been saturated in hexacloroplatin acid and reduced with hydrogen. This catalyst was tested for the hydration of cyclohexene in supercritical water. For experimental rerasons formic acid and cyclohexanol, have been applied as educts which react to hydrogen and cyclohexen. The hydration of cyclohexene with the catalyst yields at 380 °C and 25 MPa to conversions about 5%. Further investigations could optimize the catalyst concerning the preparation. According to the utilization of biomass further investigations on the reactions of diols and triols and the effect of salts on these reactions could lead to a better understanding of the reaction of carbohydrates.

Englisch

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

07 Fachbereich Chemie

Hinterlegungsdatum:

17 Okt 2008 09:21

Letzte Änderung:

26 Aug 2018 21:25

PPN:

Referenten:

Lindner, Prof. Dr.- H.-J.