Reaktionskinetische und reaktionstechnische Untersuchungen zur Alkylierung von C4-Kohlenwasserstoffen unter Verwendung ionischer Flüssigkeiten als Katalysatoren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Andreas Jess
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 163863381

Bei der i-Butan/Buten-Alkylierung zur Erzeugung hochoktaniger Benzinkomponenten werden bisher H2SO4 und HF als Katalysatoren eingesetzt. Beide Säuren bereiten erhebliche Probleme (Korrosion, Giftigkeit von HF, hoher Kat.-Verbrauch bei H2SO4). Es werden daher seit vielen Jahren alternative Katalysatoren gesucht. Versuche saure Zeolithe für die Alkylierung einzusetzen sind durch die schnelle Deaktivierung durch Verkokung bisher gescheitert. Ionische Flüssigkeiten (Ionic Liquids, ILs) stellen eine neue Klasse an Lösungsmitteln und Katalysatoren dar. Ihre Eigenschaften (Viskosität, Acidität..) lassen sich durch die Wahl der Ionen gezielt verändern. ILs eignen sich - wie die Literatur und eigene Voruntersuchungen zeigen - grundsätzlich als Alkylierungskatalysatoren. Systematische Untersuchungen zur Entwicklung eines langzeitstabilen und optimierten IL-Katalysatorsystems für die C4-Alkylierung fehlen allerdings, und es wurden bisher auch nur Batchreaktoren eingesetzt. Im beantragten Projekt sollen bisher bekannte und für die Alkylierung geeignete IL-Systeme weiterentwickelt werden (Kat.-Screening). Dabei sollen verschiedene ILs, deren Mischungen und die Zugabe von Additiven (H2O...) untersucht werden. Im reaktionstechnischen Projektteil soll das neue Konzept eines kontinuierlich durchströmten Tropfensäulenreaktors studiert werden, da die sonst üblichen Probleme der homogenen Katalyse (Katalysatorabtrennung) dann minimiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen