Oxdation von n-Butan zu Maleinsäureanhydrid in einem milli-strukturierten Festbettreaktor

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gunther Brenner; Professor Dr.-Ing. Thomas Turek
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Strömungsmechanik ; Technische Chemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 229601517

Im beantragten Projekt soll das Konzept des mikro- bzw. milli-strukturierten Festbettreaktors für stark exotherme Gasphasenreaktionen am Beispiel der industriell relevanten partiellen Oxidationvon n-Butan zu Maleinsäureanhydrid experimentell und theoretisch untersucht werden. Es wird erwartet, dass sich der Prozess in einem solchen Reaktor durch Erhöhung der mittleren Reaktortemperatur und die Verringerung der Diffusionslängen hinsichtlich Selektivität und Raum-Zeit-Ausbeute gegenüber dem konventionellen Reaktor signifikant erhöhen lässt. Weitere Vorteile des Konzepts sind der direkte Einsatz industriell erprobter Katalysatoren nach Zerkleinerung und die Möglichkeit zum Austausch des Katalysators bei geeigneter Anordnung von Reaktions- und Kühlkanälen. Projektziel ist die Erarbeitung der erforderlichen Grundlagen für Auslegung und Maßstabsvergrößerung des Reaktorkonzepts. Dazu werden systematische reaktionstechnische Messungen an Reaktionskanälen und Katalysatorpartikeln unterschiedlicher Abmessungen zur Bestimmung von Umsatzgrad, Selektivität und Druckverlust durchgeführt. Weiterhin sind Untersuchungen zur Durchströmung der Schüttungen aus unregelmäßig geformten Katalysatorpartikeln und Verweilzeitmessungen erforderlich, um ein Modell für die Reaktionskanäle zu entwickeln. Hierzu werden moderne numerische Methoden wie die Lattice-Boltzmann Methode eingesetzt, um die relevanten hydrodynamischen Vorgänge im porösen Festbett im Detail verstehen und quantifizieren zu können. Bei Erreichung der Projektzieleist die Fortführung im Rahmen eines Projektes mit Verwertungspotenzial geplant, in dem das Reaktorkonzept im Pilotmaßstab realisiert werden soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen