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aktualisiert am 12. Juni 2024

ISBN 978-3-8439-3032-1

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978-3-8439-3032-1, Reihe Verfahrenstechnik

Tobias Färber
Anwendung eines Taylor-Couette Reaktors in der homogenen Übergangsmetallkatalyse

188 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2016), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Im Hinblick auf eine Verknappung fossiler Rohstoffe findet in vielen Bereichen der chemischen Industrie ein Umdenken hin zu nachwachsenden Rohstoffen sowie alternativen Synthesewegen für bestehende Produktionswege statt. Bei vielen Klassen nachwachsender Rohstoffe entsteht jedoch eine Konkurrenzsituation zwischen der chemischen/stofflichen Nutzung und der Nahrungsmittel¬produktion. Terpene als eine weitere Klasse interessanter nachwachsender Rohstoffe besitzen diesen Nachteil hingegen nicht. Das ungesättigte Kohlenstoffgerüst der Terpene bietet einen idealen Angriffspunkt für die Funktionalisierung und die Übertragung bekannter und gut untersuchter oleochemischer Verfahren auf nachwachsende Rohstoffe. Die homogene Katalyse ist dabei ein effizientes Werkzeug, um diese Klasse der nachwachsenden Rohstoffe nutzbar und der Wertschöpfungskette zugänglich zu machen. Eine Möglichkeit ist dabei die Synthese von Aminen, die in der chemischen Industrie auf vielfältige Weise Verwendung finden, auf der Basis von Terpenen. Mittels der homogenkatalysierten, atomökonomischen Hydroaminierung in Kombination mit den sog. „Temperaturgesteuerten Mehrkomponenten-Lösungsmittel“ (TML)-Systemen können so auf nachhaltige Weise Terpenylamine hergestellt und der wertvolle homogene Übergangsmetallkatalysator zurückgewonnen werden.

Der erste Teil der vorliegenden Dissertation beschäftigt sich mit der Untersuchung der Hydroaminierung in Batch-Versuchen zur Ermittlung eines optimalen Betriebsfensters für eine spätere Maßstabsvergrößerung sowie einen kontinuierlichen Betrieb. Ein weiterer Schwerpunkt wird hierbei auf das Recycling des Katalysators sowie die energieschonende Aufreinigung der gewonnenen Terpenylamine gelegt.

Im Anschluss werden die so gewonnenen Erkenntnisse für die Umsetzung und Maßstabsvergrößerung der Reaktion verwendet. Die verfahrenstechnische Entwicklung umfasst dabei die Entwicklung und Bewertung verschiedener Reaktorkonzepte, den Bau eines geeigneten Reaktors sowie die Entwicklung eines kontinuierlichen Prozesses. Durch den Einsatz der Miniplanttechnik ist es möglich, die im Labor untersuchten Synthesewege in den kontinuierlichen Betrieb zu überführen und die in Batch-Versuchen nicht beobachtbaren Phänomene zu betrachten. Der Einsatz eines innovativen Taylor-Couette-Reaktors, der speziell an die Anforderungen der homogenen Übergangsmetallkatalyse angepasst wurde, ermöglicht hierbei in der Miniplant die effiziente Umsetzung der Hydroaminierung.