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Modellrechnung für die heterogen katalysierte Epoxidierung von 1,3‐Butadien zu 3,4‐Epoxy‐1‐buten im Labor‐Rohrreaktor
Author(s) -
Otto T. N.,
Mas C.,
Ederer H.,
Powietzka B.,
Dinjus E.
Publication year - 2009
Publication title -
chemie ingenieur technik
Language(s) - German
Resource type - Journals
SCImago Journal Rank - 0.365
H-Index - 36
eISSN - 1522-2640
pISSN - 0009-286X
DOI - 10.1002/cite.200800190
Subject(s) - chemistry , medicinal chemistry , polymer chemistry , stereochemistry
Auf Basis von elementaren Reaktionen wird ein mathematisches Modell erstellt, das den Einblick in das chemische Geschehen der heterogen katalysierten Epoxidierung von 1,3‐Butadien am Ag‐Katalysator im Labor‐Rohrreaktor ermöglicht. Dazu wird der Reaktionsmechanismus auf ein System von 29 gekoppelten Differentialgleichungen transformiert. Insgesamt ergibt sich ein Reaktionssystem aus 56 Reaktionen, die alle über eine komplexe Verbindung mit dem aktiven Zentrum (Z) des Katalysators verfügen. Jede Reaktion des Systems besteht aus zwei Arrhenius‐Parametern (präexponentieller Faktor und Aktivierungsenergie), sodass sich insgesamt 112 Parameter ergeben. Der erforderliche Datensatz wird aus Experimenten extrahiert, die im Labor‐Rohrreaktor durchgeführt werden. Für die Epoxidierung wird ein Ag‐Katalysator eingesetzt, der durch simultane Nassimprägnierung (Incipient wetness method) eines α‐Al 2 O 3 ‐Trägers mit wässriger Aktivkomponentenlösung (AgNO 3 , CsNO 3 , Ba(NO 3 ) 2 ) hergestellt wird. Die Versuche finden anhand ausgewählter Temperaturpunkte unter isothermen Bedingungen für die Raumgeschwindigkeiten 2950 und 5900 h –1 bei Umgebungsdruck statt. Für die signifikantesten Produkte 3,4‐Epoxy‐1‐buten, CO 2 und CO stimmen die modellierten mit den experimentellen Werten gut überein. Aus dem Modell ergibt sich für die Entstehung des molekularen Zielproduktes 3,4‐Epoxy‐1‐buten aus dem komplexen Oberflächenzentrum (Z) eine Aktivierungsenergie von 26,02 kJ/mol.