Browsing by Author "Traa, Yvonne (PD Dr.)"

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Open Access
Co-catalytic cracking of n-decane and 2-ethylphenol as model hydrocarbons for fossil- and bio-based feeds in FCC over zeolite catalysts
(2018) Heuchel, Moritz; Traa, Yvonne (PD Dr.)
Open Access
Dehydroalkylation of benzene with mixtures of ethane and propane over zeolite catalysts
(2018) Wan Hussin, Dennis; Traa, Yvonne (PD Dr.)
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Hydrierende Umsetzung mehrkerniger Aromaten zu einem synthetischen Steamcracker-Einsatz an bifunktionellen Zeolithkatalysatoren
(2010) Demir, Fehime; Traa, Yvonne (PD Dr.)
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, geeignete bifunktionelle Zeolithkatalysatoren zu finden, um aus mehrkernigen Aromaten einen synthetischen Steamcracker-Einsatz herzustellen. Die Zielprodukte sind n-Alkane mit zwei bis sechs Kohlenstoffatomen (C2-6-n-Alkane), die im Steamcracker die höchsten Ausbeuten an Ethen und Propen liefern. iso-Alkane sind ebenfalls für den Steamcracker-Einsatz geeignet. Dagegen sind teilweise hydrierte Aromaten, Cycloalkane, stark verzweigte Alkane und Methan unerwünscht.
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Katalytische Eigenschaften von Zeolithen des Strukturtyps MWW
(2013) Kley, Ines; Traa, Yvonne (PD Dr.)
Bei der nicht-oxidativen Propandehydrierung wurden nicht saure bimetallische Pt,Zn-Zeolithkatalysatoren verwendet. Durch das Einbringen von Zn in den Katalysator wurde die Bildung von großen Pt-Agglomeraten verhindert, so dass strukturinsensitive Reaktionen, wie die Propandehydrierung, im Vergleich zu anderen Nebenreaktionen bevorzugt ablaufen. Es konnte gezeigt werden, dass durch diese Verdünnung des Platins mit Zink eine nahezu vollständige Unterdrückung der Hydrogenolyse von Propan erzielt werden konnte. Bei der nicht-oxidativen Dehydrierung von Propan muss zwischen Primär- und Sekundärreaktionen unterschieden werden. Primärprodukte werden vom Porensystem und vom Umsatz von Propan unabhängig gebildet, Sekundärreaktionen, wie die Oligomerisierung und Aromatisierung, nehmen mit steigendem Umsatz von Propan zu. Durch die Variation der Kontaktzeit der Reaktanden mit dem Katalysator konnte gezeigt werden, dass die nicht-oxidative Propandehydrierung an Zeolith MCM-22 vor allem an der äußeren Oberfläche abläuft und somit nicht durch Diffusionshemmungen beeinträchtigt wird. Die selektive Verkokung der äußeren Oberfläche hat auf die katalytische Aktivität oder Selektivität zu den Produkten an Zeolith Beta im Vergleich zu Zeolith MCM-22 keine Auswirkungen. An den MWW-Strukturtyp-Katalysatoren kann eine Beteiligung der sauren Zentren in den halben Hohlräumen auf der Oberfläche der Zeolithe durch einen Vergleich der Reaktionen mit verkokten und unverkokten Katalysatoren gezeigt werden. Es konnte im Weiteren gezeigt werden, dass die Reaktion durch die Säurezentrendichte und die Verteilung der sauren Zentren im Innern des Zeoliths stark beeinflusst wird. Saure Zentren, welche während der Reduktion des Edelmetalls gebildet werden, reduzieren die Selektivität zu Propen. Eine geringere Konzentration an aktiven Säurezentren kann durch die Reduktion des Edelmetalls in einer wässrigen Natriumborhydrid-Lösung erreicht werden. Durch eine geringere Anzahl an sauren Zentren wird die Bildung von unerwünschten durch säurekatalysierte Reaktionen dargestellten Nebenprodukten verringert. Durch Untersuchungen der Zugänglichkeit der sauren Zentren an Zeolith Beta und der selektiven Verkokung der äußeren Oberfläche der verwendeten Katalysatoren wurde deutlich, dass durch unterschiedliche Säurezentrenverteilungen komplexere Reaktionen möglich sind und eine starke Deaktivierung des Katalysatorsystems vor allem zu Beginn der Reaktion vorliegt. Die Bildung von aromatischen Verbindungen erfolgt bevorzugt in großen Poren und Kreuzungspunkten des Porensystems des Zeoliths Beta, da diese ausreichend Platz für sperrige Übergangszustände zur Verfügung stellen und Zeolith Beta auch eine geringe Diffusionshemmung innerhalb der Poren aufweist. An Zeolith MCM-22 hingegen läuft die Bildung von BTX-Aromaten sowohl in den großen Hohlräumen im Innern des Zeoliths als auch auf der äußeren Oberfläche in den halben Hohlräumen als nicht-formselektive Reaktion ab. Die Bildung von aromatischen Verbindungen in den großen Hohlräumen führt zu deren vollständigen Verkokung und Deaktivierung. Bei der Alkylierung von Toluol mit 1-Dodecen in der flüssigen Phase an sauren Katalysatoren konnte anhand eines Vergleichs von Zeolith Beta mit den Zeolithen MCM-22 und ITQ-2 gezeigt werden, dass die Selektivität zu den gewünschten 2-Tolyldodecanen durch das Porensystem beeinflusst wird. Dies kann auf Unterschiede bei der Produktdesorption zurückgeführt werden. Dies kann auch mit Hilfe unterschiedlicher Kristallgrößen von Zeolith Beta bestätigt werden. An kleineren Zeolithkristallen ist die Diffusionshemmung der Edukte und Produkte geringer und somit auch die Aktivität des Katalysators höher als an großen Kristallen, jedoch ist die Selektivität zu den Produkten davon unabhängig. Die Deaktivierung des Katalysators spielt bei dieser Testreaktion eine entscheidende Rolle, da durch eine unzureichende Desorption der Produkte eine vollständige Blockierung des inneren Porensystems resultieren kann, so dass im Fall der Reaktion an Zeolith Beta, im Vergleich zu den Alkylierungsreaktionen an Zeolith MCM-22 und ITQ-2, keine zugänglichen sauren Zentren mehr zur Verfügung stehen. Wie auch bei der nicht-oxidativen Dehydrierung von Propan spielen bei der Flüssigphasenalkylierung von Toluol mit 1-Dodecen die sauren Zentren sowie deren Säurestärke eine entscheidende Rolle. Bei Reaktionen an Katalysatoren, deren saure Zentren eine mittlere Säurestärke aufweisen, kann die Selektivität zu den gewünschten 2-Tolyldodecanen erhöht werden. Des Weiteren haben unterschiedliche Kontaktzeiten des Eduktgemischs an den aktiven sauren Zentren des jeweiligen Katalysators keinen Einfluss auf die Reaktion; die WHSV ist somit unabhängig von der Reaktion und erlaubt keine Rückschlüsse auf das Porensystem des verwendeten Katalysators. Bei einem Vergleich der Reaktionen an Zeolith Beta und MCM-22 ist davon auszugehen, dass die sauren Zentren im Innern des Porensystems von Zeolith MCM-22 auf Grund der Diffusionshemmung eine untergeordnete Rolle spielen. Die Reaktion an den MWW-Strukturtyp-Katalysatoren läuft demnach fast ausschließlich an den sauren Zentren in den halben Hohlräumen auf der äußeren Oberfläche ab. Die in dieser Arbeit verwendeten Zeolithe des Strukturtyps MWW sind auf Grund ihres einzigartigen Porensystems sehr interessante Katalysatoren, wie am Beispiel der Dehydrierung von Propan und der Flüssigphasenalkylierung von Toluol mit 1-Dodecen gesehen. Anhand dieser Beispielreaktionen konnte gezeigt werden, dass MWW-Zeolithstrukturtypen vielseitige Einsatzmöglichkeiten sowohl bei Reaktionen in der Gasphase als auch bei Umsetzungen in der Flüssigphase aufweisen. Aus diesen besonderen Eigenschaften resultiert auch der Einsatz von Zeolith MCM-22 in einem kommerziellen Verfahren, dem so genannten EB-Max™-Prozess, bei welchem Benzol mit Ethen zu Ethylbenzol umgesetzt wird.