Die Entwicklung neuer Zeolithkatalysatoren für die Methanol-zu-Olefin-Umsetzung

Abstract

In dieser Arbeit wurden verschiedene 10-Ring-Zeolith-Katalysatoren untersucht. Das Ziel war, den Anteil an Propen in der Produktverteilung der Methanol-zu-Olefin-Umwandlung (MTO) zu erhöhen. Es wurde festgestellt, dass die Produktverteilung stark von der Säurezentrendichte der Katalysatoren abhing. Je nach Porensystem wurde ein idealer Säurezentrendichtebereich identifiziert. In diesem Bereich waren sowohl Propenanteil als auch Katalysatorlebensdauer hoch. Parallel dazu wurden weniger Alkane, Ethen und Aromaten gebildet und die Koksbildung wurde minimiert. Auch die Modifizierung der 10-Ring-Zeolithkatalysatoren durch Mesoporen im Zeolithgitter und die Dealuminierung von Zeolithkatalysatoren wurden untersucht. Weitere angewandte Modifizierungen waren die Imprägnierung mit Phosphat, der Einbau von Bor und ein partieller Ionenaustausch. Bei angepasster Temperatur und Katalysatorbelastung wurde so ein Propenanteil von über 50% erreicht.

In this work, different 10-ring zeolite catalysts were investigated. The goal was to enhance the propene content in the product stream of the methanol to olefin conversion (MTO). It was found, that the product distribution depended significantly on the acid site density of the catalysts. Depending on the pore system, an ideal acid site density range was identified. In this range, both propene selectivity and catalyst lifetime were high. In parallel, the formation of by-products such as alkanes, ethene and aromatics was low and the coke formation was minimized. Also the modification of the 10-ring zeolite catalysts by mesopores in the zeolite lattice and the dealumination of zeolite catalysts was examined. Further examined modifications were impregnation with phosphate, the incorporation of boron and a partial ion exchange. Finally, with adjusted temperature and weight hourly space velocity, a propene content of over 50% was achieved.