Kontinuierlich betriebener Düsenumlauf-Reaktor zur Untersuchung von temperaturgesteuerten homogenkatalysierten Mehrphasen-Reaktionen

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Homogenkatalysierte Reaktionen zeichnen sich im Allgemeinen durch hohe Selektivitäten und milde Reaktionsbedingungen aus. Voraussetzung für eine technische Anwendung ist das effektive Recycling der wertvollen Edelmetallkatalysatoren. Hier hat sich die Flüssig-Flüssig- Zweiphasentechnik, bei der sich der Katalysator und das Produkt in zwei nicht miteinander mischbaren Flüssigphasen befinden, mit konventionellen Rührkesselreaktoren etabliert. Da es sich aber bei den meisten homogenkatalysierten Reaktionen um Gas-Flüssig-Reaktionen handelt, für die der Rührkesselreaktor generell schlechter geeignet ist, müssen alternative Reaktorkonzepte entwickelt werden. In diesem Forschungsprojekt sollen mit einem neuartigen Düsenumlaufreaktor homogenkatalysierte Gas-Flüssig-Flüssig-Reaktionen und erstmals auch temperaturgesteuerte Mehrkomponenten-Lösungsmittelsysteme (TML) im kontinuierlichen Betrieb untersucht werden. Das Prinzip dieses Reaktors beruht auf einem stetigen Recycling der flüssigen Katalysatorphase und des nicht umgesetzten gasförmigen Edukts. Eine Mischdüse am Kopf des Reaktors sorgt für eine feine Dispersion des gasförmigen Edukts in der Flüssigphase. Die Flüssigphase wird im Reaktor in eine Umlaufströmung gezwungen, während sich das nicht umgesetzte Gas am Kopf des Reaktors sammelt. Die Katalysatorphase wird am unteren Ende des Reaktors über eine Pumpe durch die Mischdüse gefordert. Die gebildeten Produkte werden über den externen Schwerkraftabscheider abgetrennt. Dieser kann zur Untersuchung von TML-Systemen wahlweise auf einem anderen Temperaturniveau betrieben werden. Über die Wahl der Betriebsparameter des Reaktors sind ebenso Untersuchungen mit verschiedenen Verweilzeitcharakteristiken und deren Auswirkungen auf die betrachtete Modellreaktion, die Hydroaminomethylierung möglich. Bei weiteren Untersuchungen stehen Katalysatorstandzeit und -ausschleusung, die Ermittlung optimaler Reaktionsparameter wie Druck und Temperatur sowie die Steigerung der Raum-Zeit-Ausbeute im Vordergrund. Ziel ist es, ein Reaktorkonzept aufzuzeigen, dass für eine Vielzahl von homogenkatalysierten Gas-Flüssig-Reaktionen anwendbar ist.