Katalytische, partielle Oxidation kurzkettiger Alkane unter Hochtemperaturbedingungen: Kombination von Reaktionsmechanismen und multifunktionalen Reaktorkonzepten

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Ziel des Forschungsvorhabens ist die experimentelle sowie theoretische Untersuchung der Hochtemperatur-Oxodehydrierung von Ethan C2H6 zu Ethen C2H4 an monolithischen Katalysatoren in einem Strömungsumkehffeaktor. Der Strömungsumkehrreaktor zeichnet sich als Spezialfall multifunktionaler Reaktoren vor allem durch eine bessere Wärme- und Stoffintegration im Vergleich zu stationär betriebenen Varianten aus. Insbesondere für die partielle Oxidation von Alkanen sind möglichst hohe Temperaturen bei gleichzeitig möglichst niedrigen Sauerstoffbedeckungen auf dem Katalysator, wie es bei einem Strömungsumkehrreaktor realisiert werden kann, Voraussetzung für möglichst hohe Umsätze und Selektivitäten. Für die partielle Oxidation von Methan CH4 zu Synthesegas konnten die erwarteten Umsatz- und Selektivitätssteigerungen bereits bestätigt werden. Daher sollten die Vorteile des Strömungsumkehrreaktors auch für die Oxodehydrierung von Ethan zu Ethen zum Tragen kommen. Zudem kann dieser Reaktortyp als probates Werkzeug zur Identifizierung und Diagnose von homogen-thermischen Reaktionsanteilen, die bei der hochtemperaturkatalytischen Oxodehydrierung von Ethan eine entscheidende Rolle spielen, herangezogen werden. Neben einem besseren mikroskopischen Verständnis der gekoppelten Reaktionspfade aus kinetischer Sicht ist aber auch der Einfluss auf die Ausbildung makroskopischer Profile aus sicherheits- und verfahrenstechnischer Sicht interessant und relevant und soll im Rahmen des hier vorgeschlagenen Projektes untersucht werden.