Forschungsbericht T von. Wolfgang Gerhard. Dr. Eilert Hamer. Dr. Otto Inacker. Carsten Plog. Dr. Max Seidl. Dornier System GmbH

Transkript

1 BMFTFBT Bundesministerium für Forschung und Technologie Forschungsbericht T Technologische Forschung und Entwicklung Verbesserung technischer der Oberflächenanalytik Katalysatoren mit Hilfe von Wolfgang Gerhard Eilert Hamer Otto Inacker Carsten Plog Max Seidl Dornier System GmbH Bereich Neue Technologien Friedrichshafen Bereichsleiter: Günter Hoff Projektleiter: Max Seidel Hauptabteilungsleiter: Enno van Rensen Abteilungsleiter: Max Seidl Rainer Elm ClausDieter Mengler Erwin Vangermain Chemische Werke Hüls AG Marl Dr Eugen Lang Siegbert Rösch Imhausen Chemie AG Lahr Oktober

2 5 INHALT 1 Zusammenfassung Zielsetzung Ergebnisse der Arbeiten zur Weiterentwicklung 11 der Untersuchungsmethoden Weiterentwicklung Brückenschlagexperimente zum 11 routinemäßigen Einsatz Weiterentwicklung SIMSAuswerteverfahren Ergebnisse zur Erprobung der DSVorgehensweise Dehydrierung von Ethylbenzol zu Styrol Ethylenoxidation Polymethylensynthese (PME) Diskussion 25 2 Arbeiten zur Weiterentwicklung der Unter 28 suchungsverfahren Fertigstellung der entwickelten Brückenschlag 28 Experimente zum routinemäßigen Einsatz 1 Zielsetzung 28 2 Entwicklung von Meßsonden zur Messung der 29 elektrischen Leitfähigkeit und Austrittsarbeit an technischen Katalysatoren 3 Überprüfung der Ausagekraft der Brückenschlag experimente an NOReduktionskatalysatoren 1 PlatinTrägerKatalysator 40 2 MischoxidTrägerKatalysator 56 Allgemeines Konzept zur Durchführung von 67 Brückenschlagexperimenten 2 2 Weiterentwicklung des SIMSAuswerteverfahrens Stand der Technik und Zielsetzung Experimentelle Durchführung der Untersuchungen r Beständigkeit der Metallchloride in H2Atmosphäre Verhalten der Metallchloride im Vakuum Ergebnisse Gaußförmige Intensitätsverteilungen Massenabhängige Empfindlichkeit 90

3 6 224 Vergleichende Wertung der Ergebnisse für 93 Oxide und Chloride 2 Erprobung der DSVorgehensweise Dehydrierung von Ethylbenzol zu Styrol Stand der Technik und Zielsetzung Experimentelles Beschreibung der Laborreaktoren Thermodynamische und reaktionskinetische 108 Grundlagen der Reaktion 3123 Präparation von Styrolsynthesekatalysatoren 113 mit Hilfe pulvermetallurgischer Verfahren 3124 OberflächenCharakterisierung der Katalysa 117 toren und Brückenschlagexperimente 313 Ergebnisse Ergebnisse zur Charakterisierung der 124 StyrolKatalysatoren 3132 Reaktionsmessungen als Funktion der Zeit Umsatz/SelektivitätsKorrelationen Alterungs und Vergiftungsuntersuchungen 133 (XSerie) 3135 Untersuchung des KaliumEinflusses Diskussion und Folgerungen Ethylenoxidsynthese Stand der Technik und Zielsetzung Experimentelles Beschreibung der Reaktoren und reaktions 186 kinetische Untersuchungen 3222 Präparation der Katalysatoren Charakterisierung der Katalysatoren Ergebnisse überblick über die wichtigsten Ergebnisse Vorgehen im Ethylenoxidprojekt Korrelationen zwischen Selektivität und 206 Ethylenoxidproduktion und den Reaktions parametern Temperatur und DCEGehalt

4 Korrelationen zwischen den Oberflächeneigen 211 eigenschaften des Katalysators und den Reak tionsparametern Temperatur und DCEGehalt 3235 Korrelationen zwischen der Selektivität und der 216 Ethylenoxidproduktion und den Oberflächen eigenschaften des Katalysators 3236 Auswirkungen des präparativ variierten Cs 224 und BaGehaltes der Katalysatoren auf die Selektivität und die Ethylenoxidproduktion 3237 Aussagen zum Mechanismus und zur Maximal 235 Selektivität der Ethylenoxidsynthese 3238 Diskussion der Ergebnisse Synthese von Kohlenwasserstoffen im Wachs und 242 Polymerbereich aus Kohlenoxid und Wasser stoff an RutheniumKatalysatoren 331 Stand der Technik und Zielsetzung Experimentelle Durchführung Experimentelle Ergebnisse und Diskussion Variation der chemischen Trägerzusammen 244 Setzung 3332 Variation der Porenradien der Träger Auswirkungen der Trägervariation auf die 251 Rutheniumtiefenverteilung 3334 Erhöhung der Rutheniumdispersion Erhöhung der Rutheniumbelegung Variation der Reaktionszeit Diskussion der wichtigsten Ergebnisse 280 und Optimierungsvorschläge

5 8 3 4 Zusammenfassende Betrachtung und 282 Wertung der bisherigen Erprobungen 4 Literatur 285 Schlußwort 291