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Recycling von Übergangsmetall-Katalysatoren mit Hilfe der Flüssig-flüssig-Zweiphasentechnik durch Temperatursteuerung der Lösungseigenschaften

Die homogene Übergangsmetall-Katalyse hat durch ihre hohe Selektivität und Effizienz zunehmende Bedeutung für die Produktion von Bulk- und Feinchemikalien erreicht. Voraussetzung ist dabei das Recycling der wertvollen Edelmetall-Katalysatoren. Hierfür hat sich die Flüssig-flüssig-Zweiphasentechnik, bei der sich der Katalysator und das Produkt in getrennten flüssigen Phasen befinden, auch im industriellen Einsatz bewährt. Ihre Anwendung erfordert allerdings eine ausreichende Löslichkeit der Edukte in der den Katalysator enthaltenden Phase. Eine universellere Anwendbarkeit soll in diesem Forschungsprojekt erzielt werden durch Methoden, die die Reaktion zunächst in einer gemeinsamen Phase und dann durch Temperatur-Absenkung die Trennung von Produkt und Katalysator ermöglichen. Aus der Literatur ist die 'Thermoregulierte Phasentransferkatalyse' bekannt, bei der die starke Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit eines Katalysators mit speziellen Liganden genutzt wird. Durch eigene Vorarbeiten bestehen Erfahrungen mit Lösungsmittelsystemen, die sich durch Temperaturänderung in zwei Phasen trennen lassen. Ziel ist die Kombination dieser Methoden, um sowohl eine hohe Reaktivität als auch eine gute Abtrennung des Katalysators durch Optimierung der Liganden und des Lösungsmittelsystems zu erreichen. Als Reaktionen sind zunächst Hydroformylierungen, Oligomerisierungen, Hydrierungen und Hydrosilylierungen mit Petrochemikalien sowie mit Fettstoffen als Beispiele für nachwachsende Rohstoffe geplant.

MADE for FRAGRANCES, TP4: Katalytisch-chemische Verfahren: Labor

CO2-WIN: Plasmainduzierte Generierung von Kohlenmonoxid aus Kohlendioxid und dessen chemische Verwertung, Teilprojekt 3: Realisierung eines kombinierten Verfahrens aus plasmachemischer Erzeugung von CO aus CO2 und homogen-katalysierten Carbonylierungen einschließlich in-situ Spektroskopie

Teilprojekt 5, Teilprojekt 4

Teilprojekt 7, Teilprojekt 5

Chemische Prozesse - Verbundprojekt: Multiskalenmodellierung von Mehrphasenreaktoren (Multi-Phase), Teilprojekt 2

Ziel des beantragten Projektes ist die beschleunigte Umsetzung von experimentell abgesicherten Labordaten und Modellen und ihre Übertragung auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme in Richtung der maßstabsunabhängigen Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten. Als Anwendung wird die Hydroformylierung eines Olefins beispielhaft für die Herstellung von besonders ressourcenintensiven Bulkchemikalien untersucht. Betrachtet werden Mehrphasenreaktionen in Blasensäulenreaktoren, die wegen ihres breiten Einsatzes in der chemischen Industrie sowohl ein großes Reduktionspotential von CO2-Emissionen als auch eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland bieten. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch Mittelung vereinfacht. Die Aufgabe von Bruker ist der technologieorientierte Aufbau der Messsysteme für eine verteilte Bestimmung der Konzentrationen von infrarot aktiven Substanzen, die Optimierung für den Messzweck und die Unterstützung bei der Messung und der Auswertung.

Teilprojekt 5, Teilprojekt 3

Ziel des beantragten Projektes ist die beschleunigte Umsetzung von experimentell abgesicherten Labordaten und -modellen und ihre Übertragung auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme in Richtung der maßstabsunabhängigen Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten. Als Anwendung wird die Hydroformylierung eines Olefins beispielhaft für die Herstellung von besonders ressourcenintensiven Bulkchemikalien untersucht. Betrachtet werden Mehrphasenreaktionen in Blasensäulenreaktoren, die wegen ihres breiten Einsatzes in der chemischen Industrie sowohl ein großes Reduktionspotential von CO2-Emissionen als auch eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland bieten. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch räumliche und/oder zeitliche Mittelung derart vereinfacht, dass die wesentlichen Einflussgrößen erhalten bleiben, ohne die vorhandene Rechenkapazität zu sprengen. Je nach Rechenkapazität, Rechenzeit und Genauigkeitsanspruch kann der Detaillierungsgrad des 'Skalensprungs' stufenweise verfeinert werden.

Teilprojekt 2, Teilprojekt 1

Ziel ist die beschleunigte Umsetzung von experimentell abgesicherten Labordaten und Modellen und ihre Übertragung auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme in Richtung der maßstabsunabhängigen Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten sowie der Optimierung der Mehrphasenreaktoren. Als Anwendung wird die Hydroformylierung eines Olefins beispielhaft für die Herstellung von besonders ressourcenintensiven Bulkchemikalien untersucht. Betrachtet werden Mehrphasenreaktionen in Blasensäulenreaktoren, die wegen ihres breiten Einsatzes in der chemischen Industrie bei einem großen Einsparpotential von CO2-Äquivalenten eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland bieten. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch räumliche und/oder zeitliche Mittelung derart vereinfacht, dass die wesentlichen Einflussgrößen erhalten bleiben, ohne die vorhandene Rechenkapazität zu sprengen. Je nach Rechenkapazität, Rechenzeit und Genauigkeitsanspruch kann der Detaillierungsgrad des 'Skalensprugs' verfeinert werden.

Teilprojekt 2, Teilprojekt 7

Ziel des hier beantragten Projektes ist die maßstabsunabhängige Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten zur Einsparung von CO2-Emissionen in der chemische Industrie durch eine experimentell abgesicherte Übertragung von Labordaten und -modellen auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme. Als Anwendungsbeispiele für besonders ressourcenintensive Bulkchemikalien kommen hierbei die Hydroformylierung von Cycloocten zur Anwendung. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch räumliche und/oder zeitliche Mittelung derart vereinfacht, dass die wesentlichen Einflussgrößen erhalten bleiben, ohne die vorhandene Rechenkapazität zu sprengen. Je nach Rechenkapazität, Rechenzeit und Genauigkeitsanspruch kann der Detaillierungsgrad des 'Skalensprungs' stufenweise verfeinert werden.

Teilprojekt 2, Teilprojekt 8

Ziel des beantragten Projektes ist die beschleunigte Umsetzung von experimentell abgesicherten Labordaten und Modellen und ihre Übertragung auf industrielle Maßstäbe und Stoffsysteme in Richtung der maßstabsunabhängigen Entwicklung von Apparatetechniken und -komponenten. Als Anwendung wird die Hydroformylierung eines Olefins beispielhaft für die Herstellung von besonders ressourcenintensiven Bulkchemikalien untersucht. Betrachtet werden Mehrphasenreaktionen in Blasensäulenreaktoren, die wegen ihres breiten Einsatzes in der chemischen Industrie sowohl ein großes Reduktionspotential von CO2-Emissionen als auch eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland bieten. Der Lösungsweg sieht die Erarbeitung von Modellen und Simulationsrechnungen auf Grundlage von experimentellen Daten aus Labor-, Technikums- und Industriebedingungen vor. Wesentliches Ziel ist hierbei die Überwindung der Skalenlücke, die derzeit eine Übertragung von Laborergebnissen auf industrielle Prozesse beeinträchtigt. Hierfür soll ein Hybridansatz gewählt werden, bei dem das lokale Phasenverhalten mit Laborapparaturen direkt an industriellen Stoffsystemen gemessen und modelliert wird. Die Modelle werden durch räumliche und/oder zeitliche Mittelung derart vereinfacht, dass die wesentlichen Einflussgrößen erhalten bleiben, ohne die vorhandene Rechenkapazität zu sprengen. Je nach Rechenkapazität, Rechenzeit und Genauigkeitsanspruch kann der Detaillierungsgrad des 'Skalensprungs' stufenweise verfeinert werden.

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