Acrylsäure. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung für einen Katalysator-Trägerkörper, ein Verfahren zur Herstellung eines organischen mindestens eine Doppelbindung und Sauerstoff aufweisenden Moleküls, ein Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Polymers, ein Verfahren zur Herstellung eines wasserabsorbierenden Hygieneartikels sowie chemischen Produkte oder die Verwendung von (Meth) Acrylsäure in chemischen Produkten.

Reaktoren zur Durchführung katalysierter endothermer oder exothermer Reaktio- nen sind im Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bei katalysierten Prozessen im großindustriellen Maßstab werden die Reaktionspart- ner im Regelfall an rieselfähigen Katalysatorpartikel (Schüttgut) vorbeigeführt, die in einem Reaktionsraum angeordnet sind. Die Reaktionspartner werden mit dem Katalysator in Kontakt gebracht, der eine Umwandlung begünstigt. Aufgrund der Tatsache, dass derartige Reaktionen dennoch häufig nur in einem bestimmten (wenn auch gegebenenfalls niedrigeren) Temperaturbereich mit einer hohen Um- satzrate stattfinden, ist es von besonderer Bedeutung, genau diese Temperaturen über einen möglichst langen Zeitraum aufrecht zu erhalten. Dabei ist es insbeson- dere von Interesse, bei exotherm ablaufenden chemischen Reaktionen eine ausrei- chende Wärmeabfuhr zu gewährleisten, um einen unkontrollierten Verlauf der chemischen Reaktionen zu vermeiden. Eine unzureichende Wärmeabfuhr bei exo- thermen Reaktionen, wie auch eine unzureichende Wärmezufuhr bei endothermen Reaktionen, hat eine heterogene Temperaturverteilung innerhalb des Reaktors zur Folge. Da sehr häufig in katalytischen Prozessen unterschiedliche Reaktionen bei

verschiedenen Temperaturen ablaufen, kann sich eine derartige heterogene Tem- peraturverteilung in einen Verlust an Selektivität und damit verbundenen Anfall unerwünschter Nebenprodukte niederschlagen. Daher ist eine nach Möglichkeit gleichmäßige Temperaturverteilung, im Idealfall eine isotherme Reaktionsfüh- rung, erstrebenswert. Auf diese Weise können die Reaktionen exakt kontrolliert und die Bildung von Nebenprodukten unterdrückt werden. Schon eine Effizienz- steigerung der Reaktionsführung im Bereich von einigen Zehntel Prozent ist im Regelfall bei großindustriellen Prozessen, für welche die Reaktoren eingesetzt werden, mit erheblichen ökonomischen Vorteilen verbunden.

Bei den oben beschriebenen Reaktoren werden deshalb bekanntermaßen auch gekühlte Trennwände aus Metallplatten eingesetzt, wobei zur Kühlung in den Trennwänden aus Metall Hohl-oder Zwischenräume in Form von Kanälen zur Aufnahme und zum Durchleiten eines Kühlmediums angeordnet sind. Die Kataly- satorpartikel werden zwischen zwei derartigen Trennwänden angeordnet. Bei sol- chen Reaktoren hat sich herausgestellt, dass die lose im Reaktionsraum liegenden Katälysatorpartikel aufgrund des großen Abstandes zur Kühlfläche bzw. der schlechten Wärmeleitung dorthin nicht ausreichend gekühlt werden können. Inso- fern stellte sich häufig ein Temperaturgefälle in dem Reaktionsraum ein, welches bereits in bestimmten Teilbereichen zu der ungewünscht heterogenen Tempera- turverteilung kam.

Aus der DE 101 08 380 geht ein Reaktor zur Durchführung katalysierter chemi- scher Reaktionen mit einem Wärmetauscher hervor, der voneinander durch Ther- mobleche getrennte Reaktions-und Wärmetransporträume aufweist. Der Kataly- sator ist dabei in Form einer dünnen Schicht auf zumindest einem Teil der Fläche der Thermobleche aufgebracht, welche dem Reaktionsraum zugewandt ist. Der dort beschriebene Reaktor weist gegenüber den herkömmlichen, mit einzelnen Katalysatorpartikeln ausgestatteten Reaktoren eine deutlich kleinere Oberfläche zum Wärmeaustausch auf, die bezüglich des vorbeiströmenden Gasstroms mit den Reaktionspartnern eine katalytische Reaktion initiieren kann. Außerdem weist der

in dieser Druckschrift beschriebene Reaktor den Nachteil auf, dass der Katalysator auf der Innenseite der Thermobleche aufgebracht ist. Dieses ist insbesondere bei einem Einsatz der Katalysatoren zur Herstellung von Acrylsäure aus Propen nachteilig, da die bei dieser Reaktion zwangsläufig entstehenden Kohlenstoffab- lagerungen aus dem Inneren der Thermobleche nur schwer zu entfernen sind und diese Ablagerungen nach längeren Betriebszeiten die Strömungskanäle im Inneren des Thermobleches verstopfen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik be- kannten technischen Probleme zu beseitigen.

Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Katalysator- Trägerkörper anzugeben, der dauerhaft eine Partialoxidation von Propen und Ac- rolein zu Acrolein bzw. Acrylsäure mit hoher Ausbeute gewährleistet.

Außerdem soll nach einer weiteren Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung derar- tiger Katalysator-Trägerkörper angegeben werden, das besonders einfach und preisgünstig durchführbar ist und zu vorteilhafte Katalysator-Trägerkörpern führt, die einen Katalysator aufweisen, der trotz einer möglichst großen Oberfläche eine gute Haftung an dem Trägerkörper zeigt.

Ferner liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Reaktor zur Verfügung zu stellen, der sich durch geringe Wartungsarbeiten und eine homoge- ne Temperaturverteilung auszeichnet.

Darüber hinaus soll gemäß einer anderen Aufgabe ein intensiver Kontakt der Reaktionsedukte mit dem Katalysator gewährleistet werden, um somit Kapazität und/oder Selektivität zu verbessern.

Zudem liegt eine Aufgabe darin, ein wirtschaftliches mit hohem Umsatz und Se- lektivität arbeitendes Verfahren zur Herstellung von organischen, mindestens eine

Doppelbindung aufweisenden Molekülen bereit zu stellen, aus denen sich wasser- absorbierende Polymere ohne übermäßigen Aufarbeitungsaufwand herstellen las- sen, die wiederum in Hygieneartikel eingearbeitet werden können.

Weiterhin besteht eine Aufgabe. der vorliegenden Erfindung darin, einen Katalysa- torträgerkörper und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die eine Gasphasen- oxidation eines Olefins zu erlauben, die unter Bedingungen stattfindet, die mög- lichst nahe an dem bei der entsprechenden Gasphasenoxidation auftretenden so- genannten Explosionspunkt abläuft.

Neben dem besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein leistungs- fähiges Katalysatorsystem zu Verfügung zu stellen, das im Vergleich zu her- kömmlichen mit Pulverkatalysator beschickten Röhrenreaktoren geringere mit dem Katalysatorwechsel verbundenen Stillstandzeiten des Reaktors aufweist.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die jeweils kategoriebildenden Haupt-und Nebenansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen beschrieben, die in beliebiger Kombination mitein- ander weitere vorteilhafte Ausgestaltungen zur Folge haben können.

Der erfindungsgemäße Katalysator-Trägerkörper weist eine Oberfläche auf, auf der eine mit der Oberfläche verbundene Beschichtung vorgesehen ist, wobei die Beschichtung Risse mit einer Länge aufweist, wobei diese Längen eine Gesamt- risslänge von mindestens 500 m/m2 [Meter pro Quadratmeter] zeigen und wobei die Beschichtung eine Haftzugfestigkeit von mindestens 500 N/m2 [Newton pro Quadratmeter] aufweist.

Der Katalysator-Trägerkörper ist gemäß einer anderen Ausgestaltung mit einem ersten thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausgeführt und die Beschichtung hat einen zweiten thermischen Ausdehnungskoeffizient. Die beiden thermischen Ausdehnungskoeffizienten weisen zumindest bei einer Temperatur aus einem Be-

reich von 20° C bis 650° C eine Abweichung von zumindest 10 % auf. Insbeson- dere liegt die Abweichung im Bereich von 15% bis 95%, bevorzugt von 15% bis 50%, auch bevorzugt von 15 % bis 35 % und besonders bevorzugt im Bereich von 15 % bis 25 %.

Dabei sei darauf hingewiesen, dass grundsätzlich unerheblich ist, welche der bei- den Komponenten (Katalysator-Trägerkörper, Beschichtung) den niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist, bevorzugt ist jedoch, dass die Beschichtung den kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten zeigt.

Zunächst sei hierzu angemerkt, dass die Oberfläche des Katalysator-Trägerkörpers nicht vollständig mit der Beschichtung versehen sein muss, es ist jedoch vorteil- haft, dass zumindest ein Teil der den Reaktionsraum begrenzenden bzw. der äuße- ren (mit der Umgebung in Kontakt stehenden) Oberfläche mit einer solchen Be- schichtung versehen ist. Zwar ist grundsätzlich möglich, dass nur Flecken, Strei- fen oder ähnliche Teilbereiche (beispielsweise mindestens 50%, oder mindestens 70%) beschichtet sind. Bevorzugt ist jedoch die Ausgestaltung mit einer komplett beschichteten, äußeren, Oberfläche.

Bezüglich der thermischen Ausdehnungskoeffizienten wird hervorgehoben, dass hiermit insbesondere der Längenausdehnungskoeffizienten. gemeint sind. Der Längenausdehnungskoeffizient a ist der Quotient aus relativer Längenände- rung AI/11 und der Temperaturänderung AT ; wobei Al die Längenänderung hin- sichtlich der Anfangslänge des Körpers vor der Temperaturänderung (11) und der Endlänge des Körpers nach der Temperaturänderung (12), und AT die Temperatur- änderung (Differenz aus Temperatur bei Abmessung der Endlänge des Körpers und Anfangslänge des Körpers vor der Temperaturänderung). Formelmäßig stellt sich dieser Zusammenhang wie folgt dar : Ol 1 α=; [α]=<BR> <BR> <BR> l1##T K

Um ggf. vorliegende Werkstoffinhomogenitäten etc. zu berücksichtigen, wird vorliegend davon ausgegangen, dass es sich bei den hier angegebenen thermi- schen Ausdehnungskoeffizienten jeweils um einen Mittelwert bezüglich des Kata- lysator-Trägerkörpers bzw. der. Beschichtung handelt. Um dieses in stärkerem Maße zu berücksichtigen ist es aber auch möglich, dass der thermische Ausdeh- nungskoeffizient nicht nur auf eine Längenänderung sondern ggf. auf eine Flä- chenänderung (zweidimensionale Betrachtung der Oberfläche) oder unter Um- ständen sogar eine Volumenänderung zu beziehen. Gerade hinsichtlich eines aus mehreren Komponenten aufgebauten Katalysator-Trägerkörpers ist auch noch darauf hinzuweisen, dass sich dessen Ausdehnungskoeffizient insbesondere auf die Komponenten bzw. Bauteile bezieht, welche die Oberfläche bilden, auf der die Beschichtung vorgesehen ist.

Es wird angegeben, dass die beiden thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu- mindest bei einer Temperatur aus einem Bereich von 20° C bis 650° C die vorge- gebene Abweichung aufweisen. Vorzugsweise liegt eine solche Abweichung über den gesamten Temperaturbereich vor, zumindest sollte in einem Temperaturbe- reich von 200 bis 500'C die'Abweichung'vorliegen. Der Ausdehnungskoeffizient wird dadurch bestimmt, dass bei einer entsprechenden Temperatur auf einem Heiztisch unter einem Mikroskop anhand von an den Ecken und Kanten des Pro- penkörpers möglichst weit von einander entfernten Punkten der Abstand dieser Punkte zu einander gemessen wird. Um statistische Schwankungen so gering wie möglich zu halten haben sich 10 und mehr Messungen bewährt.

Dabei ist es wünschenswert, dass der Betrag der Abweichung im wesentlichen über den gesamten Temperaturbereich konstant ist (beispielsweise in einem Tole- ranzbereich von 5 %, insbesondere 2 %), dieses ist jedoch nicht zwingend erfor- derlich.

Die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben bei der Er- wärmung des Katalysator-Trägerkörpers zur Folge, dass Spannungen in der Be- schichtung bzw. in der Grenzschicht zwischen dem Katalysator-Trägerkörper und der Beschichtung entstehen. Vorzugsweise hat dabei der Katalysator-Trägerkörper den höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten, d. h. er hat bei einer Tempe- raturerhöhung ein größeres Bestreben, sich auszudehnen. Dieses gegenüber der Beschichtung gesteigerte Bestreben führt dazu, dass Zugspannungen in die Be- schichtung eingeleitet werden. Im folgenden ist davon auszugehen, dass die Ad- häsionskräfte, also die Haftung der Beschichtung auf der Oberfläche des Katalysa- tor-Trägerkörpers, ausreichend groß sind, um ein Abplatzen der Beschichtung von dem Katalysator-Trägerkörper unter den Umgebungsbedingungen beim späteren Einsatz dauerhaft zu verhindern. In diesem Fall erfolgt die Einleitung der Zug- spannung in innere Bereiche der Beschichtung. Für den Fall, dass die Beschich- tung beispielsweise eine geschlossene Oberfläche darstellt, wie sie bereits auch mit Bezug auf den Stand der Technik beschrieben wurde, so führt nun diese Zug- spannung dazu, dass die innerhalb der Beschichtung herrschenden Kohäsionskräf- te überwunden werden. Das hat zur Folge, dass Risse, Poren oder ähnliche Struk- turen im Inneren bzw. bis an die äußere Grenzschicht der Beschichtung entstehen.

Das führt letztlich ggf. dazu, dass sich eine Vielzahl von Rissen durch die Be- schichtung hindurch fortpflanzen, wobei so die äußere Kontaktfläche der Be- schichtung mit beispielsweise vorbeiströmenden Reaktionsmedien vergrößert wird. Darüber hinaus sind eine Art"Dehnungsfugen"gebildet, die wiederum das unterschiedliche thermische Ausdehnungsverhalten kompensieren, indem sie sich aufweiten.

Diese Effekte führen dazu, dass solche Katalysator-Trägerkörper besonders effi- zient hinsichtlich der Umsetzung der Reaktionsmedien sind. Die geschaffenen Risse tragen einerseits zu einer zerklüfteten, vergrößerten Kontaktfläche bei, ge- währleisten gleichzeitig aber auch eine lange Lebensdauer des Katalysator- Trägerkörpers unter thermischer Wechselbeanspruchung. Das hat zur Folge, dass

relativ geringe Wartungsarbeiten durchgeführt werden müssen, und die Produkt- on für einen langen Zeitraum kontinuierlich ablaufen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Katalysator-Trägerkörpers wird vorgeschlagen, dass die Beschichtung Risse mit einer Länge aufweist, wobei eine Gesamtrisslänge von mindestens 500 m/m2 [Meter pro Quadratmeter] vorliegt.

Insbesondere beträgt die Gesamtrisslänge mindestens 1. 000 m/m2, vorzugsweise mindestens 2.000 m/m2 und bevorzugt mindestens 4.000 m/m2. In einer Ausges- taltung der Erfindung ist eine maximale Gesamtrisslänge von bis zu 106 mm und vorzugsweise bis zu 105 m/m2 bevorzugt.

Unter"Risse"sind insbesondere solche Erscheinungen in der Beschichtung zu subsumieren, die jeweils eine Länge von mindestens 200 g, insbesondere mindes- tens 500 u. aufweisen. Dabei wird davon ausgegangen, dass es sich dabei um eine Materialaufweitung handelt, die eine bevorzugte Ausdehnungsrichtung hat, also nicht in alle Richtungen die gleiche Ausdehnung aufweist. Üblicherweise weisen derartige Risse eine Breite auf, die ein höchstens 1/10 der Risslänge beträgt. Die Tiefe eines Risses, also die Ausdehnung in Richtung der Dicke der Beschichtung, hängt im wesentlichen von der Dicke der Beschichtung selbst ab. Hier ist wohl davon auszugehen, dass von einem Riss gesprochen wird, wenn dessen Tiefe mindestens 80 % der Schichtdicke ausmacht, insbesondere mindestens 90 %.

Durch Anschleifen der Katalysatorschichten werden tieferliegende Schichten frei- gelegt und es kann iterativ die Risstiefe nachvollzogen werden.

Üblicherweise liegt bei einer solchen Beschichtung nicht ein durchgehender Riss vor, vielmehr treten Risse auf, die beliebig verteilt und mit jeweils unterschiedli- chen Längen versehen sind. Die hier genannte."Gesamtrisslänge", also die Sum- me aller (Einzel-) Längen der Risse, bezieht sich dabei auf eine Einheitsfläche von 1 m x 1 m. Zur Bestimmung der Gesamtrisslänge wird vorgeschlagen, dass die Beschichtung in einer Arbeitsfläche (beliebiger Abmessungen) beispielsweise unter einem Mikroskop betrachtet wird. Abbildungen von solchen Arbeitsflächen

können beispielsweise unter Einsatz bildverarbeitender Software vermessen und ausgelesen werden. Automatisch oder per Hand lassen sich so die einzelnen Län- gen der Risse bestimmen und aufaddieren, so dass eine absolute Gesamtrisslänge gebildet ist. Diese absolute Gesamtrisslänge wird nun zur Bestimmung der hier genannten, relativen, Gesamtrisslänge hinsichtlich einer Einheitsfläche von 1 m x 1 m in Bezug gesetzt. Dabei ist klar, dass es sich hierbei wiederum um ei- nen statistischen Mittelwert handelt, so dass hinsichtlich einer Beschichtung ggf. mehrere kleine Arbeitsflächen vermessen und ausgelesen werden, um letztendlich eine exaktere (absolute bzw. relative) Gesamtrisslänge zu erhalten. Die hier ange- gebene Gesamtrisslänge pro Einheitsfläche ergibt eine Art spezifische Risshäufig- keit. Diese charakterisiert, wie stark die Oberfläche der Beschichtung während des Einsatzes vergrößert wird, bzw.. bis zu welchem Grad thermische Spannungen durch die Risse kompensiert werden können. Letzteres ist gerade im Hinblick auf Beschichtungen vorteilhaft, die nicht während des Einsatzes aufgrund der unter- schiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten weitere Risse bilden sollen, sondern bei. denen die Risse nur bei der Herstellung erzeugt werden sollen-wäh- rend des normalen Betriebes ist demnach eine Überschreitung der in der Be- schichtung herrschenden Kohäsionskräfte nicht mehr gegeben.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Katalysator-Trägerkörpers hat die Be- schichtung eine Schichtdicke, die mindestens 0, 02 mm [Millimeter] beträgt. Die Schichtdicke liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,1 mm bis 3 mm, insbesonde- re in einem Bereich von 0,5 mm bis 2 mm und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 0,7 mm bis 1,2 mm. Die hier genannten Schichtdicken sind gerade auch im Hinblick auf die eingesetzten Materialien des Katalysator-Trägerkörpers relativ dick. Sie sind aber beispielsweise erforderlich für die Bereitstellung einer ausreichenden katalytischen Oberfläche im Falle der Partialoxidation von Propen und Acrolein zu Acrylsäure.

Insoweit ergibt sich jetzt auch eine überraschende Zusammenwirkung der vorste- hend angegebenen (relativen) Gesamtrisslänge pro Einheitsquerschnittsfläche mit

diesen besonders großen Schichtdicken. Hier tritt die Funktion der Kompensation unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhaltens in verstärktem Maße her- vor. Demnach sollte gerade bei großen Schichtdicken eine große Gesamtrisslänge vorliegen. Klarstellend sei hier noch ergänzt, dass die Schichtdicke wiederum einen Wert betrifft, der über die gesamte Beschichtung gemittelt ist. Sie bezieht sich dabei auf den Abstand von der Oberfläche des Katalysator-Trägerkörpers bis hin zur gegenüberliegenden Grenzschicht der Beschichtung.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Beschichtung eine Haftzugfestigkeit von mindestens 500 N/m2 [Newton pro Quadratmeter] und vorzugsweise mindestens 10. 000 N/m2 aufweist. Insbesondere liegt die Haftzugfestigkeit in einem Bereich von 500 N/m2 bis 100.000 N/m2, bevorzugt in einem Bereich von 1.000 N/m2 bis 25. 000 N/m2. Im Allgemeinen wird die Haftzugfestigkeit durch die Stabilität des Katalysators als solchen nach oben hin begrenzt.

Die Haftzugfestigkeit dient dabei als Maß für die Adhäsionskräfte, also die Ober- flächenhaftung der Beschichtung auf dem Katalysator-Trägerkörper. Diese Haft- zugfestigkeit ist vorzugsweise größer als die im Inneren der Beschichtung herr- schenden Kohäsionskräfte.

Zur Bestimmung der Haftzugfestigkeit ist beispielsweise folgendes Verfahren geeignet : Auf eine auf einem Katalysator-Trägerkörper aufgebrachte Beschich- tung wird ein Stempel vorgegebener Abmessungen aufgesetzt und mit dieser ver- bunden. Die Verbindung kann dabei durch mechanisches Verankern, Kleben, oder in einer ähnlichen Weise erfolgen. Nun wird der Stempel mit einer Abzugsvor- richtung in Verbindung gebracht, die erkennen lässt, welche Zugkraft auf die Be- schichtung einwirkt. Die Zugkraft wird nun schrittweise oder kontinuierlich er- höht, bis wesentliche Teile-der Beschichtung von der Oberfläche des Katalysator- Trägerkörpers losgerissen werden. Der so ermittelte Wert stellt eine Haftzugfes- tigkeit im hier vorliegenden Sinne dar.

Die Haftzugfestigkeit kann wie folgt bestimmt werden : Auf der Katalysator- schicht wird ein quaderförmiger Stempel mit einer Grundfläche von A von 1 cm2 über ein doppelseitiges Klebeelement gleicher Fläche A fixiert. Über eine Feder- waage wird die Kraftaufnahme bei Zug senkrecht zur Schicht verfolgt. Aus der maximal angelegten Kraft F unmittelbar vor Ablösung der Katalysatorschicht von der Trägerplatte abzüglich der durch den Stempel ausgeübten Gewichtskraft G ergibt sich die Haftzugfestigkeit mit HZF = (F-G) /A. Sollte das Klebeelement auf der Katalysatörschicht eine geringere Haftzugfestigkeit aufweisen, als die Schicht auf der Trägerplatte, so kann nur ein unterer Grenzwert angegeben werden. All- gemein ist aber die Haftzugfestigkeit der Katalysatorschicht in einem solchen Fall ausreichend.

Gemäß noch einer Weiterbildung des Katalysator-Trägerkörpers ist die Beschich- tung eine katalytisch aktive Beschichtung zur Partialoxidation von Propen zu Ac- rolein und weiter zu Acrylsäure. Bevorzugt handelt es sich dabei um Metalle oder Salze von Metallen, hierbei insbesondere um Metalloxide. Bevorzugte Metalle sind Übergangsmetalle und Lantanoide. Bevorzugt sind die Metalle der 5. und 6.

Nebengruppe, wobei Mo, V, Nb und W besonders bevorzugt und Mo, W und V darüber hinaus bevorzugt sind. In ein anderen Ausführung eines geeigneten Kata- lysatorsg beinhaltet dieser neben einem oder mehreren der vorstehenden Metall zusätzlich Ni. Im Zusammenhang mit geeigneten Katalysatoren und üblichen Re- aktoren, Reaktionsbedingungen und Aufreinigungsmethoden bei der Herstellung von Acrolein und Acrylsäure wird auf"Stets Geforscht", Band 2, Chemiefor- schung im Degussa-Forschungszentrum Wolfgang 1988, S. 108-126, Kapitel "Acrolein und Derivate"Dietrich Arntz und Ewald Noll verwiesen, wobei auf diesen Inahalt als Teil dieser Offenbarung bezug genommen wird. Die Metalle können gleichfalls als Oxid, in Reinform oder als Mischungen, Legierungen oder intermetallische Phasen vorliegen.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Beschichtung neben dem Katalysator min- destens einen inerten und damit nicht katalytisch wirkenden Bestandteil umfasst.

Dieser liegt bevorzugt in röntgenamorpher Form vor, wobei Oxide des Alumini- ums und des Siliziums besonders bevorzugt sind.

Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass bei der Beschichtung die organi- sche Hilfsmittel eingesetzt werden, die vorzugsweise, wasserlöslich sind. Diese werden insbesondere vor dem Trocknen in die Beschichtung eingearbeitet. Dieses kann dadurch erfolgen, dass diese Hilfsmittel vor dem Beschichten der Oberfläche mit den anderen Bestandteilen in Kontakt gebracht werden. So kann beispielswei- se eine Aufschlämmung mit den anderen Bestandteilen der Beschichtung als Be- schichtungssuspension mit diesen Hilfsmitteln durch mischen und homogenisie- ren erfolgen. Als organische Hilfsmittel sind polymer Substanzen bevorzugt.

Hierbei haben sich Molekulargewichte (Mn) von mehr als 5.000 g/Mol, vorzugs- weise mehr als 20.000 g/Mol und besonders bevorzugt mehr als 100.000 g/Mol bewährt. Als Polymere sind wiederum Polyzucker oder deren Derivate bevorzugt.

Unter den Polyzuckern sind die verzeigten Polyzucker, insbesondere Cellulose und deren Derivate, bevorzugt. Als Derivate kommen insbesondere die Sauer- stoffderivate wie Ether in betracht. Hierunter sind Celluloseether wie Tylose besonders bevorzugt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Katalysator-Trägerkörpers umfasst die Beschichtung wenigstens einen Silizium und Sauerstoff beinhaltenden Bestand- teil. Der Silizium und Sauerstoff beinhaltende Bestandteil ist vorzugsweise ein Aerosil.

Im Hinblick auf den Katalysator-Trägerkörper wird außerdem vorgeschlagen, dass dieser mit metallischem Material aufgebaut ist. Vorzugsweise weist dieses metal- lische Material wenigstens eines der folgenden Elemente auf : Aluminium, Eisen, Nickel. Grundsätzlich ist zunächst festzuhalten, dass das metallische Material be- sonders gute Eigenschaften hinsichtlich der Wärmeleitung aufweist, also ein schneller Wärmeabtransport bzw. eine schnelle Wärmezufuhr hin zum Katalysator bzw. der katalytisch aktiven Beschichtung möglich ist. Außerdem hat das metalli-

sche Material den Vorteil, dass es eine hohe Gestaltungsfreiheit aufweist. Das bedeutet, dass anwendungsspezifische Parameter (z. B. die jeweils vorliegenden Platzverhältnisse) leicht bei der Herstellung des Katalysator-Trägerkörpers be- rücksichtigt werden können bzw. auch in gewissem Maße eine Anpassung beim Einbauen in einen Reaktor möglich ist. Aufgrund der im Reaktionsraum herr- schenden Bedingungen ist es vorteilhaft, dass der Katalysator-Trägerkörper hoch- temperaturfest und korrosionsbeständig ist. Hierzu wird vorteilhafterweise vorge- schlagen, dass das metallische Material einen ausreichenden Anteil an Alumini- um, Eisen und/oder Nickel aufweist. So sind folgende Stähle besonders bevor- zugt : Stahl 1.4571 (V2A) mit einem a (20 bis 400°C) von 18, 5*10-6/in ; 1.4401 mit einem a (20 bis 400°C) von 18, 5*10-6/K ; 1.4903 mit einem a (20 bis 400°C) von 14*10-6/K ; 1.4713 mit einem oc (20 bis 400°C) von 12*10-6/K ; Ni- Legierungen 2. 4617 mit einem a (20 bis 400°C) von 11, 4*10-6/K ; 2.4816 (IconelX 600) mit einem a (20 bis 400°C) von 14, 5*10-6/K ; sowie Ti-Legierungen 3.7025 und 3. 7035 mit einem oc (20 bis 400°C) von 9, 3*10-6/K.

Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, dass der Katalysator- Trägerkörper eine mehrwandige Blechkonstruktion mit mindestens einem für eine Substanz durchströmbaren Kanal umfasst. Eine solche mehrwandige Blechkon- struktion stellt mit anderen Worten nicht nur eine einfache Wärmeaustauschwand dar, vielmehr ist sie geeignet, beispielsweise das Kühlmittel in ihrem Inneren hin- durchzuführen. Das bedeutet, dass vorzugsweise die gesamte Oberfläche, welche die Blechkonstruktion nach außen hin zur Umgebung begrenzt, zur Beschichtung und somit auch zur Begünstigung der dort stattfindenden chemischen Reaktionen eingesetzt werden kann.

Unter"mehrwandig"ist beispielsweise eine Verbindung von zwei parallelen Ble- chen zu verstehen, die im Inneren einzelne Stege, Hülsen, Leitflächen, Rohre etc. aufweisen, die einerseits die beiden Bleche beabstanden, andererseits aber auch den Innenraum in Strömungskanäle bzw. Strömungsräume unterteilen. Üblicher-

weise sind derartige Blechkonstruktionen mit einem Zulauf und einem Ablauf ausgestattet, so dass ein Kühlmittel bzw. ein Heizmittel hindurchströmen kann.

Das Kühlmittel bzw. Heizmittel, welches hier allgemein als Substanz bezeichnet wird, ist in der Regel gasförmig oder flüssig. Es ist aber auch möglich, dass eine solche Substanz Gas-und Flüssigkeitsanteile aufweist, auch können die gasförmi- gen und/oder flüssigen Substanzen Feststoffe mit sich führen.

Der Kanal selbst ist bevorzugt frei durchströmbar, d. h., dass keine zusätzlichen Materialien darin integriert sind. Da möglichst über den gesamten Querschnitt der Blechkonstruktion der gleiche Strömungswiderstand herrschen sollte, um einen gleichmäßigen Abtransport bzw. eine gleichmäßige Zufuhr von Wärme über die Oberfläche der Blechkonstruktion zu ermöglichen, ist das Applizieren von sol- chen zusätzlichen Materialien bzw. Bauteilen im Inneren des Kanals in der Regel nachteilig.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Katalysator-Trägerkörpers umfasst dieser eine Mehrzahl von Platten, die für ein Fluid durchströmbare Öffnung bil- den. Mit dem Begriff"Öffnungen"sind insbesondere Durchlässe gemeint, die in einem Querschnitt durch eine solche Plattenkonstruktion erkennbar sind. Während vorstehend noch Kanäle durch die Blechkonstruktion gebildet werden, in denen ein Teil-Substanzstrom unabhängig von einem weiteren Teil-Substanzstrom durch die Blechkonstruktion hindurch geführt wird, muss das bei der hier vorgeschlage- nen Variante umfassend eine Mehrzahl von Platten mit durchströmbaren Öffnun- gen nicht zwingend der Fall sein. Vielmehr können eine Vielzahl, vorzugsweise miteinander kommunizierender (d. h. miteinander im Strömüngsaustausch befind- licher), Hohlräume zwischen den Platten vorgesehen sein.

Die Platten bilden dabei im wesentlichen flächige Bleche, die ggf. mit einer Struk- tur versehen ist. Diese Struktur hat bevorzugt eine Strukturhöhe, die klein gegen- über der Länge bzw. Breite des Blechs ist, insbesondere kleiner als 10 %. Solche Strukturen der Platten haben eine Vergrößerung der Oberfläche des Katalysator-

Trägerkörpers zur Folge, so dass gleichzeitig mehr Beschichtungsmaterial appli- ziert werden kann. Als Strukturen haben sich beispielsweise Rippen, Wellen, Noppen od. dgl. bewährt.

Bevorzugt ist ein solcher Katalysator-Trägerkörper als sogenanntes"Thermo- blech"ausgeführt. Bei einem"Thermoblech"handelt es sich um Metallplatten, die an vorgegebenen Punkten bzw. an vorgegebenen Linien unter Bildung von Verbindungsbereichen zusammengeschweißt oder in einer anderen Weise füge- technisch miteinander verbunden sind, wobei zwischen diesen Verbindungsberei- chen Strömungskanäle gebildet sind. Dies erfolgt in der Regel dadurch, dass nach dem Ausbilden der fügetechnischen Verbindungen der Raum zwischen den Me- tallplatten mit einem Druck beaufschlagt wird, welcher eine plastische Verfor- mung der nicht miteinander verbundenen Bereiche der Metallbleche zur Folge hat.

Dadurch werden kissenähnliche Auswölbungen geformt, die üblicherweise ellipti- sche Strömungsöffnungsquerschnitte hervorbringen. Solche"Thermobleche"sind vorzugsweise selbsttragend und ermöglichen die Verwirklichung eines kompakten Wärmetauschers mit großer Heizfläche.

Im Falle eines Einsatzes von"Thermoblechen"als Katalysator-Trägerköyer ist dabei in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katalysator- Trägerkörpers, bei der die Beschichtung Risse mit einer Gesamtrisslänge von mindestens 500 mum2 aufweist, die Beschichtung nicht auf der Innenseite der kis- senähnlichen Auswölbungen, sondern auf der Aussenseite dieser Auswölbungen (Variante A) aufgebracht. Dabei wird unter der"Aussenseite"eines Thermoble- ches diejenige Seite des Thermobleches verstanden, die in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen 2 versehen ist. In der Variante A strömt das Kühlmittel durch die Strömungskanäle, welche im Inneren des"Thermobleches"durch das Zusammen- schweißen der Metallplatten an vorgegebenen Punkten bzw. an vorgegebenen Linien gebildet werden. In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Katalysator-Trägerkörpers ist im Falle eines Einsatzes von"Thennoblechen" die Beschichtung auf der Oberfläche der vorstehend genannten Strömungskanäle

aufgebracht, so dass in diesem Fall das Kühlmittel durch die Zwischenräume zweier benachbarter"Thermobleche"und somit entlang der äußeren Oberfläche der kissenähnlichen Auswölbungen der"Thermobleche"strömt (Variante B).

Erfindungsgemäß besonders bevorzugt im Falle eines Einsatzes von"Thermoble- chen"als Katalysator-Trägerkörper ist die Variante A.

Gemäß einer Weiterbildung des Katalysator-Trägerkörpers ist dieser mit kerami- schem Material aufgebaut. Hierzu wird bevorzugt keramisches Material einge- setzt, welches wenigstens eines der folgenden Elemente umfasst : Codierit, Silizi- umcarbid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid. Einen Katalysator- Trägerkörper aus keramischem Material kann beispielsweise dann eine Alternat- ve darstellen, wenn relativ kleine Katalysator-Trägerkörper benötigt werden, oder wenn die Katalysator-Trägerkörper einfach in einem Extrudierverfahren herstell- bar sind. Außerdem bieten derartige keramische Katalysator-Trägerkörper die Möglichkeit, die ihnen innewohnende Eigenschaft der Porosität auszunutzen und das Material des Katalysator-Trägerkörpers zur Erhöhung der Haftfestigkeit be- züglich der Beschichtung oder der Effektivität der katalytisch aktiven Beschich- tung zu nutzen. Grundsätzlich sind auch angepasste Katalysator-Trägerkörper möglich, die sowohl metallisches als auch keramisches Material umfassen.

Einen weiteren Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben liefert ein Katalysator-Trägerkörper aufweisend eine Oberfläche, auf der eine mit der Ober- fläche verbundene Beschichtung vorgesehen ist, wobei es sich bei dem Katalysa- tor-Trägerkröper um ein Thermoblech handelt und wobei die Beschichtung auf der Aussenseite des Thermobleches angebracht ist. Dabei wird unter der"Aussen- seite"eines Thermobleches wiederum diejenige Seite des Thermobleches verstan- den, die in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen 2 versehen ist. Als Beschichtung sind dabei diejenigen Beschichtungen bevorzugt, die bereits vorstehend als bevor- zugte Beschichtungen genannt worden sind, wobei auch hier eine katalytisch akti- ve Beschichtung zur Partialoxidation von Propen und Acrolein besonders bevor-

zugt ist. Auch die Schichtdicke der Beschichtung sowie deren Haftzugfestigkeit entsprechen vorzugsweise denjenigen Schichtdicken und Haftzugfestigkeiten, die bereist vorstehend im Zusammenhang mit der Beschichtung des Katalysator- Trägerkörpers genannt worden sind.

In einer besonderen Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Katalysator- Trägerkörpers, welcher ein auf der Aussenseite mit einer Beschichtung versehenes Thennoblech umfasst, weist die Beschichtung Risse mit einer Länge auf, wobei diese Länge eine Gesamtrisslänge von höchstens 500 m/m2 [Meter pro Quadrat- meter], besonders bevorzugt höchstens 250 m/m2, noch mehr bevorzugt höchs- tens 100 m/m2 darüber hinaus bevorzugt höchstens 10 m/m2, weiterhin noch mehr bevorzugt höchstens 1 in/m2 auf, wobei eine Beschichtung ohne Risse am meisten bevorzugt ist. Die Bestimmung der Gesamtrisslänge erfolgt dabei vor- zugsweise auf die Eingangs beschriebene Art und Weise.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird. ein Reaktor zur Herstellung von polymerisierbaren Monomeren mit wenigstens einem für ein Fluid durch- strömbaren Reaktionsraum vorgeschlagen, wobei der wenigstens eine Reaktions- raum zumindest einen Katalysator-Trägerkörper umfasst, wie er vorstehend be- schrieben wurde. Der Reaktionsraum kann dabei eine Kolonne, ein Behälter oder ein anderer, vorzugsweise abschließbarer Raum sein, der bevorzugt Drücken im Bereich von 1 bis 50 bar, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 40 bar und beson- ders bevorzugt 10 bis 35 bar standhält. Vorzugsweise weisen derartige Reaktions- räume eine Mehrzahl von Katalysator-Trägerkörpern auf, die insbesondere paral- lel zueinander angeordnet sind und somit zwischen sich Teilvolumen begrenzen, durch welche das Reaktionsgemisch durchgeführt wird. Üblicherweise weist ein Reaktionsraum zur Herstellung von polymerisierbaren Monomeren, wie bei- spielsweise Acrolein oder Acrylsäure, mindestens zwei Katalysator-Trägerkörper auf, die benachbart zueinander angeordnet sind. Bevorzugt weisen die einzelnen Katalysator-Trägerkörper einen Abstand zueinander auf, der im wesentlichen gleich ist. Damit ist gewährleistet, dass über den gesamten Reaktionsraum eine

gleichmäßige Wärmeabfuhr bzw.-zufuhr erfolgt und demnach auch eine homo- gene Temperaturverteilung vorliegt.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Her- stellung einer Beschichtung auf einer Oberfläche eines Katalysator-Trägerkörpers vorgeschlagen, welches zumindest folgende Schritte umfasst : - Herstellen einer Fest-Flüssig-Phase mit einem Katalysator, der geeignet zur Herstellung eines organisch mindestens eine Doppelbindung und Sauerstoff aufweisenden Moleküls ist, - Auftragen der Fest-Flüssig-Phase auf einen Katalysator-Trägerkörper, - Ausbilden einer Beschichtung, die Risse mit einer Länge aufweist, wobei eine Gesamtrisslänge von mindestens 500 m/m [Meter pro Quadratmeter] vorliegt.

Bevorzugt beträgt die Gesamtrisslänge pro Einheitsquerschnittsfläche mindestens l. 000 m/m2, vorzugsweise 2.000 m/m2 und insbesondere mindestens 4.000 m/m2.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Her- stellung einer Beschichtung auf einem Thermoblech als Katalysator-Trägerkörper vorgeschlagen, welches zumindest folgende Schritte umfasst : - Herstellen einer Fest-Flüssig-Phase mit einem Katalysator, der geeignet zur Herstellung eines organischen mindestens eine Doppelbindung und Sauer- stoff aufweisenden Moleküls ist, - Auftragen der Fest-Flüssig-Phase auf der Aussenseite des Thermobleches, - Ausbilden einer Beschichtung auf der Aussenseite des Thermobleches.

In diesem Fall beträgt die Gesamtrisslänge in der Beschichtung pro Einheitsquer- schnittsfläche vorzugsweise höchstens 500 m/m2, besonders bevorzugt höchstens 250 m/m2, noch mehr bevorzugt höchstens 100 m/m2, darüber hinaus bevorzugt höchstens 10 m/m2 und am meisten bevorzugt höchstens 1 m/m2 oder aber keine Risse.

Als Fest-Flüssig-Phase ist eine Aufschlämmung bevorzugt, die mindestens den Katalysator und ggf. noch mindestens eine der vorstehend beschriebenen Beimi- schungen beinhaltet. Hierbei ist es wiederum bevorzugt, dass einer oder mehrere Katalysator-Precurser aus denen das Katalysatorrohpulver gewonnen wird oder mindestens ein Katalysatorrohpulver oder mindestens ein Katalysator-Precursor und mindestens ein Katalysatorrohpulver als solches oder als Aufschlämmung in einer Menge im Bereich von 10 bis 90 Gew. -%, vorzugsweise von 30 bis 80 Gew. -% und besonders bevorzugt von 40 bis 70 Gew. -%, jeweils bezogen auf die Fest-Flüssig-Phase, in dieser enthalten ist. Als Flüssige Phase kommen alle dem Fachmann als geeignet bekannten in Betracht. Besonders bevorzugt sind Wasser, Alkohole wie Ethanol, Aceton oder Hexan oder Mischungen aus mindestens zwei davon, wobei Wasser oder Alkohole besonders bevorzugt sind und Wasser dar- über hinaus bevorzugt ist.

Gemäß dem zweiten Verfahrensschritt erfolgt nun das Auftragen der Fest-Flüssig- Phase auf einen Katalysator-Trägerkörper. Das Auftragen umfasst insbesondere auch das Aufsprühen, das Aufdampfen, das Bestreichen, das Applizieren, das Kleben, das Sintern, oder ähnliche Fertigungsverfahren. Weiterhin kann der Kata- lysator durch Einsatz wenigstens eines der folgenden Verfahren aufgebracht wer- den : CVD, PVD, Sputtern, Reaktivsputtern, galvanische Methoden, oder ähnli- ches. Dabei ist es grundsätzlich auch möglich, dass mehrere der vorstehend ge- nannten Fertigungsverfahren in Kombination miteinander eingesetzt werden.

Auch ist möglich, dass die Fertigungsverfahren mehrfach wiederholt bzw. ab- wechselnd durchgeführt werden. Unter Umständen ist es auch sinnvoll, das Auf- tragen diskontinuierlich durchzuführen, wobei zwischen den einzelnen Auftra- geprozessen Ruhezeiten eingehalten werden oder eine thermische Behandlung stattfinden kann.

Schließlich wird eine Beschichtung generiert, die Risse mit der oben genannten Risshäufigkeit bzw. der genannten Gesamtrisslänge hat. Für den Fall, dass nach

einmaliger Durchführung des zweiten Verfahrensschrittes die Beschichtung noch nicht die erforderliche Gesamtrisslänge aufweist, so wird vorgeschlagen, den zweiten Schritt solange zu wiederholen, bis die hier angegebene Gesamtrisslänge erreicht wird. Vorzugsweise sind hierzu Kombinationen von thermischen Behand- lungen des Katalysator-Trägerkörpers oder mechanische Verformungen des Kata- lysator-Trägerkörpers mit der Beschichtung hilfreich, wie nachfolgend noch de- tailliert erläutert wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Katalysator- Trägerkörper vor dem Auftragen der Fest-Flüssig-Phase haftverbessernd behan- delt. Wie bereits eingangs ausgeführt, ist es vorteilhaft, dass die Oberflächenhaf- tung zwischen dem Katalysator-Trägerkörper und der Beschichtung relativ hoch bzw. dauerfest ist. Deshalb ist es gleichfalls vorteilhaft, die Oberfläche des Kata- lysator-Trägerkörpers vor dem Auftragen der Fest-Flüssig-Phase so zu behandeln, dass die Ausbildung von thermisch und dynamisch hochbelastbaren Verbindun- gen zwischen Katalysator-Trägerkörper und Beschichtung begünstigt wird.

In diesem Zusammenhang wird insbesondere vorgeschlagen, dass als"haftverbes- sernder"Schritt (insbesondere in Bezug auf Katalysator-Trägerkörper aus metälli- schem Material), wenigstens einer der folgenden Schritte durchgeführt wird : a) Abrasivstrahlen der Oberfläche, b) Spanen der Oberfläche, c) Reinigen der Oberfläche, d) thermische Behandlung der Oberfläche.

Unter"Abrasivstrahlen"wird vorliegend ein Strahlspanen zum Abtrennen von Spänen mit Hilfe von Strahlmitteln verstanden, die durch Energieträger im Druck- oder Schleuderverfahren auf die zu behandelnde Oberfläche gestrahlt werden.

Dabei wird das verwendete Strahlmittel (abrasiv wirkende Körner beispielsweise) beim Druckstrahlen durch flüssige oder gasförmige Energieträger befördert und

beschleunigt. Diese Verfahren werden insbesondere dazu eingesetzt, die Oberflä- che aufzurauen bzw. zu glätten, eine Veränderung der Festigkeit nahe der Ober- fläche zu bewirken oder eine Verformung der Oberfläche hervorzurufen. Es ist dabei auch möglich, dass durch das Abrasivstrahlen mehrere Funktionen gleich- zeitig erfüllt werden. Besonders bevorzugt sind in diesem Fall Abrasivstrahl- Verfahren, bei denen die Oberfläche aufgeraut wird. Beispielhaft sei an dieser Stelle das Sandstrahlen genannt.

Beim"Spanen"der Oberfläche wird ebenfalls die Kontur der Oberfläche des Ka- talysator-Trägerkörpers behandelt. Während beim Abrasivstrahlen das abrasive Medium bzw. das Strahlmittel durch flüssige oder gasförmige Energieträger"un- gebunden"mit der Oberfläche in Kontakt gebracht wird, wird hinsichtlich des Verfahrens"Spanen"ein Mittel eingesetzt, welches gebundene Schneidkanten hat. Das trifft beispielsweise auf bestimmte Schleifmittel zu, bei denen das Schleifmittel bzw. das Schleifkorn fest auf einer Bezugsfläche verankert ist (Schleifpapier, Schleifsteine, Fräser). Auch mit einem solchen Verfahren lassen sich einerseits Verunreinigungen auf der Oberfläche des Katalysator- Trägerkörpers entfernen, die eine Anbindung von Beschichtung und Katalysator- Trägerkörper behindern, zusätzlich lässt sich wiederum die Kontur, d. h. die Rau- higkeit, der Oberfläche in gewünschtem Umfang beeinflussen. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Beschichtung durch zwischen Oberfläche und Beschichtung befindlichen haftvermittelnde Strukturen fester mit der Oberfläche verbunden ist.

Derartige Strukturen sind stäbchenförmig ausgebildet und weisen vorzugsweise Widerharken auf, die in die Beschichtung eingreifen und mit der Oberfläche ver- bunden sind. Derartige Strukturen können aus der Oberfläche gearbeitet sein oder aus einem anderen, jedoch besser als die Beschichtung an der Oberfläche haften- den Material als Zwischenschicht ausgebildet sein. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des Anhaftvermögens ist eine galvanische Behandlung der Oberflä- che, die in Abhängigkeit der angelegten Ströme zu einer Aufrauung der Oberflä- che oder den vorstehend genannten stäbchenförmigen Strukturen führt.

Mit"Reinigen"der Oberfläche sind alle Verfahren gemeint, die beispielsweise Öl, Lösungsmittel, Schmutz, Oxide oder ähnliche an der Oberfläche haftende Verun- reinigungen entfernen können. Beispielhaft seien an dieser Stelle die Verfahren Waschen oder Beizen genannt.

Darüber hinaus ist es auch möglich, die Oberfläche thermisch zu behandeln. Da- durch können Gefügeveränderungen im Material des Katalysator-Trägerkörpers bewirkt werden, die einen positiven Einfluss auf das Anbinden der Beschichtung haben. Gleichzeitig kann auf diese Weise eine störende Feuchtigkeit ferngehalten oder ein Kalzinier-Vorgang durchgeführt werden.

Grundsätzlich ist auch eine beliebige Kombination der einzelnen"haftverbessern- den"Verfahren möglich, wobei sich bereits zumindest die folgenden Kombinatio- nen als vorteilhaft herausgestellt haben (die Verfahren sind hier nur mit dem je- weiligen Buchstaben gekennzeichnet) : a) +c) ; a) +c) +d) ; a) +d) ; b) +c) ; b) +c) +d) ; c) +d).

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das Auftra- gen der Fest-Flüssig-Phase wenigstens gemäß einem der folgenden Schritte er- folgt : Aufsprühen, Verstreichen, Gießen, Eintauchen. Vorzugsweise wird zumin- dest einer der Schritte wenigstens einmal wiederholt. Beim"Aufsprühen"erfolgt das Auftragen der Fest-Flüssig-Phase mittels einer Düse, die bevorzugt fein- dispers eine gleichmäßige Verteilung der Fest-Flüssig-Phase auf der Oberfläche des Katalysator-Trägerkörpers bewirkt. Beim"Verstreichen"besteht die Mög- lichkeit, dass die Fest-Flüssig-Phase auf die Oberfläche aufgegeben wird und an- schließend mit einem geeigneten Werkzeug verteilt wird, es ist jedoch auch mög- lich, dass die Fest-Flüssig-Phase auf die Verteileinrichtung direkt aufgetragen wird und so mit der Oberfläche des Katalysator-Trägerkörpers in Kontakt kommt.

Beim"Gießen"wird die Fest-Flüssig-Phase einfach auf die Oberfläche aufgegos- sen, wobei ggf. durch eine geeignete Bewegung des Katalysator-Trägerkörpers anschließend eine gleichmäßige Verteilung der Fest-Flüssig-Phase bewirkt wird.

Schließlich ist auch möglich, dass die Fest-Flüssig-Phase beispielsweise in einem Reservoir bereitgestellt wird, und die Oberfläche des Katalysator-Trägerkörpers dort hineingetaucht wird. Diese Eintauchen erfolgt vorzugsweise bei einem über 50°C heißen Katalysator-Trägerkörper, hierdurch bildet sich eine Kruste gleich- mäßiger Stärke. Eine weiter Methode zum Aufbringen der Katalysatorbeschich- tung bietet der Siebdruck. Hierdurch kann mittels der Struktur des Siebes und der Maschen die Rissbildung in ihrer räumlichen Ausgestaltung vorbestimmt werden.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft, dass der Katalysator-Trägerkörper während des Auftragens eine von einer Raumtemperatur abweichende Temperatur hat, insbe- sondere in einem Bereich von 40° C bis 800° C, bevorzugt in einem Bereich von 40° C bis 500° C und vorzugsweise in einem Bereich von 40° C bis 250° C. Wei- terhin ist vorteilhaft, dass der Katalysator-Trägerkörper während des Auftragens relativ zur Quelle der Fest-Flüssig-Phase bewegt wird, so dass eine gleichmäßige Verteilung der Fest-Flüssig-Phase auf der Oberfläche stattfindet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der Katalysator- Trägerkörper nach dem Auftragen der Fest-Flüssig-Phase getrocknet. Dies findet insbesondere bei Temperaturen von 20° C bis 200° C statt, wobei sich dieser Tro- ckenvorgang bevorzugt über einen Zeitraum von 0,5 Stunden bis 168 Stunden erstreckt. Ganz besonders bevorzugt findet das Trocknen des Katalysator- Trägerkörpers in einer oxidierenden oder einer inerten Atmosphäre, ggf. im Va- kuum, statt. Dadurch kann beispielsweise bewirkt werden, dass die Beschichtung jeweils etwas antrocknet, bevor der nächste Auftrage-Schritt beginnt. Dadurch lassen sich besonders große Schichtdicken realisieren. Diese weisen zudem eine relativ gleichmäßige Schichtdicke über die gesamte Oberfläche auf.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt die Ausbildung der Beschich- tung durch Kalzinieren. Dabei erfolgt das Kalzinieren vorzugsweise bei Tempera- turen in einem Bereich von 200° C bis 1. 000° C, vorzugsweise in einem Bereich von 210 bis 600 °C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 350 bis 550

°C, für einen Zeitraum von 0,5 Stunde bis 24 Stunden, vorzugsweise einem Zeit- raum von 1 bis 10 Stunden und besonders bevorzugt einem Zeitraum von 1, 1. bis 5 Stunden. Der Kalzinier-Vorgang findet ggf. in einer oxidierenden oder einer inerten Atmosphäre statt. Um beispielsweise die gewünschte Gesamtrisslänge zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Temperatur während des Kalzinier-Vorgangs zu variieren, insbesondere mit einer relativ hohen Temperaturänderungsgeschwin- digkeit. Diesen Abschnitten der Temperaturführung mit hoher Änderungsge- schwindigkeit sind ggf. auch Auslagerungszeiträume, in denen die Temperatur gleichgehalten wird, nachgeschaltet. Bevorzugt erfolgt letztlich eine Abkühlung mit relativ hoher Abkühlgeschwindigkeit, um auch hier die Rissbildung in der Beschichtung zu begünstigen.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Auftrage-bzw. Kalzinier-Vorgänge mehrfach durchgeführt werden. Dabei kann es ggf. erforderlich sein, dass die auf- getragene Beschichtung bzw. die bereits thermisch behandelte aufgetragene Be- schichtung (erneut) ggf. mit wenigstens einem"haftverbessernden"Schritt behan- delt wird, wobei die Beschichtung vorzugsweise anschließend eine Oberfläche mit einer mittleren Oberflächenrauhigkeit kleiner 0,2 mm hat.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird die aufgetragene Beschichtung mit wenigstens einer weiteren Fest-Flüssig-Phase zur Imprägnierung katalytisch aktiver Materialien in Kontakt gebracht.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die imprägnierte Beschichtung einer thermischen Behandlung unterzogen wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die impräg- nierte Beschichtung bei Temperaturen von 200° C bis 1. 000° C für einen Zeit- raum von 1 Stunde bis 24 Stunden kalziniert werden.

Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die aufgetragene Beschichtung reduziert wird. Dies erfolgt bevorzugt in einer

reduzierenden Atmosphäre, wobei für einen Zeitraum von 0,5 Stunde bis 24 Stunden bevorzugt Temperaturen im Bereich von 50° C bis 650° C vorliegen.

Weiter wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der Katalysator-Trägerkörper zumindest teilweise elastisch verformt wird, so dass sich Risse in der Beschich- tung bilden. Unter einer"elastischen"Verformung sind insbesondere solche zu verstehen, die keine bleibende Verformung des Katalysator-Trägerkörpers zur Folge haben. Dies betrifft beispielsweise Biegebeanspruchungen, wobei das Mate- rial des Katalysator-Trägerkörpers nicht über die Elastizitätsgrenze hinaus bean- sprucht wird. Unter Umständen kann es jedoch auch sinnvoll sein, dass eine nach- trägliche Anpassung des Katalysator-Trägerkörpers mitsamt der Beschichtung erfolgt. Nicht nur in diesem Zusammenhang ist es möglich, den Katalysator- Trägerkörper zumindest teilweise auch"plastisch"zu verformen, ihm also eine bleibende neue Gestalt zu geben. Die Verformung (elastisch und/oder plastisch) hat wiederum zur Folge, dass Spannungen, insbesondere Zugspannungen, im Ka- talysator-Trägerkörper bzw. der Beschichtung entstehen, welche die Rissbildung hinsichtlich der Beschichtung begünstigen.

Als weiterer Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines organischen min- destens eine Doppelbindung und Sauerstoff aufweisendes organischen Moleküls vorgeschlagen, bei dem ein mindestens eine Doppelbindung ausweisendes organi- sches Molekühl und Sauerstoff in Gegenwart eines erfindungsgemäßen Katalysa- tor-Trägerkörpers miteinander in Kontakt gebracht werden. Als Doppelbindungen aufweisende Moleküle kommen insbesondere a-Olefine in betracht. Hierunter ist Propylen besonders bevorzugt.

Weiter wird auch vorgeschlagen, dass zur Herstellung eines organischen mindes- tens eine Doppelbindung und Sauerstoff aufweisenden Moleküls ein mindestens eine Doppelbindung aufweisendes organisches Molekül und Sauerstoff in mindes- tens einem Reaktor der oben beschriebenen Art in Kontakt gebracht werden.

Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines wasseradsorbierenden Poly- mers vorgeschlagen, wobei eine Acrylsäure, erhältlich als ein mindestens eine Doppelbindung aufweisendes organisches Molekül aus dem erfindungsgemäßen Verfahren, polymerisiert wird.

Hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung eines wasseradsorbierenden Hygie- neartikels wird vorgeschlagen, dass ein wasseradsorbierendes Polymer, vorzugs- weise Superabsorber, welches nach dem vorstehenden Verfahren hergestellt wur- de, in mindestens einem Hygieneartikelbestandteil eingearbeitet wird. Ein solcher Hygieneartikelbestandteil ist vorzugsweise ein Windel-oder Damenbinden-Core.

Superabsorber sind wasserunlösliche, vernetzte Polymere, die in der Lage sind, unter Quellung und Ausbildung von Hydrogelen große Mengen an Wasser, wäss- rigen Flüssigkeiten, insbesondere Körperflüssigkeiten, vorzugsweise Urin oder Blut, aufzunehmen und unter Druck zurückzuhalten. Superabsorber absorbieren vorzugsweise mindestens das 100-fache ihres Eigengewicht an Wasser. Weitere Einzelheiten. zu Superabsorbern sind in Modem Superabsorbent Polymer Tech- nology", F. L. Buchholz, A. T. Graham, Wiley-VCH, 1998"offenbart. Durch die- se charakteristischen Eigenschaften sind diese wasserabsorbierenden Polymere hauptsächlich in Sanitärartikeln wie beispielsweise Babywindeln, Inkonti- nenzprodukten oder Damenbinden eingearbeitet.

Zusätzlich werden Fasern, Formkörper, Filme, Schäume, superabsorbierende Po- lymere, Detergentien, Spezialpolymere für die Bereiche Abwasserbehandlung, Dispersionsfarben, Kosmetika, Textilien, Lederveredlung oder Papierherstellung oder Hygieneartikel vorgeschlagen, die mindestens auf einem organischen min- destens eine Doppelbindung und Sauerstoff aufweisenden Molekül, vorzugsweise (Meth) Acrylsäure, basieren bzw. diese enthalten, die nach dem vorgenannten Ver- fahren erhältlich sind.

Schließlich wird noch eine Verwendung eines organischen mindestens eine Dop- pelbindung und Sauerstoff aufweisenden Moleküls, vorzugsweise

(Meth) Acrylsäure, besonders bevorzugt Acrylsäure, vorgeschlagen, erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines organischen min- destens eine Doppelbindung und Sauerstoff aufweisenden Moleküls in oder zur Herstellung von Fasern, Formkörpern, Filmen, Schäumen, superabsorbierenden Polymeren oder Hygieneartikeln, Detergentien oder Spezialpolymere für die Be- reiche Abwasserbehandlung, Dispersionsfarben, Kosmetika, Textilien, Lederver- edlung oder Papierherstellung.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigen die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfin- dung jedoch nicht begrenzt ist. Es zeigen : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Katalysator-Trägerkörpers, Fig. 2 eine weitere Ausführungsvariante eines Katalysator-Trägerkörpers, Fig. 3 schematisch den Aufbau eines Reaktors umfassend eine Mehrzahl von Katalysator-Trägerkörpern, Fig. 4 schematisch eine beschichtete Oberfläche mit Rissen, wie sie bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Katalysator-Trägerkörpers vorliegt, Fig. 5 schematisch die beschichtete Oberfläche eines Katalysator- Trägerkörpers gemäß noch einer weiteren Ausführungsvariante und Fig. 6 schematisch ein Detail einer weiteren Ausführungsvariante des Katalysator-Trägerkörpers.

Fig. 1 zeigt schematisch und in einer perspektivischen Darstellung einen Kataly- sator-Trägerkörper 1, der als mehrwandige Blechkonstruktion 8 ausgeführt ist.

Auf der Oberfläche 2 des Katalysator-Trägerkörpers 1 ist eine Beschichtung 3 aufgetragen, die eine Vielzahl von Rissen 4 aufweist. Die Blechkonstruktion 8 umfasst zwei Bleche, die in vorgegebenen Verbindungsbereichen 18 miteinander verbunden sind. Dadurch werden zwischen den Verbindungsbereichen 18, min- destens einen, vorzugsweise mehrere, im wesentlichen parallel zueinander ange- ordnete Kanäle 9 gebildet. Während die Oberfläche 2 bzw. die Beschichtung 3 im Kontakt mit den Reaktionsmedien (insbesondere einem mindestens eine Doppel- bindung aufweisenden organischen Molekül und Sauerstoff) in Kontakt stehen, dienen die Kanäle 9 zur Führung eines Kühlmittelstroms 15, der ein gewünschtes Temperaturniveau bezüglich der katalytisch motivierten Reaktion einstellt. Be- züglich der dargestellten Ausführungsvariante ist ein regelmäßiger Aufbau der Blechkonstruktion 8 gewählt, wobei die nebeneinander liegenden Kanäle 9, die keine Querverbindung zueinander aufweisen, mit jeweils der gleichen Distanz 24 voneinander beabstandet sind. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

Fig. 2 zeigt schematisch und in einer Detailansicht ein weiteres Ausführungsbei- spiel eines erfindungsgemäßen Katalysator-Trägerkörpers 1. Der dargestellte Ka- talysator-Trägerkölper 1 umfasst eine Mehrzahl von Platten 10, die für ein Fluid durchströmbare Öffnungen 11 bilden. Während der Katalysator-Trägerkörper 1 nach Fig. 1 jeweils voneinander getrennte Kanäle 9 umfasst, sind hier eine Viel- zahl von miteinander verbundenen Hohlräumen geschaffen, die eine Durchmen- gung des zwischen den Platten 10 verlaufenden Kühlmittelstroms 15 ermöglichen.

Die Platten 10 sind in bestimmten, hier punktförmig ausgeführten, Verbindungs- bereichen 18 miteinander verbunden. Dabei werden kissenförmige Hohlräume bzw. Öffnungen 10 gebildet, so dass ein sogenanntes"Thermoblech"gebildet ist (wie im übrigen in Fig. 1 auch). Der Katalysator-Trägerkörper 1, der hier als Thermoblech 17 ausgeführt ist, ermöglicht ein gleichmäßiges Strömen des Kühl- mittelstroms 15 im Inneren des Thermoblechs 17, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet. Auf der Oberfläche 2 des Katalysator-Trägerkörpers 1 ist die Beschichtung 3 vorgesehen, wobei der Gasstrom 21, der die Reaktionspartner umfasst, möglichst in einer Richtung quer zum Kühlmittelstrom 15 über die Be-

schichtung 3 hinweggeführt wird (Prinzip :"Kreuzstrom-"und/oder"Gegen- stromwärmetauscher"). Damit. lässt sich ein besonders gleichmäßiges Tempera- turniveau über die gesamte Oberfläche 2 erzielen.

Fig. 3 zeigt schematisch und im Detail einen Reaktor 25 mit einem Reaktions- raum 12, der von einer Wand 16 begrenzt ist. Die Wand 16 fixiert eine Mehrzahl von Thermoblechen 17, die in regelmäßigen Abständen 23 zueinander angeordnet sind. Die Thermobleche 17 bilden wiederum Öffnungen 11, durch die der Kühl- mittelstrom 15 (wie gekennzeichnet) strömen kann. Der Gasstrom 21, der ein mindestens eine Doppelbindung aufweisendes organisches Molekül und den Sau- erstoff umfasst, wird nach Möglichkeit quer dazu an der Beschichtung 3 der Thermobleche 17 entlang geführt. Dadurch wird die exotherme Reaktion beför- dert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsbereiche 18 der Thermobleche 17 so angeordnet, dass die kissenförmigen Öffnungen 11 im wesentlichen in einer Ebene 22 liegen. Es ist jedoch auch möglich, die Öffnun- gen 11 bzw. die Verbindungsbereiche 18 so anzuordnen, dass die Öffnungen 11 bezüglich benachbarter Thermobleche 17 versetzt zueinander positioniert sind, beispielsweise um über die gesamte Oberfläche 2 einen gleichbleibenden Ab- stand 23 zu realisieren. Die Abstände reichen vorzugsweise von 50, um bis 1,5 cm, bevorzugt von 500 um bis 5 mm und besonders bevorzugt von 750 um bis 2 mm Fig. 4 zeigt schematisch eine Aufnahme von einer in Beispiel 2 hergestellten Be- schichtung 3 mit Rissen 4. Die Risse 4 weisen dabei jeweils eine Länge 5 auf. Zur Bestimmung der Gesamtrisslänge werden die einzelnen Längen 5 der Risse 4 in einer solchen Aufnahme addiert, wobei die sich daraus ergebende absolute Ge- samtrisslänge auf die Bezugsfläche von einem Quadratmeter bezogen wird. Bei der in Fig. 4 dargestellten Aufnahme sind relativ lange Risse zu erkennen, die ggf. miteinander zusammenhängen.

Diese Aufschlämmung wurde auf einen Katalysator-Trägerkörper aufgetragen, der im wesentlichen der Konstruktion aus Fig. 2 entspricht.

Hier wurde eine Fläche betrachtet, die 32 mm2 beträgt. In diesem Bildausschnitt wurden die Risse dadurch vermessen, dass sie nachgefahren und aufaddiert wur- den. Die Addition der Risslängen in diesem Bildausschnitt ergaben eine absolute Gesamtrisslänge von 27.512 um. Das entspricht, bezogen auf eine Einheitsfläche von 1 m2 eine (relative) Gesamtrisslänge von 848. m Fig. 5 zeigt ebenfalls schematisch eine Aufnahme einer weiteren Beschichtung 3 gemäß Beispiel 3 mit Rissen 4. Die dargestellten Risse 4 sind erkennbar kürzer, dafür sind aber hier eine deutlich höhere Anzahl Risse 4 als in der Fig. 4 zu er- kennen.

Die Aufnahme aus Fig. 5 zeigt den Ausschnitt einer Beschichtung 3.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Aufnahme wurde eine etwas abweichende Vergröße- rung gewählt, da die Risse 4 hier eine kleinere Länge 5 haben. Ein Vergleich der beiden Maßstäbe aus den Fig. 4 und 5 lässt sich durch die eingezeichnete Refe- renzlänge von 500 u. m durchführen. Die ausgemessene Fläche beträgt in Fig. 5 9, mm2. Als absolute Gesamtrisslänge ergab sich ein Wert von 24. 596 um. Das heißt mit anderen Worten, dass eine (relative) Gesamtrisslänge von 2. 515 1 vor- m liegt.

Fig. 6 zeigt schematisch ein Detail einer Ausführungsvariante eines Katalysator- Trägerkörpers 1. Dargestellt ist ein Teil einer Platte 10, auf deren Oberfläche 2 die Beschichtung 3 vorgesehen ist. Die Beschichtung 3 hat mehrere Risse 4, die eine Breite 19 haben und sich über mindestens 80 % der Schichthöhe 6 erstrecken. Die Beschichtung 3 umfasst zudem verschiedene Bestandteile 7, die u. a. eine kataly- tische Reaktion eines mindestens eine Doppelbindung aufweisenden organischen

Moleküls mit Sauerstoff begünstigen. Die Platte 10 ist hier mit einer Blechdi- cke 14 ausgeführt, die im Bereich von 100 um bis 50 mm liegt.

Auf der der Beschichtung 3 abgewandten Seite der Platte 10 ist das Kühlmittel 20 angeordnet, welches ggf. an der innenliegenden Seite der Platte 10 entlang strömt und somit einen gleichmäßigen Abtransport der durch die katalytische Reaktion entstandenen Wärme sicherstellt.

Ferner wird die Erfindung anhand von nicht limitierenden Beispielen näher erläu- tert : BEISPIELE l. Herstellung des Katalysatorrohpulvers Es wurden nach DE OS 16 18 744 als Precurser 424 g Ammonium-para- molybdat, 47 g Ammonium-meta-vanadat und 27 g Ammonium-para-wolframat getrennt in destilliertem Wasser gelöst, die erhaltene Lösungen gemischt und die Mischung mit 236 g Kieselsäuresol versetzt. Die erhaltene Aufschlämmung wurde getrocknet und der feste Kuchen durch Kugelmahlen pulverisiert, um das Kataly- satorrohpulver zu erhalten.

2. Vergleichsbeispiel einer Beschichtung (zu Fig. 4) 100g Katalysatorrohpulver und 5g Aerosils 200 (Degussa AG, Deutschland) wur- den mit 120g vollentsalztem Wasser unter Rühren vermengt und homogenisiert und anschließend auf eine zu beschichtende Fläche eines Stahlblechs (1.457 nach

DIN EN 10 027 ; Blechdicke 0,5 mm, Fläche 50 * 300 mm) gegossen. Die Fläche ist von seitlichen Begrenzungen mit einer von der Oberfläche der Fläche ausge- messenen Höhe von 1 mm umgrenzt, so dass diese Höhe der Begrenzung die ma- ximale Beschichtungsdicke bestimmt. Die Fläche wurde vor dem Beschichten zunächst entfettet und dann Sandgestrahlt. Über die seitlichen Begrenzungen wur- de überstehende Beschichtungsdispersion abgezogen, um eine einheitliche Schichtdicke von 1 mm zu erzielen. Nach Trocknung bei Raumtemperatur wurde kalziniert. Hierzu wurde mit einer Heizrate von 120 K/min bis 550°C aufgeheizt, anschließend wurde mit einer Heizrate von 2 K/min auf 570°C aufgeheizt. Diese Temperatur wurde 30 Minuten gehalten und anschließend mit einer Abkühlrate von 5 K/min über 10 Minuten und anschließend sich exponentiell verlangsamen- den Abkühlrate auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Haftung betrug weniger als 10 elm2.

3. Erfindungsgemäße Beschichtung (zu Fig. 4) Hierzu wurde dem vorstehenden Beispiel gefolgt, wobei zusätzlich 0, 5g TyloseX (Zelluloseether) zur Herstellung der Beschichtungssuspension verwand wurden.

Die Haftung betrug 500 N/m2.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Katalysator-Trägerkörper 2 Oberfläche 3 Beschichtung 4 Riss 5 Länge 6 Schichtdicke 7 Bestandteil 8 Blechkonstruktion 9 Kanal 10 Platte 11 Öffnung 12 Reaktionsraum 13 Rauhigkeit 14 Blechdicke 15 Kühlmittelstrom 16 Wand 17 Thermoblech 18 Verbindungsbereich 19 Breite 20 Kühlmittel 21 Gasstrom 22 Ebene 23 Abstand 24 Distanz 25 Reaktor