Katalytische Oberflächenbildner dieser Art sind in der chemischen Verfahrenstechnik als Packungselemente oder Füllkörper bekannt und werden beispielsweise in Kolonnen eingesetzt. So offenbart USP 4,250,052 Sattelfüllköt Ringe, Pellets (Kugeln), Scheiben, Platten oder Röhren, die mit einem katalytisc aktiven Polymer beschichtet sind. Füllkörper werden in die Kolonne eingefüllt un bilden darin eine sogenannte ungeordnete Packung. Packungselemente sind si ( im wesentlichen zweidimensional erstreckende Strukturen und werden in Kolonr zu sogenannten geordneten Packungen angeordnet.

Bei Beschichtungsversuchen von solchen Füllkörpern wurde überraschend gefunden, daß handelsübliche lonentauscher, insbesondere die im Dokument DE 197 32 578 A1 dargestellten Kationentauscher aufgrund des Queliverhaltens Flüssigkeiten auf großflächigen Trägerstrukturen wie in USP 4, 250,052 beschriebenen Füllkörpern nicht dauerhaft haften.

Das Dokument DE 197 48 468 A1 offenbart beschichtete Gestricke zum Einsatz Destillationskolonnen, jedoch sind diese Gestricke zur Herstellung von Füllkörpe nicht geeignet, da diese eine dreidimensionale Grundstruktur aufweisen und sor nicht zu stabilen Füllkörpern geformt werden können.

Die genannten Offenlegungsschriften sollen durch ausdrückliche Bezugnahme c Bestandteil der Anmeldung gelten.

Weiter offenbart die DE 196 25 121 A eine Element zur Behandlung von Fluidströmen, bei dem einzelne, nichtmetallische dünne flexible Elemente mit ei funktionell wirkenden Schicht überzogen sind und zu einem Gewebe verarbeitet werden können.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde einen Oberflächenbildner bereitzustellen, der diese Nachteile nicht aufweist.

Daher wurden verschiedene Trägerstrukturen getestet. Dabei wurde gefunden, daß gewebte Netzstrukturen, wie sie beispielsweise auch als Metallfiltergewebe zum Einsatz kommen als Trägerkörper sehr gut geeignet sind. Dies ist insofern überraschend, da diese Gewebe ausreichend stabil sind um als Füllkörperschüttung in thermische Trennapparate eingebracht werden zu können.

Der wesentliche Grund für die Stabilität der Beschichtung liegt vermutlich in der Verbundstruktur des Trägers und der Beschichtung. Die Beschichtung haftet nicht fest auf dem Träger, sondern umschließt den Träger aufgrund ihren dichten Vernetzung stabil, so daß die bei Quell-und Schrumpfprozessen auftretenden Spannungen lokal sehr begrenzt und damit niedrig sind.

Gegenstand der Erfindung-und Lösung der Aufgabe-ist daher ein Oberflächenbildner für thermische Trenn-oder Reaktionsapparate, aufweisend einen metallischen Trägerkörper, der ganz oder teilweise mit einem Kunststoff beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper ein flächiges Gebilde aufweist, das Durchbrüche hat.

Besondere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Vorzugsweise ist der Trägerkörper, das flächige Gebilde mit Durchbrüchen, ein Gewebe oder eine gelochte, bevorzugt eine feingelochte Platte. Gewebe im Sinne der Erfindung ist ein flächenförmiges Erzeugnis, mit mindestens zwei sich- vorzugsweise rechtwinklig-verkreuzenden Fadensystemen. Durch die Verwendung von Geweben können Füllkörper für thermische Trennapparate, insbesondere Rektifikationskolonnen bzw. Extraktionskolonnen mit besseren Trenneigenschaften erhalten werden. Dagegen verschlingen sich die Fäden bei gestricken maschenförmig.

Die beschichteten Packungselemente und Füllkörper auf Gewebebasis besitzen, sofern die Beschichtungen selbst katalytisch aktiv sind und/oder katalytisch aktive Phasen enthalten, sowohl katalytische Eigenschaften als auch unabhängig davon

Trennvermögen in Trennoperationen wie z. B. der Destillation oder der Extraktion.

Die Kombination der beiden Effekte kann in Anwendungen wie der Reaktivdestillation oder Reaktivextraktion ausgenützt werden. Die hervorragende Eigenschaft an diesen beschichteten Gewebefüllkörpern ist, daß die Beschichtung aufgrund des hohen Vernetzungsgrades sehr stabil ist und daher genauso einfach handhabbar ist wie ein konventioneller Füllkörper.

Das Trägermaterial muß einerseits eine genügende Festigkeit aufweisen, daß es sich für die Herstellung als Füllkörper ausreichend stabil erweist, andererseits genügend duktil sein, so daß sich aus dem Gewebe ein Packungselement oder ein Füllkörper formen läßt. Das Gewebe ist vorzugsweise einlagig, es kann aber auch aus mehreren Lagen bestehen. Das Gewebe ist vorzugsweise aus Metall, kann aber auch aus Kunststoff oder anderen Materialien bestehen, die den genannten Bedingungen genügen. Falls es für die Herstellung von Füllkörpern notwendig ist, kann das Gewebe auch zusätzlich durch z. B. Lötstellen fixiert werden. Das Gewebe kann beliebig aus Drähten oder Fäden oder ähnlichem gewebt sein. Einige Beispiele sind in Abbildung 1 dargestellt. Der Winkel zwischen den senkrecht und waagrecht verlaufenden Drähten, Fäden oder Ähnlichem ist bevorzugt 90°, kann aber auch größer oder kleiner sein. Die Form der durch die Faden begrenzten Durchbrüche (im folgenden als"Maschen"bezeichnet) kann beliebig sein, insbesondere aber quadratisch, rechteckig, in Form von Lang-oder Breitmaschen, oder auch rautenförmig. Die Maschenweite liegt zwischen 0.01 und 5 mm, bevorzugt aber zwischen 0.1 und 1 mm. Die Querschnittsdurchmesser des Drahtes zwischen 0. 01 und 5 mm, bevorzugt aber zwischen 0.1 und 2 mm. Packungselemente oder Füllkörper können aus solchen Geweben mit üblichen Biegeverfahren und/oder Verbindungsverfahren wie Löten oder Punktschweißen hergestellt werden. Dabei können sich entsprechend dem Verfahren Form und Abmessungen der Maschen ändern.

Der Trägerkörper kann aber auch aus einem zu einer dreidimensionalen Raumform umgeformten flächigen Gebilde, wie einer feingelochten Platte oder einem Blech oder Ähnlichem bestehen, so daß die wesentliche Form des im letzen Abschnitt beschriebenen Gewebes vorhanden ist. Die wesentliche Form dabei ist, das häufige

Abwechseln von Material und Loch. Die Form des Lochs kann prinzipiell beliebig sein. Wichtig ist, daß der Trägerkörper eine Hohe Anzahl an Löchern aufweist, so daß das Beschichtungsmaterial einen hohen Vernetzungsgrad erlangen kann. Der Lochdurchmesser entspricht der im letzten Abschnitt beschriebenen Maschenweite.

Die Materialdicke zwischen den einzelnen Löchern entspricht dem Querschnittsdurchmesser des Drahtes. Bevorzugte Werkstoffe für Gewebe oder Platten sind die handelsüblichen rost-und/oder säurebeständigen Stähle wie austenitische CrNi-oder CrNiMo-Stähle weiter eignen sich Aluminium, Nickelbasislegierungen oder auch Sonderwerkstoffe (vgl. DE 199 36 208 A1 Seite 2 Zeile 47-53).

Füllkörper können eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Es können insbesondere Sattelfüllkörper, Ringe, Pellets (Kugeln), Röhren oder verformte Scheiben oder Platten sein. Sie haben die Eigenschaft, daß sie ungeordnet in einem thermischen Trennapparat, insbesondere Destillations-und Extraktionskolonnen, angeordenbar sind. Dies unterscheidet sie ganz wesentlich von strukturierten Packungen, die in einer exakten Ordnung und nicht beliebig in einen thermischen Trennapparat eingebaut sein müssen.

Der aufgebrachte Kunststoff kann katalytisch aktive Phasen oder Partikel enthalten oder selbst ein Katalysator sein. Vorzugsweise ist er ein funktionalisiertes Polymer.

In der besonderen Ausgestaltung ist der Katalysator ein saurer lonentauscher, vorzugsweise ein Katalysator, der entsprechend den Schriften EP 0575 807 A1, EP 0 574 791 2, DE 195 10 026 und WO 97/05191, die durch ausdrückliche Bezugnahme als Bestandteil der Anmeldung gelten sollen, auf Basis von aromatischen Polyetherketonen oder Polyphenylensulfiden hergestellt wurde. Als Derivat eines Hochleistungspolymer kann der verwendete Katalysator über einen Temperatureinsatzbereich von 35-240°C (kurzzeitig auch 280°C) ohne Verlust der Stabilität oder Aktivität eingesetzt werden. Allgemein sind jedoch auch andere Katalysatoren (z. B. basische lonentauscher oder auch auf Basis von Edelmetallen und deren Verbindungen beruhende Katalysatoren) einsetzbar. Die Art der katalytischen Reaktion ist grundsätzlich beliebig so z. B. auch Hydrierungen, Oxidationen, Sulfonierungen, Nitrierungen, besonders vorteilhaft werden jedoch

folgende Reaktionen katalysiert : Veresterungen, Veretherungen, Acetalisierungen sowie deren Umkehrreaktionen sowie auch Hydratisierungen, Eliminierungen und Alkylierungen.

Der Katalysator kann entweder rein physikalisch auf dem-Trägergewebe aufgebracht werden oder auch chemisch, gegebenenfalls unter Verwendung eines Hilfsstoffes damit verbunden werden. Der Katalysator kann sowohl vor der Formgebung zum Füllkörper als auch anschließend, als auch in einem Zwischenschritt aufgebracht werden. Die Katalysatorschicht kann unabhängig vom Trägermaterial sowohl makroporös als auch glatt ausgebildet sein. Ihre Dicke kann größer sein als 0.1 bzw. 1 bzw. 10 bzw. 100 bzw. 1000 bzw. 5000, eLm.

Vorzugsweise liegt sie in einem Bereich von 10 bis 200 Rm. Die Katalysatorschicht kann sowohl nur das Gewebe umschließen, als auch die Maschen verschließen und somit einen echten Verbundwerkstoff darstellen.

Die Beschichtung eines oben beschriebenen Gewebes, z. B. eines Metallgewebes oder einer gelochten Platte mit einem Kunststoff oder Katalysator kann durch Benetzen mit einer Polymerlösung und anschließendem Trocknen erfolgen. Das Benetzen kann durch Tauchen in die oder Besprühen mit der Polymerlösung oder ähnliche Verfahren erfolgen. Dies kann wie im nachfolgenden Beispiel beschrieben durchgeführt werden. Eine Beschränkung der Erfindung ist dadurch nicht beabsichtigt. Der Vorteil solcher Gewebe gegenüber den in DE 196 25 121 A1 beschriebenen Geweben liegt darin begründet, daß aufgrund der Beschichtung des bereits vorliegenden Gewebes eine Bindung zwischen den einzelnen Faden entsteht, da das Polmer die Kontaktpunkte der Gewebefäden umschließt, was bei der Herstellung von Geweben aus bereits beschichteten Fäden nicht der Fall ist.

Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls ein Oberflächenbildner, der nach diesen Verfahren erheblich ist.

Stabilitätstest : Mehrere Gewebeproben, nach dem Prinzip der Leinenbindung (Abbildung 1, Typ A) gewebt, aus Edelstahl mit einer Drahtdicke von 0.2 mm, und quadratischer Maschen

mit einer Maschenweite von 0.4 mm wurden mit 5-10 gew. % des katalytischen Materials (z. B. temperaturbeständiges sulfoniertes Polyetheretherketon) beschichtet. Die Auftragung erfolgte durch Tauchen des Filtergewebes in eine Polymerlösung bestehend aus 4 gew. % sulfoniertem Polyetheretherketon, 28 gew. % Butylacetat und 68 gew. % NMP (N-Methylpyrrolidon) bei ca. 100°C und anschließendem Trocknen bei 80°C bis zur Massenkonstanz. Die Maschen des Gewebes waren mit Katalysator verschlossen.

Als Nachweis der Stabilität der Beschichtung des lonentauschers auf der Gewebestruktur wurden beschichtete Proben zuerst einen Tag in Butylacetat, dann einen Tag in Wasser bzw. in umgekehrter Reihenfolge gekocht und anschließend wieder getrocknet. Bei den verwendeten Metallgeweben konnten keinerlei Ablösungen festgestellt werden.

Die katalytische Aktivität des Katalysators ist in der Veröffentlichung DE 197 32 578 A1 dargestellt.