Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vor- Ort-Herstellung eines Sterilisationsgases und Sterilisation von Gegenständen.

In einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein Alkohol katalytisch zu einem Alkenoxid umgesetzt. Anschließend wird das Alkervoxid mit einem wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgas gemischt, wodurch ein Sterilisationsgas hergestellt wird. Zuletzt werden die Gegenstände mit dem Sterilisationsgas sterilisiert. Während des gesamten Verfahrens werden als Ausgangsstoffe nur mindestens ein Alkohol und ein Sauerstoff- und stickstoffhaltiges Gas eingesetzt. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung, in welcher das Verfahren durchgeführt werden kann.

Bei der Sterilisation wird ein Gegenstand vollständig von Keimen befreit. Dies erfolgt üblicherweise dadurch, dass alle dem Gegenstand anhaftenden Krank- heitserreger abgetötet werden.

Je nach Beschaffenheit des zu sterilisierenden Gegenstandes können dabei unterschiedliche Vorgehensweisen gewählt werden. Ist der Gegenstand hitzestabil, kann er mit Hilfe von trockener Heißluft bei Temperaturen von etwa 180°C sterilisiert werden. Etwas geringere Temperaturen kommen beim Auto- klavieren zum Einsatz. Hier wird der kontaminierte Gegenstand unter erhöhtem Druck bei etwa 120°C entkeimt. Hitzeempfindliche Gegenstände, z.B. Gegenstände aus Kunststoff, werden hingegen mit Hilfe chemischer Substanzen (Epoxide, Formaldehyd) oder Strahlung (UV-, Gamma- oder Röntgenstrahlung! sterilisiert.

Das Epoxid Ethylenoxid (EO) ist ein besonders beliebtes Sterilisationsgas für temperaturempfindliche Medizinprodukte. Es wirkt zuverlässig gegen Viren, Pilze und Bakterien und eine Substitution dieses Gases ist im Medizinbereich undenkbar.

Nachteilig bei der Verwendung von EO ist allerdings, dass es toxisch und leicht entflammbar ist und hochexplosive Gemische mit Luft ausbilden kann (die untere Explosionsgrenze liegt bei 2,6 % und die obere Expiosionsgrenze bei 100 %). Die EO-Steriiisation kann daher nur unter sicherheitstechnischen Auflagen erfolgen und muss durch geschultes Fachpersonal durchgeführt werden. Zudem ist EO umweltschädlich und darf nur in geringen Konzentrationen in die Umwelt abgegeben werden. Diese Faktoren sowie der Transport und die Lagerung des Gases machen die Sterilisation mit EO, aber auch die Sterilisation mit anderen Alkenoxiden, kostspielig und als Vor-Ort-Methoden unattraktiv.

Viele medizinische Einrichtungen lagern den Sterilisationsprozess daher aus. Sie schicken ihre verunreinigten Medizinprodukte zu externen Anbietern und lassen diese dort sterilisieren. Diese Vorgehensweise ist aus mehreren Gründen nicht zufriedenstellend. Einerseits wird EO bei den externen Anbietern (z.B. Sterigenics, Wiesbaden) unverdünnt zur Sterilisation eingesetzt. Auf eine mit Sterilfsationsgut beladene Palette kommen 2 kg EO. Dies erhöht die De- sorptionszeit und macht das Sterilisationsverfahren ineffizient und zeitaufwendig, da EO zunächst vollständig von der Oberfläche der sterilisierten Ge- genstände desorbieren muss, bevor die sterilisierten Gegenstände wieder einsatzfähig sind. Andererseits muss das Sterilisationsgut über große Entfernungen zu den zentral angeordneten Anlagen des externen Anbieters transportiert und wieder zu den Endverbrauchern zurückgefahren werden.

Ausgehend hiervon war es somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung _» ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, mit der die chemische Sterilisation temperaturempfindlicher Gegenstände schnell _» gefahrlos und direkt vor Ort in den Krankenhäusern, Praxen und Laboratorien durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bezüglich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Vor-Ort-Herstellung eines Sterilisationsgases und anschließenden Sterilisation von Gegenständen mit den folgenden Verfahrensschritten bereitgestellt:

a) Katalytische Umsetzung eines Alkohols zu einem Alkenoxid,

b) Herstellen des Sterilisationsgases durch Mischen des Alkenoxids mit einem wasserdampf- und stickstoffhaltigen inertgas und

c) Sterilisation der Gegenstände mit dem Sterilisationsgas,

wobei als Ausgangsstoffe für das Verfahren nur mindestens ein Alkohol und ein Sauerstoff- und stickstoffhaltiges Gas eingesetzt werden.

Dieses Verfahren wird bevorzugt kontinuierlich durchgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Sterilisation überlegen, da die hier eingesetzten Ausgangsstoffe nicht explosiv und gut verfügbar sind. Eine Sterilisation von verunreinigten Gegenständen kann nun problemlos dezentral {vor Ort) durchgeführt werden.

Außerdem wird das in der Handhabung kritische Alkenoxid erst in-situ aus einem Alkohol hergestellt, wobei die katalytische Umsetzung vorteilhafter- weise eine katalytische Dehydratisierung des Alkohols zum Alken in einer ersten Stufe und eine Epoxidierung des Alkens in Anwesenheit eines Katalysators in einer zweiten Stufe umfasst. Die Sicherheitsmaßnahmen, die normalerweise bei der Lagerung von Alkenoxiden vorgenommen werden, entfallen durch die in-situ-Herstellung. Gleichzeitig verringert sich auch das Sicherheitsrisiko im Vergleich zu herkömmlichen EO-Sterilisationsverfahren.

Ebenfalls positiv wirkt sich die Verdünnung des Alkenoxids bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in Schritt b) aus. Da das Alkenoxid vor der Sterilisa- tion des Gegenstandes mit einem wasserdampf- und stickstoffhaltigen Gas gemischt und nicht unverdünnt eingesetzt wird, kann eine beliebige Konzentration eingestellt werden. Die variable Zusammensetzung des Sterilisationgases ermöglicht es, das Verfahren universeller zu verwenden. Außerdem führt eine kleinere Konzentration des Alkenoxides im Sterilisati- onsgas auch automatisch zu einer kürzeren Desorptionszeit nach der erfolgten

Sterilisation und damit zu einer höheren Wirtschaftlichkeit des gesamten Verfahrens. Der Zusatz eines wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgases erhöht zudem die Feuchtigkeit des Steriiisationsgases und macht die Krankheitserreger dadurch sensibler gegenüber dem Alkenoxid. Die sterilisierende Wirkung wird also verstärkt.

Im Sinne der Nachhaltigkeit kann das erfindungsgemäße Verfahren zudem mit Bioalkohol und unter Verwendung von Ökostrom betrieben werden. Dadurch würde erreicht, dass das Verfahren vollständig C0 ₂ -neutral ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Sterilisationsgas nach Verfahrensschritt c) vor Ort in einem zusätzlichen Verfahrensschritt d) entsorgt, bevorzugt indem ein Teil des Sauerstoff- und stickstoffhaltigen Gases zugefügt wird und das Alkenoxid in dessen Anwesenheit, besonders bevorzugt bei Temperaturen von 150 bis 300"C, vollständig katalytisch oxidiert wird. Als Katalysator wird bevorzugt ein platinhattiger Katalysator, beispielsweise mit einem porösen Trägermaterial aus Aluminiumoxid, eingesetzt. Besonders bevorzugt weist der Katalysator eine Betriebsstabilität von mehr als 35000 Stunden auf. So können ein häufiger Austausch und häufige Unterbrechungen des Verfahrens zu Instandsetzungszwecken vermieden werden. Durch die vollständige Oxidation des Alkenoxides kann sichergestellt werden, dass die geforderten Umweltstandards eingehalten werden. Das Alkenoxid wird zu einer Mischung der nichttoxischen Stoffe Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf umgesetzt. Die Prozessabgase enthalten dadurch weniger als 1 ppm Alkenoxid. Es werden somit nur Spuren von Alkenoxid an die Umwelt abgegeben und das Verfahren kann in medizinischen Einrichtungen, z.B.

Krankenhäusern oder Arztpraxen, durchgeführt werden. AuSerdem wird bei der Entsorgung des Sterilisationsgases Wärme frei, die im Wege der Wärmeintegration an einer anderen Stelle im Verfahren verwendet werden kann, da die vollständige katalytische Oxidation des Alkenoxids in Verfahrensschritt d) stark exotherm verläuft.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Alkohol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethanol, Propanol, ßutanol und Mischungen hiervon, wobei Ethanol besonders bevorzugt ist.

Ethanol hat den Vorteil, dass es - im Gegensatz zu EO - an jedem Ort der Welt verfügbar ist, was die Exportfähigkeit und damit auch die Wett be we rbsfä h ig- keit des Verfahrens erhöht.

Für den Fall, dass der Alkohol Ethanol ist, kann in der ersten Stufe der Umsetzung vom Alkohol zum Alkenoxid ein Gasgemisch aus Ethen und Wasserdampf erzeugt werden. Abhängig vom Katalysator, der Reaktionstemperatur und der Reaktorbelastung können die folgenden leicht endothermen beziehungsweise leicht exothermen Reaktionen (1) und (2) mit unterschiedlichen Produkt- Selektivitäten parallel ablaufen:

1° = +45.8—·

2 j,!l _s 0H -* H C ₂ - 0 - C ₂ H _S A _R H = -23.8-~ ( ² >

Niedrige Reaktionstemperaturen begünstigen die intermolekulare Dehydratisierung und führen zur Bildung von Diethylether (2), wohingegen hohe Reaktionstemperaturen die Entstehung von Ethen durch intramolekula- re Dehydratisierung fördern (1). Der Ethanol-Umsatz nimmt mit steigender Temperatur zu. Unter isothermen Bedingungen und bei höheren Temperaturen kann eine Erhöhung der Reaktorbelastung zu einer leichten Abnahme des Ethanol-Umsatzes und der Ethen-Selektivität und einer leichten Zunahme der Diethylether-Selektivität führen. Bevorzugte Katalysatorbelastungen bzw.

Raumgeschwindigkeiten, die definiert sind als Verhältnis von Reaktanden- Volumenstrom zu der Katalysatormasse, sind von 8 bis 12 L/(h-g _Ka t)-

In der zweiten Stufe kann, für den Fall, dass als Alkohol Ethanol ausgewählt wurde, Ethen mit dem Sauerstoff und stickstoffhaltigen Gas zu einem Gasgemisch aus EO, Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf und Stickstoff umgesetzt werden. In Abhängigkeit der Reaktionsbedingungen, des verwendeten Katalysators und zugesetzter Inhibitoren können verschiedene exotherme Reaktionen gemäß den Gleichungen (3) bis (5) ablaufen:

C ₂ H ₄ + 1/20 ₂ -» C ₂ H 0 ä _R H° =— 105.1 ^j— (3) < ' , ' · ' ^{: ■} l ₂ 0 &RH° =— 1324,ö~~ (4) C ₂ // ₄ 0 + 5/2 0 ₂ --> 2 C0 ₂ + 2 H ₂ 0 _s H° = -1218.9— (5)

Dabei sind die Reaktionen (3) und (4) Parallelreaktionen, während die Total- oxidation von EO (5) als Folgereaktion auftreten kann, was allerdings aus kinetischen Gründen in der Praxis nicht beobachtet wird.

Weiterhin ist bevorzugt, wenn in der zweiten Stufe der Umsetzung des Alkohols zum Alkenoxid als Katalysator ein Epoxidierungskatalysator eingesetzt wird, ggf. gekoppelt mit einem Dehydratisierungskatalysator in der ersten Stufe der Umsetzung des Alkohols zum Alkenoxid, wobei der Epoxidierungskatalysator insbesondere ein Kupferoxid/Silber basierter oder ein Siiber-basterter Katalysator ist und der Dehydratisierungskatalysator insbesondere aus der Gruppe bestehend aus ΤΪΟ2/Υ-ΑΙ2Ο3- _» La-P-HZSM-5-, HZSM- 5-Zeolith-, Ag ₃ PWi ₂ 0«r _» H ₃ PW ₁₂ 04o-MC -41, W-Si!ikat-Heteropolysäure- und MgO-AI ₂ 0 ₃ /Si0 ₂ -basierten Katalysatoren sowie Mischungen hiervon ausge- wählt ist. Für den Fall, dass der Alkohol in dem erfindungsgemäßen Verfahren Ethanol ist, wird vorteilhafterweise ein Katalysator bestehend aus Silber und Kupferoxid als Epoxidierungskatalysator eingesetzt. Mit diesem Katalysator wird eine hohe EO-Ausbeute von bis zu 12% erzielt.

Bevorzugte Einsatztemperaturen für den Dehydratisierungskatalysator liegen zwischen 220 und 500°C, insbesondere zwischen 440 und 460°C. Der Epoxidierungskatalysator wird vorteilhafterweise bei Temperaturen im Bereich von 250"C bis 350"C zur Katalyse der Epoxidterungsreaktion verwendet.

Eine Schwierigkeit bei der Epoxidierung des Alkens zum Alkenoxid kann in einer konkurrierenden Parallelreaktion liegen, nämlich in der vollständigen Oxidation des Alkens zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn dem Epoxidierungskatalysator Cäsium zugesetzt wird. Dies kann die Langzeitstabilität und Selektivität des Katalysators verbessern. Auch die Zugabe von Chlorethan oder Vinylchlorid zum Alken kann die Totaloxidati- on unterdrücken.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist das Sauerstoff- und stickstoffhaltige Gas Umgebungsluft.

Das wasserdampf- und stickstoffhaltige Inertgas wird in situ aus dem Alkohol und dem Sauerstoff- und stickstoffhaltigen Gas gewonnen. Die Reaktion zu dem wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgas findet bevorzugt an einem Platin-basierten Katalysator statt, der gegebenenfalls einen Promotor ausgewählt aus der Mischung bestehend aus Cer, Molybdän, Mangan und Mischungen hiervon enthält und besonders bevorzugt auf einer porösen y-Aluminiumoxidschicht aufgetragen ist. Die Reaktion läuft dabei bevorzugt kontinuierlich und parallel zu der Umsetzung von Alkohol zu Alkenoxid ab. Zudem ist es vorteilhaft, wenn ein Teil des Wasserdampfes aus dem frisch hergestellten wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgas wieder durch Abkühlen auf Temperaturen unter 90°C, besonders bevorzugt unter 60"C ₍ auskondensiert und abgetrennt wird.

Für den Fall, dass der Alkohol Ethanol ist, besteht das wasserdampf- und stickstoffhaltige Inertgas überwiegend aus Stickstoff und Wasserdampf, beinhaltet aber auch kleinere Anteile an Kohlenstoffdioxid und Methan sowie Spuren anderer Verbindungen (weniger als 1 mol.-%). Die Reaktion von Ethanol und

Umgebungsluft als Sauerstoff- und stickstoffhaltigem Gas läuft stark exotherm gemäß der folgenden Reaktionsgleichung (6):

. < - ' . ^" 85? JV ₂ -» 2 C0 ₂ + 3 H ₂ 0 + 11.2 ί. ¹ \

& _g H ^e = -1278.1 -OL (6}

Dabei kann es zu einer Volumenzunahme kommen, die mehr als 5%, bevorzugt 6,5%, beträgt.

Das wasserdampf- und stickstoffhaltige Inertgas weist bevorzugt eine relative Feuchte von 40 bis 70%, ganz besonders bevorzugt von 55 bis 65% auf. Dies ist gleichbedeutend mit einem Wasserdampfanteil des wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgases von bevorzugt 3 bis 20 mol.-%, insbesondere 6 bis 10 mol.-%.

Die Erzeugung des wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgases erfolgt bevorzugt bei erhöhter Temperatur. Bei einer Temperatur oberhalb von 290 ^* C wird der Alkohol vollständig umgesetzt und die Ausbeute an Inertgas erhöht. Zudem ist das erzeugte Inertgas aufgrund der Hitze keimfrei.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens enthält das Sterilisationsgas 3 bis 25 mol.-%, bevorzugt 5 bis 22 mol.-%, besonders bevorzugt 6 bis 10 mol.-%, insbesondere 6 bis 8 mol.-%, des Alkenoxids.

Bevorzugt werden die Gegenstände in eine Sterilisationskammer platziert, um sie dort besonders bevorzugt zunächst mit dem wasserdampf- und stickstoff- haltigen Inertgas vor zu konditionieren. Die Vorkonditionierung wird dabei vorteilhafterweise bei Temperaturen zwischen 40 und 80 ^* C durchgeführt. Besonders bevorzugt ist, wenn die Gegenstände in Verfahrensschritt c} für eine Dauer von 0,5 bis 300 Minuten, insbesondere bei Temperaturen von 40 bis 80°C, z.B. von 55 bis 65°C, mit dem Sterilisationsgas sterilisiert werden.

Die Vorkonditionierung kann durch einmaliges Fluten oder mehrmaliges Spü- len der Sterilisationskammer mit dem wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgas erreicht werden. Durch die Vorkonditionierung werden die zu sterilisierenden Gegenstände befeuchtet, so dass anhaftende Viren, Pilze und Bakterien für das Alkenoxid aufnahmefähig sind, da diese durch die Feuchtigkeit an der Zelloberfläche aufquellen.

Nach Verfahrensschritt c) wird die Sterilisationskammer vorzugsweise mit dem wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgas gespült und/oder mit Hilfe einer Vakuumpumpe evakuiert, um die Gegenstände vollständig von dem Alkenoxid zu befreien.

Das wasserdampf- und stickstoffhaltige Inertgas ist für diese Spülprozedur besonders geeignet, da der in einem hohen Anteil enthaltene Stickstoff schneller diffundiert und so die Desorption beschleunigen kann. Ein überwie- gend koh lenstoff dioxid ha Itiges Gas wäre hingegen zum Spülen der Sterilisationskammer nicht geeignet. Zudem beschleunigt auch das Evakuieren mit der Vakuumpumpe den Desorptionsprozess des im Sterilisationsgas enthaltenen Alkenoxids. Außerdem ist bevorzugt, wenn die in Verfahrensschritt a) freiwerdende Energie zur Erwärmung von zumindest einem Teil des Sauerstoff- und stickstoffhaltigen Gases, z.B. für Verfahrensschritt d), verwendet wird. in dieser Weise kann das Sterilisationsgas, das mit einer Temperatur von we- niger als 80°C aus der Steriiisatioskammer kommt, auf einen Temperaturbereich von 180 bis 260T erwärmt werden. Dieser Temperaturbereich ist für die vollständige Oxidation des Alkenoxides zu Entsorgung in Verfahrensschritt d) bevorzugt. Zudem ist bevorzugt, wenn mindestens einer der Verfahrensschritte in einer mikroverfahrenstechnischen Komponente durchgeführt wird, besonders bevorzugt in einem Mikrokanalreaktor.

Die Durchführung in einem Mikrokanalreaktor, erlaubt es, selbst stark exo- therme Reaktionen isotherm durchzuführen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vor-Ort-Herstellung eines Sterilisationsgases und anschließenden Sterilisation von Gegenständen umfasst mindestens einen Einlass für einen Alkohol und mindestens einen Einlass für ein

Sauerstoff- und stickstoffhaltiges Gas sowie einen Inertgaserzeuger, ein Reak- tionsmodul und eine Sterilisationskammer, wobei sowohl der

Inertgaserzeuger als auch das Reaktionsmodul direkte fluidische Verbindungen zu dem mindestens einen Einlass für den Alkohol und dem mindestens einen Einlass für das Sauerstoff- und stickstoffhaltiges Gas aufweisen und der Sterilisationskammer vorgeschaltet sind.

Diese Vorrichtung kann dezentral in Arztpraxen aufgestellt werden, so dass die Nachhaltigkeit des Sterilisationsprozesses erhöht wird, da der Transport der zu sterilisierenden Gegenstände wegfällt. Durch die Vor-Ort-lnstallation der Vorrichtung kann zudem die Sterilisationszeit verkürzt werden und es ist eine bessere zeitliche Nutzung der zu sterilisierenden Gegenstände, z.B. Medizinprodukte, gewährleistet. Auch Gefahrgutlieferungen von größeren Alkenoxid-Gebinden sind nicht mehr nötig und die Verwendung von Flaschengelagerten Alkenoxid-Kleinmengen, die zukünftig behördlich stark reglementiert bzw. verboten werden soll, kann vermieden werden.

Darüber hinaus kann das Reaktionsmodul mindestens eine mikroverfahrenstechnische Komponente, bevorzugt einen mit einem Katalysator beschichteten Mikrokanalreaktor aufweisen. Der Mikrokanalreaktor besteht dabei bevorzugt aus zwei nacheinander geschalteten, mit Katalysatoren beschichteten Mikrokanalreaktoren, wobei die Innenwand der Reaktionskanäle des zweiten

Mikrokanalreaktors besonders bevorzugt mit einem Epoxidierungskatalysator und/oder die Innenwand der Reaktionskanäle des ersten Mikrokanalreaktors mit einem Dehydratisierungskatalysator beschichtet sind. Dabei ist besonders bevorzugt, wenn der Inertgaserzeuger und/oder das

Reaktionsmodul einen Mikrokanalreaktor enthält oder aus diesem besteht. Diese mikroverfahrenstechnischen Komponenten besitzen ein so hohes Oberfläche/Volumen-Verhältnis, dass die vollständige Oxidation des Alkohols zur Inertgaserzeugung und/oder die Epoxidierung zum Aikenoxid nahezu iso- therm durchgeführt werden können. Eine Variante der Vorrichtung weist weiterhin eine der Sterilisationskammer nachgeschaltete Verbrennungskammer auf und umfasst bevorzugt auch mindestens zwei unabhängig voneinander regelbare Ventile sowie gegebenenfalls eine Mischkammer, wobei die Mischkammer dem Inertgaserzeuger und dem Reaktionsmodul nachgeschaltet und der Sterilisationskammer vorgeschaltet ist, und wobei zwischen der Mischkammer und der Sterilisationskammer besonders bevorzugt ein Wärmetauscher angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin eine Vakuumpumpe, die bevorzugt eine fluidische Verbindung zu der Verbrennungskammer aufweist, sowie weiterhin gegebenenfalls Sensoren zur Erfassung und eine Steuerungseinheit zur Regulierung von Flussrate, Temperatur und Druck umfassen.

Optional enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung auch noch einen Sterling- kühler, in den der alkenoxidhaltige Strom eingespeist werden kann, um den

Restsauerstoff zu entfernen, der bei der Umsetzung von Alkohol zu Alkenoxid nicht reagiert hat. Mit dem Sterlingkühler können vorzugsweise Temperaturen von weniger als -80 ^e C erreicht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist die Sterilisationskammer ein Volumen von maximal 100 L, besonders bevorzugt von maximal 75 L, auf und umfasst besonders bevorzugt einen Stecker zum Anschluss an die Haushaltsstromversorgung. Verwendung findet die erfindungsgemäße und zuvor beschriebene Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bei der gefahrlosen Vor-Ort- Herstellung eines Sterilisationsgases, bevorzugt zum Einsatz in der Lebensmittel- oder Verpackungsindustrie, zur Sterilisierung von Gegenständen oder Räumlichkeiten, zur Reifung von Pflanzen, besonders bevorzugt zur Entkei- mung von Medizinprodukten oder medizinischen Werkzeugen, insbesondere zur Befreiung von Krankheitserregern wie Bakterien, Viren, Pilzen und anderen Mikroorganismen.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren und der nachfolgenden Beispiele näher erläutert, ohne die Erfindung auf die spezifischen Parameter zu beschränken. in Figur 1 ist ein Ausschnitt aus dem Fließbild für das Reaktionsmodu! einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. In diesem wird zunächst Ethanol aus einem Vorratsbehälter 1 entnommen und mittels einer Förderpumpe 2 in eine mit einem Dehydratisierungskatalysator 5 bestückten Reaktor 4 geleitet. Bevor das Ethanol in den Reaktor eintritt, wird es in einem Wärmetauscher 3 auf die gewünschte Temperatur gebracht. in Figur 2 ist das Fließbild des Inertgaserzeugers in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Der Inertgaserzeuger saugt einerseits Umgebungsluft an und verdichtet diese mittels eines Kompressors 6. Danach wird die komprimierte Luft durch einen Wärmetauscher 7 geleitet. Parallel dazu wird andererseits Ethanol mittels einer Förderpumpe 8 durch einen zweiten Wärmetauscher 9 geleitet. Anschließend wird das erhitzte Ethanol mit der erhitzten Um- gebungsluft in einem Mischer 10 gemischt, einem mit einem platin haltigen

Katalysator bestückten Reaktor 11 zugeführt und zu einem wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgas umgesetzt.

Beispiel 1

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde mit der Software ASPEN Plus™ simuliert.

Umsetzung von Ethanol zu EO

Für die Epoxidierung des ethenhaltigen Zwischenproduktes wurden die nachfolgend in Tabelle 1 aufgelisteten Zusammensetzungen für den Eingangsstrom und den Produktstrom gefunden. Tabelle 1: Molare Zusammensetzung des Eingangsstroms und des Produktstroms bei der Epoxidierungsstufe des Reaktionsmoduls bei einem 100%-igen Umsatz von Ethen.

Komponente Eingangsstrom / mol.- Produktstrom 1 mol.-X

C ₂ H ₄ 11,37 0.00

o ₂ 15,97 0,0100 N ₂ 60,09 62,59

C ₂ H ₄ 0 0,00 8,31

C0 ₂ 0,00 8,31

H ₂ 0 11,97 20,78

Es wurde auEerdem eine Volumenabnahme des Produktstroms gegenüber dem Eingangsstrom von 4,0% und eine Gesamtwärmetönung ARH° von -511,3 kJ/mol berechnet.

Hersteilung des wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgases

Ebenfalls simuliert wurde die Umsetzung einer Mischung aus dem Sauerstoff- und stickstoffhaltigen Gas und Ethanol (Gas A) zu dem wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgas (Gas B) und die optionale Wasserabreicherung, bei der ein wasserabgereichertes Intertgas (Gas C) entsteht. Die molare Zusammensetzung dieser Ströme ist in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2: Molare Zusammensetzung des Eingangsstroms und Ausgangsstroms des Inert aserzeugers.

Beispiel 2

Zudem wurde das erfindungsgemäße Verfahren auch praktisch durchgeführt. Umsetzung von Ethanol zu EO

Bei der Dehydratisierung von Ethanol zu Ethen in einem mit Katalysator beschichteten Mikrokanalreaktor wurden bei einer Temperatur von 450°C und einer Katalysatorbelastung von 9,5 L/(h gfc, _t ) die in der nachfolgenden Tabelle 3 aufgelisteten Selektivitäten festgestellt.

Tabelle 3: Übersicht zu der Selektivität der Dehydratisierungsreaktion von Ethanol.

Herstellung des wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgases

Die Umsetzung von Ethanol und Umgebungsluft zu wasserdampf- und stickstoffhaltigem Inertgas wurde zu Vergleichszwecken bei drei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt. Die Zusammensetzung der Produktströme ist in der nachfolgenden Tabelle 4 angegeben. Der Messfehler bei der Bestimmung der Molanteile lag bei +/ 2 mol.-%.

Tabelle 4: Zusammensetzung des erzeugten wasserdampf- und stickstoffhaltigen Inertgases.

Komponente C0 ₂ CiH ₅ OH Mi CO CH ₄

Anteil 350 C 3,3 13,6 0,0 0,0 76,1 0,1 0,9

/moi.-X

Anteil @ WC 9,8 14,8 0,0 0,0 74,3 0,0 0,4

/mol-%

Anteil # 450°C 10,2 15,2 0,0 0,0 74,3 0,0 0,3

/moi.-