Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
USE OF MICROPOROUS ANORGANIC MEMBRANE CATALYSTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/010865
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to avoid secondary reactions during catalytic reactions of two or more co-reactants the starting products reacting with each other are directed simultaneously and in the same direction through a microporous catalyst membrane the pore size of which is selected so as to be within the size range of the molecules of the reactants.

Inventors:
MAIER WILHELM FRIEDRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP1997/004918
Publication Date:
March 19, 1998
Filing Date:
September 09, 1997
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
STUDIENGESELLSCHAFT KOHLE MBH (DE)
MAIER WILHELM FRIEDRICH (DE)
International Classes:
B01J19/24; B01J35/06; B01J35/04; C07C2/86; C07C5/05; C07C5/09; C07C29/48; C07C45/33; C07D301/19; (IPC1-7): B01J35/06
Foreign References:
EP0244970A11987-11-11
US5492873A1996-02-20
US5250184A1993-10-05
EP0228885A21987-07-15
Attorney, Agent or Firm:
Von Kreisler, Alek (Bahnhofsvorplatz, K�ln, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche:
1. Amorphe mil roporösen Membranen mit Porengrößen von 0.5 bis 2 nm mit einer Schichtdicke unter 10 μm und einer Halbwertsbreite von < 0.3 nm, die in ihren Poren wenigstens eine katalytisch aktive Komponente für heterogen katalysierte Reaktionen enthalten, wobei zwei oder mehr miteinander reagierende Ausgangsprodukte gleichzeitig in gleicher Richtung durch die katalytische Membran gepreßt werden.
2. Membrankatalysatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße nicht größer als der doppelte Durchmesser dieser Moleküle ist, insbesondere 0.6 bis 3 nm, mit einer Dicke der amorphen Schicht von 0.1 bis 10 μm, vorzugsweise < 2 μm, wobei zwei oder mehr Reaktanden unter damit verbundener Vermeidung einer Rückmischung durch die Membran geführt werden.
Description:
Verwendung von mikroporösen anorganischen Membrankatalysatoren

Folge- und Nebenreaktionen sind Hauptursache für reduzierte Ausbeuten und die Erzeugung von chemischem Abfall und Nebenprodukten in der chemischen Produktion. Es wurde nun gefunden, daß sich unerwünschte Folge- und Nebenreaktionen durch die Verwendung von mikroporösen Membrankatalysatoren unterdrücken und sogar ganz verhindern lassen.

Steigende Umweltauflagen und Kosten erhöhen zunehmend die Anforderungen an die chemische Produktion. Über 90 % der chemischen Produkte benötigen in einem oder mehreren Schritten heterogene Katalysatoren.

Eine neue Forschungsrichtung zur Verbesserung chemischer Prozesse sind die Membrankatalysatoren. Es handelt sich hier vorzugsweise um anorganische, katalytisch aktive Membranen, die gegenüber organischen Membranen den Vorteil höherer thermischer, chemischer und mechanischer Resistenz sowie grundsätzlich unbegrenzter Regenerierbarkeit und Sterilisierbarkeit haben, und sich auch bei höheren Temperaturen einsetzen lassen. Ihr Einsatz bewirkt die Verbesserung chemischer Produktionsprozesse durch die Kombination von Trenneigenschaften mit den katalytischen Eigenschaften. So läßt sich durch Membranen die Reaktionsführung so verändern, daß die flüssigen oder gasförmigen Reaktionspartner getrennt über die beiden Membranseiten strömen und dadurch nur im Inneren der Membran sich eine Reaktionszone ausbilden kann.. Die bislang bekannten Grundsätze und Merkmale solcher Membranreaktoren wurden in mehreren Übersichtsartikeln veröffentlicht (J.N. Armor, Appl. Catal 49 (1989), 1; H.P. Hsieh, Catal. Rev. Sei. Eng. 33 (1991) 1; M.P. Harald, P. Cini, B. Patenaude and K. Venkataraman, AIChE Symp. Ser 85 (268), 26 (1989)).

Die bevorzugte Permeation eines Reaktionspartner in porösen Membranen kann zur Selektivitätserhöhung genutzt werden (G. Saracco, V. Specchia, Catal. Rev. Sei. Eng. 36 (1994) 305). Meist wird versucht, durch selektive Abtrennung eines der Produkte oder selektive Zugabe eines der Ausgangsstoffe Reaktionsgleichgewichte und damit Selektivitäten und Ausbeuten zu verbessern

In Kontrast zu bisherigen Membrananwendungen wurde nun gefunden, daß überraschenderweise unerwünschte Folge- und Nebenreaktionen in verschiedenen chemischen Reaktionen durch die Verwendung von mikroporösen Membrankatalysatoren gezielt unterdrückt werden können, wenn die Porengröße der Membran nur geringfügig größer ist als die Reaktionspartner und wenn die Reaktion so durchführt wird, daß die Reaktionsmischung durch die Membran gepresst wird. Die kataly tisch aktiven Zentren der Membran müssen im Inneren der Membran vorzugsweise auf der inneren Oberfläche der Poren lokalisiert sein. Signifikante Reaktivität auf der äußeren Membranoberfläche beeinträchtigt die Selektivität. Die hier beschriebene Erfindung unterscheidet sich von den genannten und anderen literaturbekannten Membrananwendungen vor allem dadurch, daß die Membran nicht zur permselektiven An- oder Anreicherungen von Produkten, Edukten oder Katalysatorgiften eingesetzt wird, sondern daß zwei oder mehr miteinander reagierende Edukte zusammen in die gleiche Richtung durch die kataly tisch aktive Membran gepeßt werden. Durch die besondere Nanostruktur der Membran und die Reaktionsführung werden die Moleküle in den Poren vereinzelt und so Folgereaktionen verhindert. Diese Membrananwendung erlaubt damit erstmals, die Produktmoleküle schon während der Entstehung von den Ausgangsstoffen vollständig abzutrennen. Es handelt sich hier um eine Trennung in molekularen Dimensionen, die sich damit grundsätzlich von der Wirkung bekannter größerporiger Membranen unterscheidet.

Die Herstellung der Beschichtungslösungen der mikroporösen Katalysatormem¬ branen erfolgt analog der Herstellung der Mischoxidkatalysatoren, wie in DE-A 195 45 042.6 und PCT/EP 96/00766 beschrieben. Ansonsten ist die

MembranhersteUung analog der in US PS 5,492,873 und US 5,250,184 beschriebenen Methoden. Aus diesen Anmeldungen kann man nicht entnehmen, daß bei geänderter Reaktionsführung und der Verwendung von Reaktanden, die nur geringfügig kleiner als die Poren der Membran sind, eine neue und effektive Methode zur Verhinderung von Folgereaktionen vorliegt.

Die Wirkungsweise der Unterdrückung von Folgereaktionen mit Memrankata- lysatoren läßt sich wie folgt erläutern. Ein Reaktantmolekül A (z.B. Kohlenwasser¬ stoff) reagiert mit einem Reaktionspartner B (z.B. Sauerstoff) am aktiven Zentrum des Katalysators unter Bildung des Zielproduktes Molekül C (z.B. ein Alkohol). Molekül C ist aber reaktiver als A (z.B. ein Alkohol ist bekannterweise reaktiver als ein Kohlenwasserstoff) und reagiert nun bevorzugt mit weiterem B unter rascher Bildung von Folgeprodukten D (z.B. Ketone, Carbonsäuren, Diole, usw. bis zu den Endprodukten Kohlendioxid und Wasser).

„ langsam A + B - — >

Λ „ schnell .__.

C + B > D

Dieses Problem ist bei vielen selektiven Oxidations-, Hydrierungs- und Halogenierungsreaktionen bekannt und wird in der Technik dadurch umgangen, daß die Reaktion im Unterschuß von B bei niedrigen Umsätzen von A und geringen Verweilzeiten gefahren wird. Verursacht wird das Problem durch die bei konventioneller Reaktionführung unvermeidliche Rückvermischung von Zielprodukt C.

Diese Rückvermischung läßt sich allerdings verhindern, wenn die Reaktion in den Poren einer Membran stattfindet und die Porengröße nicht größer als der doppelte kinetische Durchmesser dieser Moleküle ist. Da die meisten Moleküle für die heterogene Katalyse zwischen 0,3 und 1,5 nm groß sind, werden Porengrößen von mindestens 0,6 bis höchstens 3 nm je nach Molekülgröße benötigt. Essentiell ist

dabei, daß eine sehr enge Porenverteilung der benötigten Porengröße vorliegt und daß sich genügend katalytisch aktive Zentren auf der inneren Oberfläche dieser Poren befinden.

Abbildung 1 illustriert den Effekt solcher Poren. Oberhalb der Membran befindet sich das Gemisch Lösung der beiden Reaktionspartner A und B. Diese strömen nun gemeinsam durch die Poren, wobei die Porengröße eine signifikante Veränderung der Vermischung während dieser Diffusion verhindert. Treffen während dieser Diffusion benachbarte A- und B-Moleküle auf ein aktives Zentrum, kann Umsetzung zu C stattfinden. Trifft C bei der weiteren Diffusion bis zum Austritt aus der Pore auf weitere katalytisch aktive Zentren, so kann keine weitere Umsetzung mehr stattfinden, da kein B mehr in nächster Nachbarschaft vorhanden ist und aufgrund der begrenzten Porendimension kein zusätzliches B mehr nachtransportiert werden kann. Jede kinetisch und thermodynamisch begünstigte Folgereaktion wird somit verhindert und eine hohe Selektivität zum Zielmolekül C erzielt. Dieser Effekt der verhinderten Rückvermischung ist deutlich nur bei korrekten Porengrößen der Membran erzielbar. Sind die Poren zu groß oder ist die Porenverteilung zu breit, wird die Produktselektivität durch unkontrollierte Diffusionseffekte beeinträchtigt.

Der hier verwendete Reaktor ist in Abb. 2 aufgeführt. Die Reaktion läßt sich in allen Membranreaktoren, wie z.B. Röhrenreaktoren, Kapillarreaktoren und Kappillarbündelreaktor analog durchführen.

In den aufgeführten Beispielen wird die selektive Hydrierungen, selektive Oxida- tionen und selektive Alkylierung, durchgeführt an unterschiedlichsten Membranen, wie z.B. hydrophilen und hydrophoben Pt- und Pd-haltigen amorphen TiO2- Membranen, mikroporösen hydrophoben V-Si-Ti-Mischoxidmembranen und saueren Al-Si-Mischoxidmembranen erläutert.

Zur vollständigen Unterdrückung der Rückvermischung sind alle Membranen geeignet, sofern sie über eine monomodale Mikroporosität, aktive Zentren in den Poren und eine enge Porenverteilung mit Porendurchmessern nicht kleiner als 0,5 und nicht größer als 3 nm verfügen. Dies beinhaltet auch geeignete organische Membranen und defektfreie Zeolithmembranen. Als Reaktionen, deren Slektivität durch die verhinderte Rückvermischung verbessert werden kann, sind zu nennen Oxidationsreaktionen, Hydrierreaktionen, Chlorierungsreaktionen,

Bromierungsreaktionen, Ruorierungsreaktionen, Additionsreaktionen,

Cycloadditionsreaktionen, Oligomerisierungsreaktionen, Dimerisierungsreaktionen, aromatische und aliphatische Alkylierung- und Acylierungsreaktionen, Redoxreaktionen, pericyclische Reaktionen, Substitutionsreaktionen,

Cyclisierungen, Hydrolysereaktionen, Eliminierungsreaktionen, Veresterungen und Veretherungen.

Beispiel 1

Herstellung einer hydrophoben Pt-haltigen Katalysatormembran:

la) Herstellung der Beschichtungslösung:

In einem 20 ml Becherglas werden 0,105 g Na2PtCl in 10 ml Ethanol unter Rühren gelöst. In einem 100 ml Becherglas werden unter Argon 9,5 ml destilliertes Titan-(IV)-isopropoxid vorgelegt und anschließend 2,5 ml Methyltriethoxysilan (MTS) unter Rühren zugegeben. Nun werden 40 ml destilliertes Ethanol (im Abstand von 5 min jeweils 10 ml Ethanol) ins Becherglas gegeben. Nach 10 min Rühren werden sukzessive folgende Mengen Säure hinzugegeben: 0, 1 ml 8 N HCl, nach 2 min Rühren 0,1 ml konz. HCl, nach weiteren 5 min Rühren 0,3 ml konz, HCl, nach weiteren 10 min Rühren 0,3 ml konz.HCl. Die Mischung wird unter Rühren mit dem Pt-Salz versetzt und nochmals mit 10 ml Ethanol verdünnt. Anschließend wird die Mischung für mehrere Stunden gerührt.

lb) Herstellung einer einfach beschichteten Katalysatormembran:

Die Katalysatormembran wird durch dip-coating als dünner Film auf eine kommerziell erhältliche Keramilcmembran aufgebracht. In diesem Beispiel wurde eine kommerzielle asymmetrische Keramüαnembran mit folgenden Merkmalen verwendet: Material AI2O3, Durchmesser der Scheiben: 47 mm, Dicke 2 mm, Trennschichtdicke 1,5 μm, mittlerer Porendurchmesser: 4,5 nm. Die Porengrößen und Porenverteilungen werden durch Aufnahme der Adsorptionsisotherme bei der Temperatur von flüssigem Argon oder flüssigem Stickstoff bestimmt Die Keramikscheiben werden zunächst in einem Gemisch aus Isopropanol Aceton 4 h am Rückfluß erhitzt und anschließend im Ofen bei 400 °C für 12 h getrocknet. Die so gesäuberten Scheiben werden wie folgt beschichtet

Die Keramü scheibe wird dabei auf der großporigen Seite abgeklebt, an einem Faden befestigt und in obige Sol-Gel-Lösung la getaucht. In einer gesättigten Ethanolatmosphäre (geschlossene Apparatur) wird die Membran mit einer Zuggeschwindigkeit von 0,45 cm/min erschütterungsfrei aus der Lösung gezogen. Die Keramikmembran überzieht sich dabei mit einem dünnen Gelfilm. Nach dem vollständigen Herausziehen der Membran aus der Lösung wird der Faden von der Kupplung gelöst und mit Klebefilm am Deckel befestigt. Die Membran schwebt nun ca. 2 cm über dem Becherglas. Dieses wird durch kurzes Anheben des Zylinders entnommen. Nach der Entnahme des Becherglases wird 5 ml Ethanol in den Zylinder gespritzt und die Membran anschließend 5 Tage in der Alkoholatmosphäre hängen gelassen. Danach wird die Membran entnommen und schonend kalziniert. Um rißfreie, dünne Filme zu erhalten wird die Membran nach folgendem Temperaturprogramm getrocknet: 0,1 C /min Aufheizrate bis zu T = 65 C, halten von T = 65 C für 100 min, 0,1 C /min Aufheizrate bis zu T = 250 C, halten von T = 250 C für 300 min, abkühlen (10 C /min) auf Raumtemperatur. Die restliche Beschichtungslösung kann in der Tiefkühltruhe für weitere Beschichtungen aufgehoben oder zur Herstellung von pulverförmigen Katalysatoren weiter genutzt werden.

lc) Herstellung einer dreifach beschichteten Katalysatormembran:

Zur Erhöhung der Schichtdickc wurde die Beschichtung wie unter lb) beschrieben dreimal ausgeführt

ld) Herstellung eines pulverförmigen Pt-Vergleichskatalysators

Die restliche Beschichmngslösung von lb oder lc wurde 10h bei Raumtemperatur stehengelassen und dann wie unter lb beschrieben getrocknet und kalziniert Das dabei entstehende grobe Glaspulver wird mit der Pulvermühle auf die erforderliche Korngröaße vermählen und als Pulverkatalysator eingesetzt.

Beispiel 2

Selektive Hydrierung von 2-Hexin im Membranreaktor mit Membran lb bei 50 °C

Die nach dem obigen Verfahren lb hergestellte einmal beschichtete Membran wurde in einen Membranreaktor eingebaut und 12 h im Wasserstoffstrom (10 ml/min) bei einer Temperatur von 200 °C aktiviert. Anschließend wurde die Temperatur auf die Reaktionstemperatur (hier 50 °C) gesenkt. Der Reaktor wurde mit 10 ml n-Decan gefüllt und mit 200 μl 2-Hexin versetzt. Die Mischung wurde nun 2 min gerührt. Von oben wurde Wasserstoff aufgedrückt (Wasserstoffstrom von 30 ml min bei Anschluß eines Blasenzählers oberhalb der Lösung). Der Reaktor wurde dicht verschlossen. Im Permeat waren bei einem Umsatz von 22 % nur 2- und 3-Hexene, kein 1-Hexene und kein n- Hexan nachweisbar (Empfindlichkeit < 0.1 %).

Beispiel 3

Selektive Hydrierung von 2-Hexin im Membranreaktor mit Membran lb bei

110 °C

Der Versuch wurde wie in 2. beschrieben durchgeführt. Bei einer Reaktionstemperatur von 110 °C ergab sich ein Umsatz von über 60 % im Permeat. Wiederum war im Permeat kein n- Hexan und kein 1 -Hexen nachweisbar, als Produkte wurden nur isomere Hexene gebildet

Beispiel 4

Selektive Hydrierung von 2-Hexin im Membranreaktor mit der dreifach beschichteten Membran lc bei 110 °C

Der Versuch wurde wie in 2. beschrieben, aber mit Membran lc durchgeführt. Im Permeat wurde ein 2-Hexin-Umsatz von über 60% erzielt. Wiederum war im Permeat kein n- Hexan und kein 1 -Hexen nachweisbar, als Produkte wurden nur isomere Hexene gebildet.

Beispiel 5

Selektive Hydrierung von 1,3-Hexadien im Membranreaktor mit Membran lb bei

110 °C

Die nach dem obigen Verfahren lb hergestellte einmal beschichtete Membran wurde in einen Membranreaktor eingebaut und 12 h im Wasserstoffstrom (10 ml/min) bei einer Temperatur von 200 °C aktiviert. Anschließend wurde die Temperatur auf 90 °C gesenkt. Der Reaktor wurde mit 10 ml n-Decan gefüllt und mit 200 μl 1,3 Hexadien versetzt. Die Mischung wurde nun 2 min gerührt. Von oben wurde Wasserstoff aufgedrückt (Wasserstoff ström von 30 ml/min bei Anschluß eines Blasenzählers oberhalb der Lösung). Der Reaktor wurde dicht verschlossen. Im Permeat waren bei einem Umsatz von > 80 % nur t-2-Hexen und

c-3-Hexen (15:85), kein 1-Hexene und kein n-Hexan nachweisbar (Empfindlichkeit < 0.1 %).

Beispiel 6

Hydrierung von 2-Hexin im Satzreaktor

Der Katalysator ld wurde vor beginn der Reaktion im Wasserstoffstrom bei 200 °C aktiviert. In 50 ml n-Decan wurden 0,5 ml 2-Hexin und 100 mg Katalysator ld (Korngröße < 100 μm) im Satzreaktor (150 ml Kolben) bei 90 °C in einer H2- Atmosphäre mit 2000 U/min gerührt. Der Reaktionsverlauf wurde mit dem Gaschromatographen verfolgt Schon bei niedrigen Umsätzen von 4 % waren über 70 % des Produktes n-Hexan, 26 % 2-Hexene und 4 % t-3-Hexen.

Beispiel 7

Hydrierung von 1,3-Hexadien im Satzreaktor

Der Katalysator ld wurde vor Beginn der Reaktion im Wasserstoffstrom bei 200 °C aktiviert. In 50 ml n-Decan wurden 0,5 ml 2-Hexin und 100 mg Katalysator ld (Korngröße < 100 μm) im Satzreaktor (150 ml Kolben) bei 90 °C in einer H2- Atmosphäre mit 2000 U/min gerührt. Der Reaktionsverlauf wurde mit dem Gaschromatographen verfolgt. Auch hier war n-Hexan schon bei Umsätzen von < 10 % das dominierende Produkt.

Beispiel 8

Herstellung einer Pd-haltigen Tiθ2-Membran

Die Herstellung der Beschichtungslösung erfolgte analog der Beschreibung la, nur wurden anstatt des Na2PtClg Pt-salzes hier 0,035 g Pd-(II)-acetylacetonat (21,5 mmol) eingesetzt. Die Herstellung der Membran wurde analog der unter lb beschriebenen Herstellung der Pt-haltigen Membran durchgeführt

Beispiel 9

Hydrierung von 2-Hexin an der Pd-haltigen Membran 8

Die nach dem obigen Verfahren 8 hergestellte einmal beschichtete Membran wurde in einen Membranreal tor eingebaut und 12 h im Wasserstoffstrom (10 ml/min) bei einer Temperatur von 200 °C aktiviert. .Anschließend wurde die Temperatur auf 110 °C gesenkt. Der Reaktor wurde mit 10 ml n-Decan gefüllt und mit 100 μl 2- Hexin versetzt. Die Mischung wurde nun 2 min gerührt. Von oben wurde Wasserstoff aufgedrückt (Wasserstoffstrom von 30 ml/min bei Anschluß eines Blasenzählers oberhalb der Lösung). Der Reaktor wurde dicht verschlossen. Im Permeat befanden sich bei einem Umsatz von 46 % nur Hexene. Es war kein n- Hexan nachweisbar (Empfindlichkeit < 0.1 %).

Beispiel 10

Herstellung einer Katalysatormembran für die saure Katalyse

a) Vorbeschichtung der Membran

Als Trägermembran wurde eine kommerzielle keramische Membran mit folgenden Merkmalen verwendet: Durchmesser 5 cm, Dicke 2 mm, Porendurchmesser <1 μm. Diese Membran wurde analog lb gereinigt und 2 mal analog lb mit folgender Lösung beschichtet: 50 ml Ethanol wurden mit 40 ml TEOS versetzt und unter Rühren wurden innerhalb von 10 min eine Lösung aus 4 mg Ammoniumfluorid in 8 ml destilliertem Wasser zugetropft. Diese Lösung wurde bei Raumtemperatur für weitere 2 h gerührt und dann für die doppelte Beschichtung der Trägermembran analog lb eingesetzt. Nach dem Brennen der Membran wurde folgende Sol-Gel- Beschichtungslösung hergestellt.

b) Membranherstellung

20 ml TEOS (0,0783 mol) werden in einem 150 ml Polypropylenbecher mit 25 ml

Ethanol gelöst und tropfenweise mit einer Lösung aus 4ml H2O und 0,87g

Al(Nθ3)3 (2,3mmol) versetzt.

Die Lösung wird 5 min gerührt und mit 500μl BF3/Acetatkomplex angesäuert. Mit der so gewonnenen Sol-Gel-Lösung wird die vorbeschichtete Membran nach dem

Dipcoatingverfahren lb beschichtet. Die Membran wird anschließend 5 Tage in einer ethanolischen Atmosphäre getrocknet und schonend kalziniert. Um

Rückvermischungen zu minimieren wird die aktive aluminiumhaltige Schicht noch einmal mit einer inaktiven SiÜ2 Schicht analog 10a überzogen.

Beispiel 11

Ethylierung von Biphenyl mit Ethanol an der Katalystormembran 10

Die nach dem obigen Verfahren 10 hergestellte Membran wurde in einen Membranreaktor eingebaut und in einem Argonstrom (290 ml/min) mit l°C/min auf die Reaktionstemperatur von 250 °C erwärmt. Biphenyl wurde in einem separaten Feststoffverdampfer auf 140 °C erhitzt und mit einem Ethylengasstrom von 10 ml/min kontinuierlich verdampft und durch die Membran geleitet. Das Permeat wurde mit Trockeneis gekühlt und die erhaltenen Feststoffe wurden mit GC analysiert. .Als Produkt wurden nur monoethylierte Biphenyle erhalten. Die Isomere verteilen sich zu 41% auf 2-Ethylbiphenyl, 32% auf 3-Ethylbiphenyl und 27% auf 4-Ethylbiphenyl.

Beispiel 12

Herstellung einer hydrophoben vanadiumhaltigen Katalysatormembran

Die asymetrische Trägermembran wird analog Beispiel 1 beschichtet. Zur Herstellung der Beschichtungslösung werden 1,9 g Vanadium-(II)-acetylacetonat, 25,3 mL TEOS, 9,7 mL MTES, 29,0 mL EtOH und 7,21 mL 8 N HCl in einem PP-Becher 1 h gerührt und dann wie unter lb beschrieben hergestellt.

Beispiel 13

Selektive Cyclohexanoxidation an der Katalysatormembran 12 mit TBHP

Die in den Membranreaktor eingebaute Membran 12 wurde im Ar-Strom bei 200 °C über Nacht ausgeheizt und dann auf 90 °C abgekühlt. Auf die Membran wurden 3,04 mL Cyclohexan und 6,95 mL TBHP (3 M Lösung in Isooctan) gegeben (molares Verhälmis von TBHP zu Cyclohexan = 2 / 1). Im Permat waren bei einem Umsatz von 70% nur Cyclohexanol und Cyclohexanon im Verhältnis 1:1 vorhanden. Durch Erhöhung des Druchflusses wurde eine Reduktion des Umsatzes und eine Erhöhung des Verhältnisses Cyclohexanol/Cyclohexanon auf bis zu 1,7 derzielt

Beispiel 14

Epoxidation von 1-Octen mit TBHP im Membranreaktor mit Membrane 12

Der Membranreaktor wurde mit eingesetzter vanadiumhaitiger Membran 12 auf 200°C mit l 0 C/min aufgeheizt Dabei wurde der Reaktor mit 90°C heißem Argon gespült. Die Reaktortemperatur wurde für lh gehalten. Anschließend ließ man mit 0.1 o C/min im .Argonstrom auf Raumtemperatur abkühlen. 1-Octen (47.4 mmol, 5.32 g, 7.44 ml) und t-butylhydroperoxid (3M, wasserfrei in Isooctan, 9.0 mmol, 2.27 g, 3.00 ml) wurden nacheinander in den Reaktor gegeben. Der Reaktor wurde verschlossen und unter Rühren (300 U/min) auf 80°C aufgeheizt. Die Entnahme von Proben erfolgte durch das Probenentnahmeventil unterhalb der Membran. Das Permeat zeigte bei einem Umsatz von 11 % eine Produktselektivität von < 99 % zu 1-Epoxyoctan, dem einzigen Produkt.

Beispiel 15

Herstellung einer hydrophilen mikroporösen Pt-haltigen Katalysatoiroembran

a) In einem 20 ml Becherglas werden 0,105 g Na2PtClg in 10 ml Ethanol unter Rühren gelöst.

In einem 100 ml Becherglas werden unter Argon 12 ml destilliertes Titan- (IV)- isopropoxid unter Rühren vorgelegt. Nun werden 40 ml destilliertes Ethanol (im Abstand von 5 min jeweils 10 ml Ethanol) zugegeben. Nach 10 min Rühren werden sukzessive folgende Mengen Säure hinzugegeben: 0,1 ml 8 N HCl, nach 2 min Rühren 0,1 ml konz. HCl, nach weiteren 5 min Rühren 0,3 ml konz. HCl, nach weiteren 10 min Rühren 0,3 ml konz.HCl. Die Mischung wird unter Rühren mit dem Pt-Salz versetzt und nochmals mit 10 ml Ethanol verdünnt. Anschließend wird die Mischung für mehrere Stunden gerührt. b) Als Trägermembran wurde eine vorbeschichtete Membran wie unter 10a beschreiben eingesetzt Die Membranherstellung erfolgte mit der Beschichtungslösung 16a, aber anonsten wie unter lb beschreiben.

Beispiel 16

Selektive Hydrierung von 2-Hexin im Membranreaktor mit Membran 16 bei 60 °C

2-Hexin wurde an der Membran wie unter 2 beschreiben bei einer Reaktionstemperatur von 60 °C umgesetzt. Im Permeat war bei einem Umsatz von 10 % nur cis-2-Hexen als einziges Produkt nachweisbar.