Einsatz ionischer Fluide als Katalysator in der homogenen Reaktivdestillation unter Berücksichtigung reaktionskinetischer Aspekte

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Diplomarbeit aus dem Jahr 2007 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Chemieingenieurwesen, Note: 1, 3, Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Sprache: Deutsch, Abstract: Der Einsatz Ionischer Flüssigkeiten (IL) in verschiedenen Anwendungen wird derzeit intensiv untersucht. Ziel der hier berichteten Arbeiten ist die Verwirklichung einer säurekatalysierten Umesterung von Ethylacetat mit Butanol mit IL als Katalysator bei gleichzeitiger kontinuierlicher Reaktivdestillation und anschließendem Katalysatorrecycling unter den Aspekten Optimierung des Katalysators, Reaktionsystems und der Verfahrensweise sowie der Auftrennung der Produktmischung. Es wurden verschiedene IL synthetisiert und eingesetzt. Butylethylimidazoliumhydrogensulfat konnte sich aufgrund der katalytischen Aktivität bewähren. Die Reaktion wurde batchweise sowohl im Rührkolben wie in einem 5 L-Umlaufreaktor untersucht. Als Reaktionskontrolle diente Gaschromatographie. Die IL wurde durch Verdampfung der flüchtigen Komponenten rezykliert, die Aktivität durch Titration und Testreaktionen ermittelt. Es konnte gezeigt werden, dass die IL, bei um ca. 90 % geringerer Korrosivität[2], eine ähnliche Aktivität wie Schwefelsäure als Katalysator besitzen. Die effektive katalytische Aktivität hängt von der Löslichkeit im Reaktionssystem ab, die am vorliegenden Beispiel erheblich verbessert werden konnte [2]. Rezyklierter Katalysator zeigt aufgrund des noch nicht optimierten Recyclingprozesses nach dem ersten Gebrauch etwa 30 % Aktivitätsverlust [2]. Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt stärker von der Butanol- als von der Ethylacetatkonzentration ab. Das optimale Molverhältnis der Edukte liegt bei etwa 1 : 3 zugunsten des Butanols. Reaktionstechnische Kenndaten sind in guter Übereinstimmung mit Literarurangaben [1]. Die technische Umsetzung liefert höhere Ausbeuten als im Laborrührreaktor. Weitere Untersuchungen adressieren die Rezyklierbarkeit der IL sowie die Übertragung auf weitere Stoffsysteme.