Heterogenkatalysierte elektrophile Addition am Beispiel der Hydratisierung von Ethylen und Alkoxylierung, Acyloxylierung von Oleochemikalien

Keller, Ulrich; Hölderich, Wolfgang F.

doi:1087

Heterogenkatalysierte elektrophile Addition am Beispiel der Hydratisierung von Ethylen und Alkoxylierung, Acyloxylierung von Oleochemikalien

Keller, Ulrich (Author)

2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Ulrich Keller

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

UmfangIV, 177 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Hölderich, Wolfgang F. (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-01-20

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-20050789
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/62093/files/Keller_Ulrich.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Ethylen (Genormte SW) ; Hydratisierung (Genormte SW) ; Schmieröl (Genormte SW) ; Modifizierung (Genormte SW) ; Elektrophile Addition (Genormte SW) ; Alkoxygruppe (Genormte SW) ; Acyloxygruppe (Genormte SW) ; Heterogene Katalyse (Genormte SW) ; Technische Chemie (frei) ; Oleochemikalien (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 660

Kurzfassung
Im Rahmen der Doktorarbeit wurden zwei Projekte bearbeitet. Bei dem ersten Projekt handelte es sich um ein Industrieprojekt. In diesem Projekt wurde eine kontinuierliche Anlage für die Hydratisierung von Ethylen bei 50-70 bar und 270-300°C konzipiert, aufgebaut und betrieben. Die vom Industriepartner gelieferten Trägermaterialien aus Silica wurden imprägniert und in der kontinuierlichen Ethanolanlage eingesetzt und getestet. Die hergestellten Katalysatoren wurden mittels 1H, 29Si-und 31P-MAS–NMR, XRD, ICP, BET und Quecksilberporositätsmessungen charakterisiert, um die Veränderungen des Katalysators während und nach der Reaktion zu verfolgen. Schließlich wurden der Austrag von Phosphorsäure und der Ethanolgehalt in der Produktlösung gemessen und die Eignung der Katalysatoren für die Hydratisierung von Ethylen bewertet. Den Ethanolgehalt ermittelte man gaschromatographisch. Das zweite Projekt war ein Teilprojekt im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 442 mit dem Titel: „Entwicklung neuartiger umweltfreundlicher Schmierstoffe und Druckübertragungsmittel mit Hilfe chemischer Methoden”. In diesem Projekt sollten neue umweltverträgliche Schmierstoffe auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen entwickelt werden. Als Ausgangsmaterialien wurden ungesättigte Fettsäureester, wie z.B. Ölsäuremethylester und Linolsäureethylester, eingesetzt. Diese sollten durch chemische Modifikation so verändert werden, dass die Oxidationsbeständigkeit und die Schmierstoffeigenschaften verbessert werden. Dabei mussten jedoch der Pourpoint und die gute biologische Abbaubarkeit erhalten bleiben. Es wurden bisher fünf neue Schmierstoffe durch die Addition von verschiedenen Carbonsäuren (Ameisen-, Essig- und Pivalinsäure) an die Doppelbindungen von ungesättigten Fettsäureestern in Gegenwart von sauren Heterogenkatalysatoren hergestellt, isoliert und durch GC-MS, IR und 1H - und 13C-NMR charakterisiert. Die eingesetzten Katalysatoren wurden durch ICP, BET und 1H-MAS-NMR untersucht. Ferner wurde für die Fettsäureester eine GC-Analytik aufgebaut, die durch eine neu aufgebaute HPLC-Analytik ergänzt wurde. Eine Untersuchung dieser neuen Schmierstoffe im „Sonderforschungsbereich 442” zeigte gute tribologische Eigenschaften im Spindellagertest, eine verbesserte Oxidationsstabilität und kein erhöhtes ökotoxikologisches Potential. Patente: W.F.Hölderich, U. Keller, J. Fischer, P. Weckes, DE 100 02 515.3 W.F.Hölderich, U. Keller, J. Fischer, P. Weckes, DE 100 14 922.7 W.F.Hölderich, U. Keller, J. Fischer, P. Weckes, T. Mang, R. Luther, H. Wagner, EP 0100594 A2 (19.01.2001) Fuchs Petrolub AG W.F.Hölderich, U. Keller, J. Fischer, P. Weckes, T. Mang, R. Luther, H. Wagner, WO 01/53438 A1 (19.01.2001) Fuchs Petrolub AG Veröffentlichung: U. Keller, J. Fischer, W.F. Hölderich, H. Murrenhoff, M. Schmidt, W. Dott, A. Eisenträger, S. Hahn, G. Maxam, Ölhydraulik und Pneumatik, April 2000, 240, „Neue Schmierstoffe auf der Basis nachwachsender Rohstoffe: Ökotoxikologische und oxidative Eigenschaften“ U.Keller, W.F.Hölderich, M. Schmidt, H. Murrenhoff, Agro-Food-Industry, July/August 2001, 17

The Ph.D. thesis consisted of two projects. The first project was about hydration of ethylene to ethanol in a continuous technical scale plant, which had been designed and constructed during this project. Various silica carriers, which were provided by an industrial partner, were impregnated with phosphoric acid and tested in the “ethanol plant” at 50-70 bar and 270-300°C. The performance of the catalysts and the change of the catalysts in the reaction were subject of this investigation. The performance of the catalysts was monitored by measuring the ethanol yield by gas chromatography and the pH of the product, which could indicate leeching of phosphoric acid from the catalyst. The catalysts were characterised by 1H-, 29Si- and 31P-MAS–NMR, XRD, ICP, BET and mercury porosity measurement. The second project was sponsored by “Deutsche Forschungsgemeinschaft” (DFG) and was carried out in the scope of Sonderforschungsbereich 442. The title of this project is: “(Entwicklung neuartiger umweltverträglicher Schmierstoffe und Druckübertragungsmittel mit Hilfe chemischer Methoden) Development of new environmentally friendly lubricants and hydraulic fluids with chemical methods”. The aim of this project was the development of new environmentally friendly lubricants and hydraulic fluids based on renewable resources. The starting material consisted of unsaturated fatty acid esters such as e.g. methyl oleate or ethyl linolate. These should be chemically modified, so that the oxidation stability, the lubricating and tribological properties improve and the biodegradability of the new lubricant is maintained. Five new lubricants could be produced by the addition of three different carboxylic acids (formic acid, acetic acid and pivalic acid) to unsaturated fatty acid esters in the presence of acid heterogeneous catalysts. All products could by isolated and identified by GC-MS, IR and 1H - and 13C-NMR. The catalysts involved in the reaction were examined by ICP, BET and 1H-MAS-NMR. Further, the GC-analysis for fatty acid esters was built up and is about to be supplemented by a new HPLC-analysis. An investigation in “Sonderforschungsbereich 442” of the saturated products showed in recent tests a higher oxidation stability and good tribological properties in a spindle bearing test. Examination of the toxicity showed a low toxicological potential and a satisfactory biodegradability. Patents: W.F. Hölderich, U. Keller, J. Fischer, P. Weckes, DE 100 02 515.3 W.F. Hölderich, U. Keller, J. Fischer, P. Weckes, DE 100 14 922.7 W.F. Hölderich, U. Keller, J. Fischer, P. Weckes, T. Mang, R. Luther, H. Wagner, EP 0100594 A2 (19.01.2001) Fuchs Petrolub AG W.F. Hölderich, U. Keller, J. Fischer, P. Weckes, T. Mang, R. Luther, H. Wagner, WO 01/53438 A1 (19.01.2001) Fuchs Petrolub AG Publication: U. Keller, J. Fischer, W.F. Hölderich, H. Murrenhoff, M. Schmidt, W. Dott, A. Eisenträger, S. Hahn, G. Maxam, Ölhydraulik und Pneumatik, April 2000, 240, „Neue Schmierstoffe auf der Basis nachwachsender Rohstoffe: Ökotoxikologische und oxidative Eigenschaften“ U.Keller, W.F.Hölderich, M. Schmidt, H. Murrenhoff, Agro-Food-Industry, July/August 2001, 17

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