Gasphasenhydroformylierung von technischen Substraten mit neuartigen SILP-Katalysatoren

In dieser Arbeit wurde die Gasphasenhydroformylierung von technischen Substraten mit neuartigen SILP-Katalysatoren (Supported Ionic Liquid Phase) untersucht. Mit der Verknüpfung von Ionischen Flüssigkeiten und geträgerten Katalysatoren entstand aus den zwei unterschiedlichen Verfahrensansätzen das SILP-Konzept. Durch Immobilisierung der Ionischen Flüssigkeit als dünner Film auf einem porösen Träger, in welchem der Katalysatorkomplex gelöst vorliegt, konnte zum einen die Menge an notwendiger Ionischer Flüssigkeit deutlich reduziert und zum anderen der Temperaturanwendungsbereich wesentlich vergrößert werden. Ebenso wird der Einfluss des Stofftransports im Gegensatz zur Zweiphasenkatalyse durch den dünnen Film an IL verringert. Damit konnten die Vorteile von Ionischen Flüssigkeiten und den SAPC/SLPC Systemen (Supported Aqueous Phase Catalysis/ Supported Liquid Phase Catalysis) kombiniert werden. Mit dem SILP-Konzept lassen sich zudem Flüssigphasenreaktionen, wie die Hydroformylierung, auf die Gasphase übertragen, indem der SILP-Katalysator als quasi heterogener Katalysator im Rohrreaktor eingesetzt wird. Dadurch kann die oft schwierige und aufwendige Produktabtrennung und Katalysatorrückgewinnung bei homogenen Katalysatoren wesentlich vereinfacht werden. In Zusammenarbeit mit der Evonik Oxeno GmbH wurden aufbauend auf der Gasphasenhydroformylierung von terminalen Alkenen, wie Propen und 1-Buten, technische Substrate (Raffinat 1 und Rohbutan) und interne Alkene mit SILP-Katalysatoren in der Gasphase umgesetzt. Die besondere wissenschaftliche und industrielle Innovation lag dabei in der Gasphasenhydroformylierung von technischen Substraten sowie in der Auswahl geeigneter Liganden. Es wurden erstmals Phosphitliganden anstelle der üblichen Phosphinliganden in der Gasphasenhydroformylierung sowie in SILP-Katalysatoren eingesetzt. Wurden bislang nur unverdünnte Substrate in der SILP-Katalyse untersucht, so konnte durch den Einsatz von verdünnten technischen Feeds der Bezug zur industriellen Anwendung hergestellt und erfolgreich nachgewiesen werden. Insbesondere bei Verwendung von verdünnten Substraten konnten hohe Katalysatorstabilitäten von über 900 Stunden und Katalysatoraktivitäten mit Raumzeitausbeuten (RZA) von 0,82 kg lKat -1 h -1 erzielt werden. Insgesamt zeigten die Ergebnisse aus den Laboranlagen, dass eine neue Verfahrensvariante der industriellen Hydroformylierung aus heutiger Sicht möglich erscheint.