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Methanol zu Olefinen

Katalysatoren

Als Katalysatoren werden für gewöhnlich Zeolithe verwendet, meist ZSM-5 aus der Klasse der MFI-Zeolithe oder SAPO-34-Typen (Chabazite). Durch ihre spezifischen und regelmäßigen Porenstrukturen bieten sie optimale Eigenschaften um die gewünschten Produktselektivitäten einzustellen.1)

Abb.1
Erstellt mit Strukturen von http://www.iza-structure.org/databases/

Gitterstrukturen: SAPO-34 und ZSM-5 im Vergleich zu den entstehenden Olefinen.2)

ZSM-5-Zeolithe haben eine Porenöffnung von maximal zehn Atomen während SAPO-34 mit acht Atomen eine kleinere Pore aufweist. Dies führt dazu, dass aufgrund der unterschiedlichen Poren- und Käfiggrößen unterschiedliche Produktmoleküle entstehen und die Selektivitäten für beide Zeolithe verschieden sind. Bei der Verwendung von SAPO-34 entsteht ein größerer Anteil des kleineren Ethens und kaum höherwertige Olefine während bei ZSM-5 hauptsächlich Propen und größere Moleküle gebildet werden.

Abb.2
Größenausschluss bei MFI und CHA

Bild nach Park, J. W.; Seo, G. (15 März 2009): IR study on methanol-to-olefin reaction over zeolite with different pore structures and acidities. In: Applied Catalysis A: General. 356 , 180-188

Das Produktspektrum kann zusätzlich durch die Reaktionsparameter (z.B. Temperatur und Druck) und unterschiedliche Aciditäten des Katalysators verändert werden. Die Acidität kann unter anderem durch die Variation des Si/Al-Verhältnisses des Zeolithen beeinflusst werden

1)Folgende Grafik nach Chen, J. Q.; Bozzano, A.; Glover, B.; Fuglerud, T.; Kvisle, S. (2005): Recent advancements in ethylene and propylene production using the UOP/Hydro MTO Process. In: Catalysis Today. Elsevir106 , 103-107
2)nach Chen, J. Q.; Bozzano, A.; Glover, B.; Fuglerud, T.; Kvisle, S. (2005): Recent advancements in ethylene and propylene production using the UOP/Hydro MTO Process. In: Catalysis Today. Elsevir106 , 103-107
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