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Methanol zu Olefinen

Reaktionsmechanismus

Der Reaktionsmechanismus beginnt mit der thermodynamisch begünstigten Reaktion vom Methanol zum Dimethylether.

Ob die gebildeten Olefine aus dem Dimethylether, dem Methanol oder aus Beidem entstehen ist dabei noch nicht vollständig geklärt. Wasserstoffumlagerungen, Alkylierungen, Polykondensationen und weitere Reaktionsmechanismen sind für die Bildung der gewünschten Olefine und der als Nebenprodukte auftretenden Paraffine, Aromaten und Naphthene verantwortlich.1)

In der aktuellen Forschung2) wird angenommen, dass die Olefine über einen Kohlenwasserstoff-Pool gebildet werden.

Abb.1
Kohlenwasserstoff-Pool-Mechanismus
nach Stöcker 1999

Je nach Zeolithtyp sind unterschiedliche aromatische Zwischenstufen involviert. Bei Zeolithen mit größeren Poren wie dem Beta sind die größeren Penta- und Hexamethylbenzene nachweisbar, während für den ZSM-5 mit mittlerer Porengröße Methylbenzen als Hauptzwischenstufe auftritt. Bei ZSM-5 ist neben dem auf Aromaten basierten Katalysezyklus auch ein auf Alkenen basierter Mechanismus nachweisbar.3)

Die Standzeiten des Katalysators werden durch die Katalysatordeaktivierung reduziert, welche meist durch eine Ablagerung von Kohlenstoff (Koks) erfolgt. Auch der Mechanismus der Koksbildung und Katalysatordeaktivierung ist Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten. Bisher ist nur bekannt, dass sowohl das Si/Al-Verhältnis als auch die Reaktionstemperatur Einfluss auf die Deaktivierung haben.

1) Stöcker, M. (Juni 1999): ethanol-to-hydrocarbons: catalytic materials and their behaviour. In: Microporous and Mesoporous Materials.. 29 , 3-48
2) 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, Bjørgen, M.; Joensen, F.; Lillerud, K.; Olsbye, U.; Svelle, S. (15 April 2009): The mechanisms of ethene and propene formation from methanol over high silica H-ZSM-5 and H-beta. In: Catalysis Today. Elsevir142 , 90-97
3)Bjørgen, M.; Joensen, F.; Lillerud, K.; Olsbye, U.; Svelle, S. (15 April 2009): The mechanisms of ethene and propene formation from methanol over high silica H-ZSM-5 and H-beta. In: Catalysis Today. Elsevir142 , 90-97
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