DE10100973B4 - Verfahren zur heterogenen Katalyse in flüssigen Medien - Google Patents

Abstract

Verfahren zur heterogenen Katalyse in flüssigen Medien, bei welchem in dem flüssigen Medium ein Katalysator in Form von Teilchen suspendiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Medium eine thixotropierende Substanz zugemischt wird, die die Viskosität des flüssigen Mediums erhöht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Katalyse in flüssigen Medien.
• Zahlreiche chemische und physikalisch-chemische Prozesse, die in flüssigen Medien ablaufen, werden durch die Zugabe von Katalysatoren ermöglicht oder beschleunigt. Um eine möglichst große effektive Katalysatoroberfläche zu erhalten, werden die Katalysatoren dabei vielfach in Form von kleinen Partikeln in das flüssige Medium eingebracht. Die Partikel können aus dem Katalysatormaterial selbst bestehen oder der Katalysator wird auf die Oberfläche von Partikeln aus einem anderen Trägermaterial aufgebracht.
• Für die Wirksamkeit des Katalysators ist es entscheidend, dass die Partikel in einer möglichst gleichmäßigen Verteilung in dem flüssigen Medium suspendiert sind. Dieser gleichmäßigen Suspension können insbesondere zwei Effekte entgegenwirken. Zum einen neigen die suspendierten Artikel dazu, unter der Wirkung der Schwerkraft zu sedimentieren. Zum anderen können sich die Katalysator-Partikel zu größeren Konklomeraten zusammenschließen, wodurch die effektive Oberfläche verkleinert wird.
• Um diese nachteiligen Wirkungen zu verringern, wird das flüssige Medium, in welchem der Katalysator suspendiert ist, durch Rühr- oder Sprudelvorrichtungen in Bewegung gehalten, so dass die Katalysator-Partikel verwirbelt und in Suspension gehalten werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Katalyse in flüssigen Medien zur Verfügung zu stellen, welches eine hohe Effektivität eines in Form von Partikeln suspendierten Katalysators mit geringem Aufwand ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
• Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, dem flüssigen Medium, in welchem die Katalysatorpartikel suspendiert sind, eine die Viskosität erhöhende Substanz zuzumischen. Die durch die zugemischte Substanz erhöhte Viskosität des flüssigen Mediums verlangsamt die Sinkgeschwindigkeit der Katalysatorpartikel unter der Wirkung der Schwerkraft und verlangsamt somit die Sedimentation ohne zusätzliche mechanische Maßnahmen.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn die die Viskosität erhöhende Substanz eine thixotropierende Substanz ist. Die Thixotropie bewirkt, dass das flüssige Medium im Ruhezustand eine hohe Viskosität besitzt, während eine Bewegung des flüssigen Mediums dazu führt, dass die Viskosität stark abnimmt. Die in Pulverform zugegebenen Katalysatorpartikel können daher leicht in das flüssige Medium eingerührt und gleichmäßig verteilt werden, da die Viskosität bei dem Einrühren der Partikel gering ist. Ebenso behindert die Thixotropie nicht eine Bewegung des flüssigen Mediums, die für den jeweiligen chemischen oder physikalischchemischen Prozeß von Bedeutung sein kann. Kommt das flüssige Medium jedoch zur Ruhe, so verhindert die aufgrund der Thixotropie stark zunehmende Viskosität ein schnelles Absinken der Katalysatorpartikel.
• Vorzugsweise wird als thixotropierende Substanz eine anorganische Siliciumverbindung, insbesondere Kieselsäure verwendet. Die Kieselsäure ist elektrisch nicht leitend, chemisch wenig reaktiv und hitzebeständig. Aufgrund dieser Eigenschaften kann die Kieselsäure bei einer großen Klasse von Prozessen eingesetzt werden, ohne dass die chemischen Prozesse durch den Zusatz der Kieselsäure beeinträchtigt werden oder umgekehrt die Kieselsäure durch die ablaufenden chemischen Prozesse geschädigt wird.
• In einer besonders vorteilhaften Form kann die Kieselsäure als hochdisperse Kieselsäure zugegeben werden, z. B. als pyrogene Kieselsäure. Diese hochdisperse Kieselsäure wird durch Hydrolyse in einer Flamme erzeugt, wobei sich Aggregate und flockige Agglomerate bilden. Wird diese pyrogene hochdisperse Kieselsäure in ein flüssiges Medium gegeben, so fügen sich die Aggregate zu großen Agglomeraten zusammen, bis schließlich ein dreidimensionales Netzwerk entsteht. Dieses Netzwerk führt zu der gewünschten starken Erhöhung der Viskosität des flüssigen Mediums. Die besondere raumerfüllende Struktur ermöglicht dabei den Aufbau einer hohen Viskosität bereits bei geringen eingesetzten Mengen. Durch Rühren, Schütteln oder sonstige Bewegung des flüssigen Mediums werden die das Netzwerk bildenden Wechselwirkungen aufgebrochen, so dass die Kieselsäureteilchen frei gegeneinander bewegbar sind und die Viskosität abnimmt. Katalysatorpartikel können auf diese Weise in das flüssige Medium eingerührt und eingemischt werden, ohne dass eine diesen Mischvorgang behindernde Viskosität auftritt. Im Ruhezustand bildet sich das dreidimensionale Netzwerk der Kieselsäure wieder aus. Die Katalysatorpartikel werden durch dieses Netzwerk gehalten, so dass ihre Sedimentation stark verlangsamt wird. Darüber hinaus dient das Netzwerk der Kieselsäure als Abstandshalter zwischen den einzelnen Katalysatorpartikeln, so dass auch die Bildung von Konglomeraten der Katalysatorpartikel und damit eine Verkleinerung der effektiven Katalysator-Oberfläche verhindert wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur heterogenen Katalyse in flüssigen Medien, bei welchem in dem flüssigen Medium ein Katalysator in Form von Teilchen suspendiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem flüssigen Medium eine thixotropierende Substanz zugemischt wird, die die Viskosität des flüssigen Mediums erhöht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zugemischte Substanz eine anorganische Siliciumverbindung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz Kieselsäure ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz eine pyrogene hochdisperse Kieselsäure ist.