DE10100973A1 - Verfahren zur heterogenen Katalyse in flüssigen Medien - Google Patents

Abstract

Wird bei Prozessen, die im flüssigen Medium ablaufen, ein pulverförmiger Katalysator in Suspension zugemischt, so besteht das Problem der Sedimentation der Katalysatorpartikel. Diese Sedimentation wird dadurch verlangsamt, dass dem flüssigen Medium eine thixotropierende Substanz zugemischt wird.

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 Ka­ talysatoren 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 Trägermate­ rial 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 zusam­ menschließen, wodurch die effektive Oberfläche verkleinert wird.

Um diese nachteiligen Wirkungen zu verringern, wird das flüs­ sige 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 suspendier­ ten 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 Unteran­ sprüchen angegeben.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, dem flüs­ sigen Medium, in welchem die Katalysatorpartikel suspendiert sind, eine die Viskosität erhöhende Substanz zuzumischen. Die durch die zugemischte Substanz erhöhte Viskosität des flüssi­ gen Mediums verlangsamt die Sinkgeschwindigkeit der Katalysa­ torpartikel unter der Wirkung der Schwerkraft und verlangsamt somit die Sedimentation ohne zusätzliche mechanische Maßnah­ men.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die die Viskosität erhöhen­ de Substanz eine thixotropierende Substanz ist. Die Thixotro­ pie bewirkt, dass das flüssige Medium im Ruhezustand eine hohe Viskosität besitzt, während eine Bewegung des flüssigen Medi­ ums dazu führt, dass die Viskosität stark abnimmt. Die in Pul­ verform zugegebenen Katalysatorpartikel können daher leicht in das flüssige Medium eingerührt und gleichmäßig verteilt wer­ den, 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 phy­ sikalisch-chemischen Prozeß von Bedeutung sein kann. Kommt das flüssige Medium jedoch zur Ruhe, so verhindert die aufgrund der Thixotropie stark zunehmende Viskosität ein schnelles Ab­ sinken der Katalysatorpartikel.

Vorzugsweise wird als thixotropierende Substanz eine anorgani­ sche 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 einge­ setzt werden, ohne dass die chemischen Prozesse durch den Zu­ satz der Kieselsäure beeinträchtigt werden oder umgekehrt die Kieselsäure durch die ablaufenden chemischen Prozesse geschä­ digt wird.

In einer besonders vorteilhaften Form kann die Kieselsäure als hochdisperse Kieselsäure zugegeben werden, z. B. als pyrogene Kieselsäure. Diese hochdisperse Kieselsäure wird durch Hydro­ lyse in einer Flamme erzeugt, wobei sich Aggregate und flocki­ ge Agglomerate bilden. Wird diese pyrogene hochdisperse Kie­ selsäure 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 da­ bei den Aufbau einer hohen Viskosität bereits bei geringen eingesetzten Mengen. Durch Rühren, Schütteln oder sonstige Be­ wegung 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 Me­ dium eingerührt und eingemischt werden, ohne dass eine diesen Mischvorgang behindernde Viskosität auftritt. Im Ruhezustand bildet sich das dreidimensionale Netzwerk der Kieselsäure wie­ der aus. Die Katalysatorpartikel werden durch dieses Netzwerk gehalten, so dass ihre Sedimentation stark verlangsamt wird. Darüber hinaus dient das Netzwerk der Kieselsäure als Ab­ standshalter zwischen den einzelnen Katalysatorpartikeln, so dass auch die Bildung von Konglomeraten der Katalysatorparti­ kel und damit eine Verkleinerung der effektiven Katalysator- Oberfläche verhindert wird.

Claims (5)

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

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die zugemischte Substanz eine thixotropierende Substanz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die zugemischte Substanz eine anor­ ganische Siliciumverbindung ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Substanz Kieselsäure ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Substanz eine pyrogene hochdisperse Kieselsäure ist.