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Katalytische Veretherung von Glycerin

Zusammenfassung

Es wurden in Zusammenarbeit mit der University of Indonesia Untersuchungen zur katalysierten Umsetzung von Glycerin in lineare Diglycerine durchgeführt, wobei die Eignung basisch modifizierter Zeolithstrukturen für die Reaktion geprüft wurde. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Reaktion gemischt heterogen-homogen katalysiert unter Schädigung der Kristallinität der Zeolithe abläuft und Cs in Lösung geht.

Motivation

Das als Koppelprodukt bei der Herstellung von Biodiesel anfallende Glycerin (1,2,3-Propantriol, C3H8O3) lässt sich auf verschiedene Weise in höherwertige Produkte umwandeln. Eine selektive Gewinnung von linearen Glycerin-Dimeren unter Einsatz von (modifizierten) mikroporösen Zeolithen oder mesoporösen Feststoff-Katalysatoren wäre eine nachhaltige Alternative zum Epichlorhydrin-Prozess. Lineare Glycerin-Dimere werden in der Lebensmittel-, Kosmetik- und Schmierstoff-Industrie eingesetzt.

Durchführung

Glycerin kann durch saure oder alkalische Katalysatoren umgesetzt werden. Beide Wege wurden untersucht, sowohl unter Vakuum-Rückflussbedingungen als auch unter Normaldruck in einem Rührkesselreaktor.

Ergebnisse

Hier sei nur auf die basisch heterogen-katalysierte Umsetzung eingegangen: Die Glycerin-Veretherung in einem Rührkessel bei 260 °C unter Normaldruck an Cs modifizierten Zeolithen (2 Ma.% Katalysator, bezogen auf die eingesetzte Glycerinmenge) und CsHCO3 führte zu vergleichbaren Selektivitäts-Umsatz-Profilen (s. Abbildung). An CsX als aktivstem Katalysator lassen sich summarische Selektivitäten an linearen Diglycerinen ≥ 85 % bis zu Glycerin-Umsätzen von ca. 60 % erzielen. Allerdings greift Glycerin die Zeolithstruktur an und führt zum Ablösen von Cs, wie sich durch XRD, RFA und ICP-OES nachweisen ließ [1].

Publikationen

  1. Yuni K. Krisnandi, Reinhard Eckelt, Matthias Schneider, Andreas Martin, Manfred Richter, ChemSusChem, im Druck.
  2. R. Eckelt, Y. Krisnandi, A. Martin, M. Richter, Verfahren zur selektiven Herstellung von linearen Diglycerinen, DE 102007042381.
  3. Manfred Richter, Yuni K. Krisnandi, Reinhard Eckelt, Andreas Martin, Catal. Commun. 9 (2008) 2112.
  4. Manfred Richter, Reinhard Eckelt, Yuni K. Krisnandi, Andreas Martin, Chem. Ing. Techn., im Druck.

Ansprechpartner

Bereichsleiter
PD Dr. habil. Andreas Martin

Themenleiter
Dr.-Ing. Udo Armbruster

Abbildung. Selektivitäts-Umsatz-Profile für die Glycerin-Veretherung an basisch modifizierten Zeolithen und CsHCO3 als Referenz. Die Reaktion (50 g Glycerin) wurde im Rührkessel bei Normaldruck und einer Temperatur von 260 °C mit 2 % an zugesetztem Katalysator durchgeführt.