Ein Membranreaktor im Porendurchflussmodus (PFT-Reaktor) wurde für selektive Hydrierungen mit dem Ziel entwickelt, Ausbeute, Selektivität und Raum-Zeit-Ausbeute gegenüber konventionellen Festbett- und Slurry-Reaktoren, die momentan den Stand der Technik repräsentieren, zu erhöhen. Stofftransportlimitierungen durch Porendiffusion, die häufig in porösen Katalysatorpellets auftreten, können vermieden werden, wenn das Reaktionsgemisch konvektiv durch die Poren einer Membran strömt. Dadurch können

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... benreaktionen vermieden und die effektive Reaktionszeit verkürzt werden. Katalytisch aktive Membranen wurden durch nasschemische Imprägnierung von Al2O3-Röhrchen mit entsprechenden Edelmetall-Precursoren hergestellt. Die Charakterisierung umfasste AAS, REM, TEM und EPMA. Die partielle Hydrierung von 1,5-Cyclooktadien diente als Modellreaktion für die detaillierte Studie von Prozessparametern wie Fließgeschwindigkeit, Porengröße und Katalysatorbeladung. Die intrinsische Kinetik für diese Reaktion wurde in einem weiten Bereich von Reaktionsbedingungen mit einem Pd/Al2O3-Pulverkatalysator in einem Slurry-Reaktor untersucht. Die Selektivität für Cyclooktadien, die in dem Membranreaktor erreicht wurde, betrug bei vollständigem Umsatz 95 %. Dies übertrifft die Selektivität, die mit gewöhnlichen Katalysatorpellets in einem Festbettreaktor erzielt werden. Ein mathematisches Modell wurde entwickelt, um die Hydrierung von 1,5-Cyclookten im Membranreaktor zu simulieren und um den Ablauf der Reaktion unter verschiedenen Reaktionsbedingungen hervorsagen zu können. Das vorgeschlagene Modell bildet die experimentell beobachteten Einflüsse von Volumenstrom durch die Membran und Pd-Gehalt der Membran gut ab. Ein Scale-Up vom Labormaßstab mit einer Einzelkapillare (Membranfläche: 20 cm²) in den Pilotmaßstab mit 27-Kapillarbündeln (Membranfläche: 540 cm²) wurde durchgeführt, indem das Flüssigkeitsvolumen, die Membranfläche und die Durchflussrate jeweils um den Faktor 27 erhöht wurden. Die Anwendung des Membranreaktors für industriell interes [...]