Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Zielsetzung des Vorhabens ist, eine Prozessintensivierung der Kolbe-Schmitt-Synthese unter Nutzung neuer Prozessfenster zu erzielen. Solche neuen Prozessfenster sind u.a. die Anwendung von stark erh\u00f6hten Temperaturen und\/oder Dr\u00fccken, h\u00f6heren Konzentrationen der Reaktanten durch alternative L\u00f6sungsmittel sowie neuen Synthesewegen. Voraussetzung f\u00fcr die Nutzung dieser neuen Prozessfenster sind innovative apparatetechnische L\u00f6sungen wie etwa mikro- und millistrukturierte Reaktoren und W\u00e4rme\u00fcbertrager, die es erlauben, die intensivierten Prozesse in w\u00e4rme- und sicherheitstechnischer Hinsicht zu beherrschen. Wichtig ist aber auch eine Kombination dieser Apparatetechnik mit innovativen Prozessans\u00e4tzen, z.B. alternativen L\u00f6sungsmitteln oder Energieeintrag.
\nAm Beispiel der Carboxylierung von Phenolen mittels elektrophiler Substitution soll die M\u00f6glichkeit aufgezeigt werden, die Kolbe-Schmitt-Synthese unter Verwendung der Mikroprozesstechnik in neuen, die Reaktion intensivierenden Prozessfenstern zu fahren. Die Anwendung ionischer Fl\u00fcssigkeiten als Carbonattr\u00e4ger, d.h. als Reaktivl\u00f6semittel, Einkopplungsagens f\u00fcr Mikrowellenstrahlung oder einfach nur als L\u00f6sungsvermittler soll die Nachhaltigkeit des Prozesses deutlich verbessern. Ebenso stehen Untersuchungen zur Recyclisierung und Reaktivierung der ionischen Fl\u00fcssigkeit (im Falle des Einsatzes als Reaktivl\u00f6semittel) und damit eine Verbesserung der Stoffbilanz im Fokus dieser Arbeit. Die Verwendung der Mikrowelle als alternative Energiequelle soll dazu beitragen, das System effizienter aufzuheizen.
\nDas Vorhaben basiert auf positiven Ergebnissen von Vorarbeiten am IMM, die jedoch detaillierte Untersuchungen erfordern. Hier gelang der erfolgreiche Transfer der \u00fcblicherweise batchweise durchgef\u00fchrten Kolbe-Schmitt-Synthese in einen kontinuierlichen Prozess mit vergleichbaren Ausbeuten, aber um Gr\u00f6\u00dfenordnungen verk\u00fcrzten Reaktionszeiten unter erh\u00f6htem Druck und Temperatur. Bei gleichem Reaktorvolumen waren k\u00fcrzere Reaktionszeiten bei Mikrowellenbeheizung ausreichend bzw. es wurden deutlich h\u00f6here Ausbeuten beim Einsatz von reaktiven ionischen Fl\u00fcssigkeiten erzielt.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Prozessintensivierung soll durch vergleichende Untersuchungen an einer kontinuierlich betriebenen Laboranlage unter Variation der Beheizungsmethode (konvektiv oder mit Mikrowellenheizung), der eingesetzten Reagenzien sowie der Optimierung der Reaktionsparameter erreicht werden. Dabei sollen auch verschiedene ionische Fl\u00fcssigkeiten synthetisiert und getestet werden. Von Beginn an sollen die Arbeiten entwicklungsbegleitend \u00f6kologisch bewertet werden, zun\u00e4chst am Anfang durch die Identifikation \u00f6kologischer Hot-Spots innerhalb der Prozesskette bis hin zu einer vereinfachten \u00d6kobilanz. Am Ende des Projektes stehen die Entwicklung einer mit herk\u00f6mmlichen Prozessen konkurrenzf\u00e4higen Pilotanlage zur kontinuierlichen Durchf\u00fchrung von Carboxylierungsreaktionen sowie ihr Feldeinsatz mit einer industriell relevanten Carboxylierungsreaktion.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
1.\tWeitere erreichte Prozessintensivierung bei w\u00e4ssriger KS-Synthese von 2,4-Dihydroxybenzoes\u00e4ure (2,4-DHBA) aus Resorcin und KHCO3 gegen\u00fcber Vorversuchen:
\n”\tVerdreifachung der maximal erzielten Raum-Zeit-Ausbeute auf > 30 000 kg\/(m\u00b3 h), ~1500x Batch
\n”\tReduzierung des KHCO3-\u00dcberschusses von 3 auf 1,2 m\u00f6glich: Steigerung der Raum-Zeit-Ausbeute um Faktor 1,5 trotz um 20% reduzierter Ausbeute
\n”\tReduzierung der erforderlichen Verweilzeiten, d.h. verbesserte Raum-Zeit-Ausbeuten, gesteigerte Selektivit\u00e4t, Einsatz mikrostrukturierter Reaktoren m\u00f6glich
\n2.\tNachweis der \u00dcberlegenheit von kleineren Dimensionen unter 1 mm (1\/16 ” Kapillare) hydraulischem Durchmesser gegen\u00fcber jenen mehreren Millimetern (1\/4″ und 1\/8″ Kapillaren):
\n”\th\u00f6herer Umsatz bei kurzen Verweilzeiten
\n”\tVerbesserung der Raum-Zeit-Ausbeute
\n”\th\u00f6here Selektivit\u00e4t, d.h. weitgehende Unterdr\u00fcckung der Nebenproduktbildung m\u00f6glich
\n3.\tSenkung des Kumulativen Energieaufwands mit steigender Raum-Zeit-Ausbeute, z.B. um den Faktor 17 bei Verringerung der Reaktionszeit von 130 s auf 4 s bei gleichem Reaktionsvolumen.
\n4.\tZum Vergleich wurden neben KHCO3 weitere Hydrogencarbonate bzw. Carbonate wie NaHCO3, Na2CO3 und Li2CO3 als Reagentien getestet. Beste Ausbeuten, auch wegen der h\u00f6chsten L\u00f6slichkeit, wurden mit KHCO3 erreicht. Das im Batchversuch ebenfalls geeignete, umweltfreundliche Ammoniumhydrogencarbonat liefert bei kontinuierlichem Betrieb keine befriedigenden Ums\u00e4tze, da es bei den f\u00fcr kurze Reaktionszeiten erforderlichen h\u00f6heren Temperaturen nicht ausreichend thermisch stabil ist.
\n5.\tZur Ermittlung des umweltrelevanten Potentials wurde eine Abtrennung und Aufreinigung des Produktes aus der w\u00e4ssrigen L\u00f6sung durchgef\u00fchrt. Es zeigte sich, dass die Methodik bei ionischen Fl\u00fcssigkeiten nicht anwendbar ist.
\n6.\tMikrostrukturierter Reaktor (elektrisch direkt beheizt) erfolgreich getestet
\n”\tVerbesserte Energieeffizienz im Vgl. zum \u00d6lbad m\u00f6glich
\n”\tgeeignet f\u00fcr Pilotanlage durch Numbering-up
\n”\tF\u00fcr den Einsatz mit Fl\u00fcssigkeiten optimierter, elektrisch direkt beheizter Reaktor mit Mikrokan\u00e4len konstruiert und gefertigt.
\n”\tVersuche mit Resorcin und w\u00e4ssriger KHCO3-L\u00f6sung ergeben f\u00fcr l\u00e4ngere Verweilzeiten ab 11 s nur geringf\u00fcgig niedrigere Ausbeuten als f\u00fcr die 1\/16″-Kapillare. Bei 35 bar wurde insbesondere bei k\u00fcrzeren Verweilzeiten und h\u00f6here Temperaturen verst\u00e4rkte Gasbildung und sto\u00dfweiser Fluss beobachtet, was durch Anwendung eines erh\u00f6hten Druckes von 70 bar vermieden werden konnte.
\n”\tIm Vergleich zur 1\/16″-Kapillare konnte die Produktivit\u00e4t um das 25-fache auf 225 g\/h gesteigert werden.
\n”\tvorgesehener Reaktortyp f\u00fcr Pilotanlage, da geeignet f\u00fcr Numbering-up
\n7.\tPEEK ist geeignetes Material f\u00fcr Mikroreaktor mit ausreichenden Eigenschaften bez\u00fcglich Durch-l\u00e4ssigkeit f\u00fcr Mikrowellen, Chemikalienbest\u00e4ndigkeit, mechanischer und thermischer Stabilit\u00e4t sowie Strukturierbarkeit (1. Meilenstein).
\n8.\tKonstruktion, Bau und Test eines modularen, aus mikrostrukturierten Pl\u00e4ttchen aufgebauten PEEK-Reaktors, vorgesehen f\u00fcr den Einsatz im Mikrowellenger\u00e4t CEM Discover. Die Versuche mit Resorcin und w\u00e4ssriger KHCO3-L\u00f6sung ergaben nur geringe Ausbeuten an Produkt, da im kontinuierlichen Betrieb der Gro\u00dfteil der eingestrahlten Energie vom sich stark aufheizenden Reaktor-material absorbiertwurde, gef\u00f6rdert durch die mit zunehmender Temperatur stark steigende Absorption der Mikrowellenstrahlung durch PEEK. Diese Eigenschaft sowie die ung\u00fcnstigeren Massenverh\u00e4ltnisse zwischen Reaktor und Reaktionsmedium bedingen die im Vergleich zum Batchbetrieb negativen Erfahrungen beim Einsatz vom PEEK als Konstruktionsmaterial in der kontinuierlich betriebenen Mikrowelle.
\n9.\tNachweis der prinzipiellen Herstellbarkeit einiger alternativer HCO3?-haltigen ILs, allerdings
\n”\tpr\u00e4parativ noch zu aufwendig
\n”\tohne L\u00f6sungsmittel nicht voll stabil (wie kommerziell erh\u00e4ltliche hydrogencarbonathaltige ILs)
\n”\tbislang nur geringe thermischer Stabilit\u00e4t (unter Normaldruck)
\n10.\tFortschritte bei der Entwicklung eines Recyclingverfahrens f\u00fcr hydrogencarbonathaltige ILs, basierend auf dem Einsatz von Ionenaustauschern, Entwicklung aber noch nicht abgeschlossen.
\n11.\tDeutlich verbesserte Prozessintensivierung bei KS-Synthese mit reaktiven ionischen Fl\u00fcssigkeiten in gegen\u00fcber Vorversuchen:
\n”\tVerdrei\u00dfigfachung der maximal erzielten Raum-Zeit-Ausbeute von 2329 kg\/(m\u00b3 h) auf 69900 kg\/(m\u00b3 h) (entsprechend 3330x w\u00e4ssriger Batch) bei vergleichbarer Ausbeute von 56 %
\n(Ergebnisse erzielt mit 1-Butyl-3-methylimidazolium-Hydrogencarbonat (BMIM-HC)).
\n”\tSignifikant geringere Nebenproduktbildung bei Einsatz HCO3-haltiger ionischer Fl\u00fcssigkeiten im Vgl. zu w\u00e4ssriger KHCO3-L\u00f6sung, z.B. Verringerung von 2 % auf 0,2 % bei 200 \u00b0C und 32 s Verweilzeit.
\n12.\tKolbe-Schmitt-Syntheseversuche im mikrowellenbeheizten Batch-Druckreaktor mit verschiedenen hydrogencarbonat- bzw. methylcarbonathaltigen ionischen Fl\u00fcssigkeiten unter Variation von Druck und Temperatur sowie der Reaktionszeit f\u00fchrten ebenfalls zu vergleichsweise hohen Ausbeuten um 60 %, jedoch bei erheblich l\u00e4ngeren Verweilzeiten zwischen 10 min und 2 h. Weiterhin wurde Phloroglucin erfolgreich carboxyliert mit den reaktiven ionischen Fl\u00fcssigkeiten [C1C4pyr][CH3CO3] und [C2mim][HCO3], wobei eine Decarboxylierung verhindert wurde und die Selektivit\u00e4t ca. 100 % erreichte.
\n13.\tVersuche bei verschiedenen Dr\u00fccken und Konzentrationen, h\u00f6here Ums\u00e4tze durch Beaufschlagung mit superkritischem CO2 zu erzielen, f\u00fchrten sowohl in w\u00e4ssriger L\u00f6sung als auch mit ionischen Fl\u00fcssigkeiten nicht zu dem gew\u00fcnschten Ergebnis.
\n14.\tUnter Verwendung verschiedener Kapillarreaktorgr\u00f6\u00dfen von 1\/16″ (\u00e4u\u00dferer Durchmesser) mit 0,6 ml Volumen bis 1\/4″ in PEEK (8 ml) bzw. 6 mm (9 ml) in Glas wurden detaillierte Versuche zur kontinuierlichen KS-Synthese in w\u00e4ssriger KHCO3-L\u00f6sung bei Mikrowellenheizung durchgef\u00fchrt. Die erreichten Temperaturen h\u00e4ngen dabei nicht nur von der eingestrahlten Mikrowellenenergie ab, sondern auch von der Mikrowellenabsorption, die wiederum in komplexer Abh\u00e4ngigkeit zum Durchsatz, der Kapillargr\u00f6\u00dfe und -form sowie deren Lage in der Kavit\u00e4t steht. Dies trifft in unterschiedlichem Ma\u00dfe sowohl f\u00fcr die Single-Mode Mikrowelle von CEM als auch das Multimode-Ger\u00e4t von Anton Paar zu. Im Unterschied zu den Vorversuchen in einer Glasschlange von 25 ml Volumen wurden keine h\u00f6heren, aber durchaus \u00e4hnliche Ums\u00e4tze wie bei konventioneller Beheizung beobachtet.
\n15.\tAm IMM und ITUC durchgef\u00fchrte Batchversuche mit den Ausgangsstoffen f\u00fcr die vorgeschlagenen industriell interessanten Produkte f\u00fchrten sowohl in w\u00e4ssriger KHCO3-L\u00f6sung als auch in ionischen Fl\u00fcssigkeiten und mit Dimcarb zu keinem Ergebnis. Wenn \u00fcberhaupt eine L\u00f6slichkeit gegeben war, so wurde kein Umsatz zum gew\u00fcnschten Produkt gefunden. Alternative Versuche mit reaktiverem 4-Bromresorcin f\u00fchrten lediglich zur Abspaltung von Brom
\n16.\tZersetzungsversuche mit dem gew\u00fcnschten Produkt 2,4-Dihydroxybenzoes\u00e4ure zeigten auf, dass die Produktbildung gegen\u00fcber der Zersetzung insbesondere bei Temperaturen bis 200 \u00b0C und bei kurzen Reaktionszeiten im Sekundenbereich bevorzugt ist.
\n17.\tKonstruktion und Bau einer Pilotanlage, basierend auf dem Konzept eines externen Numbering-up f\u00fcr den elektrisch beheizten mikrostrukturierten Reaktors.
\n18.\tDer urspr\u00fcnglich vorgesehene Betrieb der Pilotanlage im Feldeinsatz bei Sigma-Aldrich wurde ersatzweise am IMM durchgef\u00fchrt. Es wurde der Nachweis f\u00fcr die erfolgreiche Umsetzung des Scale-up-Konzeptes gef\u00fchrt: Die mit Hilfe eines Kapillarrektors im Laborma\u00dfstab durch die Anwendung “Neuer Prozessfenster” erzielte Prozessintensivierung konnte im Wesentlichen auf den Pilotma\u00dfstab mit 12 l\/h Anlagendurchsatz und der Herstellung von 520 g\/h Produkt \u00fcbertragen werden.
\n19.\tDer Umwelteinfluss verschiedener Prozessvarianten wurde mit folgenden Ergebnissen, stellvertretend f\u00fcr alle Umweltfaktoren hier auf das Treibhauspotential bezogen, untersucht:
\n”\tDer Einsatz reaktiver ionischer Fl\u00fcssigkeiten ist \u00f6kologisch am vorteilhaftesten, wobei eine effiziente Aufarbeitung zwingend erforderlich ist, da das Umweltbelastungspotential der ionischen Fl\u00fcssigkeiten selbst sehr hoch ist.
\n”\tF\u00fcr die w\u00e4ssrige Kolbe-Schmitt-Synthese ist eine Reaktionstemperatur von 200 \u00b0C im Kapillarreaktor am vorteilhaftesten, da die hierbei erzielte hohe Produktausbeute der wesentlichste Einflussfaktor ist. Die Produktisolierung steigert erwartungsgem\u00e4\u00df das Umweltbelastungspotential.
\n”\tTrotz der Betrachtung von Dimcarb selbst als umweltfreundlicher alternative CO2-Tr\u00e4ger erh\u00f6ht sich Umweltbelastungspotential auf Grund geringer Produktausbeute signifikant durch Produktisolierung und Medienr\u00fcckf\u00fchrung
\nUntersuchungen im Sinne der Zielstellung des Projektes, aber zus\u00e4tzlich zum Arbeitsplan:
\n20.\tAls umweltfreundlicher alternative CO2-Tr\u00e4ger wurden Carbamate (Dimcarb und h\u00f6here Dialkylcarb -Derivate wie Diethylcarb, Di-isopropyl-carb und Ethanolcarb) unter erh\u00f6htem Druck und Temperatur in der Mikrowelle erfolgreich eingesetzt (Batchversuche), allerdings ohne Verbesserung gegen\u00fcber bisherigen Ans\u00e4tzen (Ausbeute < 40%) und mit unterschiedlich stark ausgepr\u00e4gter Selektivit\u00e4t zu 2,4-DHBA. \n21.\tVersuch, als weiteres neues Prozessfenster die Umsetzung von Resorcin mit Alkalihydrogencarbonaten solventfrei (mechanochemisch bzw. in Schmelze) durchzuf\u00fchren, blieb ergebnislos.\n22.\tAls Alternative zu den ergebnislos verlaufenen Versuchen mit den vorgeschlagenen industriell interessanten Produkten wie Diaminobenzolen wurde die \u00dcbertragung der mit Resorcin gewonnenen Ergebnisse auf die Synthese von Para-Aminosalicyls\u00e4ure (PAS) aus 3-Aminophenol untersucht. Diese Reaktion profitiert zwar ebenso vom Einsatz intensivierter Prozessbedingungen, ist aber deutlich langsamer als die Kolbe-Schmitt-Synthese mit Resorcin.\n23.\tAngeregt durch die erfolgreichen Batchversuche am ITUC mit Phloroglucin wurden am IMM Versuche durchgef\u00fchrt zur Carboxylierung von Phloroglucin in der kontinuierlich betriebenen Anlage (Kapillarreaktor), aber in h\u00f6herer Konzentration als bei fr\u00fcheren Versuchen (Hessel et al., Chem. Eng. Technol. 2007, 30, No. 3, 355-362). Dazu musste zur Erh\u00f6hung der L\u00f6slichkeit der Vorratsbeh\u00e4lters auf ca. 80 \u00b0C temperiert werden, wodurch bereits im Edukt \u00fcber 90 % Umsatz erzielt wurden. Daher bringt die kontinuierliche Synthese bei h\u00f6herer Temperatur hier keine Vorteile.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nVortr\u00e4ge und Poster\n1.\tVortrag von U. Krtschil (IMM) auf 10th International Conference on Microreaction Technology, \nNew Orleans, USA (06.04.-10.04.2008)\n2.\tVortr\u00e4ge von Dr. A. Stark (ITUC) und U. Krtschil (IMM) auf 1. SynTOP-Konferenz in Potsdam \n(11.06.-13.06.2008)\n3.\tPlenarvortrag von V. Hessel (IMM) Micro Process Engineering for Fine Chemicals and Fuel Processing auf Sixth International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels, Darmstadt (23.06.-25.06.2008)\n4.\tPlenarvortrag von V. Hessel Sustainability through Green Processing - Novel Process Windows intensify Micro Processing and Applications in Catalysis auf 5th International Conference on Environment Catalysis, Belfast, UK (31.08.-03.09.2008)\n5.\tVortrag von V. Hessel Sustainability through Green Processing - Novel Process Windows intensify Micro Processing in Fine Chemistry and Fuel Processing auf The Siena Conference on Product and Process Optimization, Certosa di Pontignano, Siena, Italien (05.10.-08.10.2008)\n6.\tPoster von S. H\u00fcbschmann (ITUC) auf Green Chemistry Symposium in M\u00fcnchen (13.10.-16.10.2008)\n7.\tPlenarvortrag von V. Hessel auf dem Indo-German Workshop on Microreaction Technology, Pune \/ Indien (04.03. - 05.03.2009).\n8.\tV. Hessel Mitorganisator und eingeladener Hauptredner auf dem CPAC Satellite Workshop 2009, Micro-Reactors and Micro-Analytical Workshop, Rom, Italien (i.V. gehalten durch J. Sch\u00fcrer (IMM)) (23.03. - 25.03.2009).\n9.\tHauptvortrag von V. Hessel auf Konferenz Advances in Process Analytics and Control Technology (APACT) 09, Glasgow \/ UK (05.05. - 07.05.2009).\n10.\tVortrag von V. Hessel auf GDCh-Kolloquium Technische Universit\u00e4t Darmstadt (30.06.2009).\n11.\tHauptvortrag von V. Hessel auf dem International Symposium on Advanced Control of Chemical Processes (ADCHEM 2009), Ko\u00e7 University, Istanbul, T\u00fcrkei (12.07. - 15.07.2009).\n12.\tV. Hessel Mitorganisator und Hauptredner auf \u00f6ffentlichem DBU-Workshop zu neuen Prozess-fenstern, Osnabr\u00fcck (10.12.2009)\n13.\tVortrag von U. Krtschil auf \u00f6ffentlichem DBU-Workshop zu neuen Prozessfenstern, Osnabr\u00fcck (10.12.2009)\n14.\tVortr\u00e4ge von V. Hessel bei Evonik-Goldschmidt \/ Essen und Bayer Technology Services \/ Leverkusen (2009) Vortr\u00e4ge auf 11th International Conference on Microreaction Technology (IMRET 11), Kyoto, Japan, (08.03.-10.03.2010):\n\tU. Krtschil, V. Hessel, P. Loeb, D. Reinhard, S. Huebschmann, D. Kralisch, A. Stark: Combining Tailor-made Microdevices with Microwave Heating Methods and Reactive Ionic Liquids for Maximizing Process Intensification\n\tS. Huebschmann, D. Kralisch: Development of Environmentally Benign Chemical Processes in Microstructured Reactors by Accompanying (Simplified) Life Cycle Assessment\n15.\tVortrag von S. H\u00fcbschmann Deliberated green process design in microstructured reactors by accompanying (simplified) life cycle assessment auf 14th Annual Green Chemistry & Engineering Conference, Washington (DC), 21.-23.06.2010\n16.\tVortr\u00e4ge und Poster auf derProcessNet Jahrestagung 2010, Aachen, (21.-23. 09. 2010):\n\tVortrag von A. Stark: Dimcarb als Reaktivl\u00f6sungsmittel in der Kolbe-Schmitt Synthese\n\tVortrag von D. Kralisch: Entwicklung nachhaltiger chemischer Prozesse - vom Konzept zur Umsetzung\n\tPoster von U. Krtschil: Prozessintensivierung der Kolbe-Schmitt-Synthese unter Nutzung neuer Prozessfenster\n17.\tVortrag von U. Krtschil Novel Process Windows and superheated processing at model reactions auf 241st ACS National Meeting, Anaheim, USA, (27.-31.03.2011)\n18.\tVortrag von D. Kralisch Novel Process Windows and superheated processing: Towards Sustainable Chemistry auf 241st ACS National Meeting, Anaheim, USA, (27.-31.03.2011)\n19.\tVortrag von U. Krtschil Process Intensification of the Kolbe-Schmitt synthesis enabled by Novel Process Windows and microstructured reactors auf der 3rd European Process Intensification Conference (EPIC), Manchester, UK, (20.-23.06.2011)\n\n\nVer\u00f6ffentlichungen\n20.\tGemeinsamer Titelartikel von IMM und ITUC Sustainability through green processing - novel process windows intensify micro and milli process technologies in Energy Environ. Sci., 2008, 1, 467- 478\n21.\tFachartikel von F. Benaskar, V. Hessel, U. Krtschil, P. L\u00f6b, A. Stark: Intensification of the Capillary-Based Kolbe-Schmitt Synthesis from Resorcinol by Reactive Ionic Liquids, Microwave Heating, or a Combination Thereof, Organic Process Research & Development 2009, 13, 970-982.\n22.\tDrei Beitr\u00e4ge mit Bezug zu dem Projekt im Sonderheft der Chemical Engineering & Technology f\u00fcr November 2009 zu Novel Process Windows (Gasteditor V. Hessel):\n\tU. Krtschil, V. Hessel, D. Reinhard, A. Stark: Flow chemistry of the Kolbe-Schmitt Synthesis from resorcinol - process intensification by alternative solvents, new reagents and advanced reactor engineering, Chem. Eng. Technol. 2009, 32 (11), 1774-1789.\n\tS. Huebschmann, D. Kralisch, V. Hessel, U. Krtschil, C. Kompter: Environmentally Benign Microreaction Process Design by Accompanying (Simplified) Life Cycle Assessment, Chem. Eng. \nTechnol. 2009, 32 (11), 1757-1765.\n\tA. Stark, S. Huebschmann, M. Sellin, D. Kralisch, R. Trotzki, B. Ondruschka: Microwave-Assisted Kolbe-Schmitt Synthesis Using Ionic Liquids or Dimcarb as Reactive Solvents, \nChem. Eng. Technol. 2009, 32 (11), 1730-1738.\n23.\tU. Krtschil, V. Hessel, P. L\u00f6b, D. Reinhard, S. H\u00fcbschmann, D. Kralisch: Tailor-made microdevices for maximizing process intensification and productivity through advanced heating, Chem. Eng. J. 167 2011, 510-518.\n\n\nFazit\n\nPositive Ergebnisse bez\u00fcglich weiterer Prozessintensivierung, z.B. Steigerung der Raum-Zeit-Ausbeute; Verfolgung weiterer Ans\u00e4tze \n\tMit HCO3?-haltigen reaktiven ionischen Fl\u00fcssigkeiten werden die mit Abstand h\u00f6chsten Ausbeuten erzielt, wobei diese Prozessvariante bei entsprechender effizienter Aufarbeitung auch \u00f6kologisch am vorteilhaftesten ist.\n\tUntersuchungen zu Kosten und Umwelteinfl\u00fcssen der verschiedenen Intensivierungsans\u00e4tze zeigten Potenziale und Aufgaben auf wie Erfordernis einer effizienten Recycling-Strategie bei ionischen Fl\u00fcssigkeiten sowie verlustarmer Mikrowellennutzung.\n\tBeim kontinuierlichen Betrieb von Kapillarreaktoren wurden \u00e4hnliche Ergebnisse wie bei der \u00d6lbadheizung erzielt. Die geringe Mikrowellenabsorption bei 1\/16-Kapillaren f\u00fchrte zu Entwicklung und Bau eines kompakten mikrostrukturierten Reaktors f\u00fcr kontinuierliche Mikrowellenheizung, dessen Material PEEK sich jedoch \u00fcberraschenderweise als f\u00fcr diese Betriebsweise nicht geeignet erwies.\n\tMangels L\u00f6slichkeit und Reaktivit\u00e4t konnten die ausgew\u00e4hlten, als industriell interessant betrachteten Produkte nicht auf diesem Weg hergestellt werden. Alternativ wurde der entwickelte Prozess auf die Herstellung von Paraaminosalicyls\u00e4ure \u00fcbertragen.\n\tDie im Kapillarreaktor nachgewiesene \u00dcberlegenheit von Mikrostrukturen und kurzen Verweilzeiten wurde genutzt bei der Konstruktion eines direkt beheizten, mikrostrukturierten Reaktors mit jedoch zehnfacher Kapazit\u00e4t gegen\u00fcber der 1\/16-Kapillare. Eine weitere Kapazit\u00e4tssteigerung um ca. eine Gr\u00f6\u00dfenordnung ist durch externes Numbering-up m\u00f6glich und wurde experimentell nachgewiesen beim Betrieb der Pilotanlage mit drei parallel geschalteten Reaktoren dieser Bauart.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Die Zielsetzung des Vorhabens ist, eine Prozessintensivierung der Kolbe-Schmitt-Synthese unter Nutzung neuer Prozessfenster zu erzielen. Solche neuen Prozessfenster sind u.a. die Anwendung von stark erh\u00f6hten Temperaturen und\/oder Dr\u00fccken, h\u00f6heren Konzentrationen der Reaktanten durch alternative L\u00f6sungsmittel sowie neuen Synthesewegen. Voraussetzung f\u00fcr die Nutzung dieser neuen Prozessfenster sind innovative apparatetechnische L\u00f6sungen wie […]<\/p>\n","protected":false},"author":0,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[47,66,52,53],"class_list":["post-24691","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-klimaschutz","tag-rheinland-pfalz","tag-umweltforschung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"25715\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"A-25715.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"263.080,00","dbu_projektdatenbank_firma":"Institut f\u00fcr Mikrotechnik Mainz GmbH","dbu_projektdatenbank_strasse":"Carl-Zeiss-Str. 18 - 20","dbu_projektdatenbank_plz_str":"55129","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Mainz","dbu_projektdatenbank_p_von":"2008-01-01 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2011-04-30 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"3 Jahre und 4 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"0 61 31\/9 90-4 50","dbu_projektdatenbank_inet":"www.imm-mainz.de","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Rheinland-Pfalz","dbu_projektdatenbank_foerderber":"121","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"DBU-Abschlussbericht-AZ-25715.pdf","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/24691","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/24691\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":37694,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/24691\/revisions\/37694"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=24691"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=24691"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=24691"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}