In dem von der Technischen Universität Berlin koordinierten Sonderforschungsbereich/Transregio 63 (Sprecher: Prof. Dr.-Ing. M. Kraume, TU Berlin) werden seit 2009 an inzwischen 7 Standorten in insgesamt 14 Teilprojekten integrierte chemische Prozesse in flüssigen Mehrphasensystemen untersucht, wie sie zum Beispiel bei der Herstellung von Zwischenprodukten der Kunststoff- und Waschmittelproduktion auftreten. Es wird nicht allein der katalytische Reaktionsschritt, sondern der gesamte Prozess vom Rohstoff bis zum Reinprodukt behandelt. 

Ziel ist die Konzeption ressourceneffizienter Prozesse bei erheblich verkürzten Entwicklungszeiten. Mit Blick auf diese integrierte Prozessbetrachtung werden neue Methoden zur zielgerichteten Ermittlung der kinetischen und thermodynamischen Grunddaten, zur optimalen Gestaltung der verfahrenstechnischen Grundoperationen für Reaktion und Stofftrennung sowie zur beschleunigten Prozessentwicklung und -optimierung erarbeitet. Mit den entwickelten Methoden und Werkzeugen soll das Tor für die technische Realisierung einer neuen Klasse chemischer Produktionsprozesse zum Beispiel auf Basis nachwachsender Rohstoffe geöffnet werden. 

Teilprojekt B6: Design von Pickering-Emulsionen zur Auftrennung von Produkten unterschiedlicher Polarität

Ziel des TP B6 für die 3. Förderperiode des SFB/TR63 war es, Trenn- und Schaltalternativen für Pickering-Emulsionen (PE) in Flüssig/flüssig (L/L)-Reaktionen bei erforderlicher Ausschleusung von polaren Komponenten zu erarbeiten und zu evaluieren. In Kooperation mit Prof. R. von Klitzing (TU Darmstadt) wurden hierfür PE hinsichtlich eines hohen Reaktionsumsatzes der darin durchgeführten reduktiven Aminierung von Aldehyden sowie einer guten Abtrennbarkeit des Katalysators optimiert. Die in der 2. FP erarbeiteten Formulierungs- und Ultrafiltrationskonzepte für die Hydroformylierung von Dodecen sollten dafür angepasst und um neue Konzepte erweitert werden. Neben der Untersuchung des Einflusses der Betriebsparameter auf die Permeabilität der Filtrationsdeckschicht sollte das Verständnis der Ultrafiltration von PE durch direkte Beobachtung der Deckschicht als neue Methode vertieft wrden. Dies ist für eine mechanistisch basierte Modellierung und die Aufklärung des überproportionalen Permeabilitätsverhaltens erforderlich. Gegenüber der Hydroformylierung aus der 2. FP war die neue Herausforderung, das bei der Aminierung entstehende Wasser auszuschleusen. Verschiedene Strategien zur Wasserausschleusung sollten erarbeitet werden, zum Beispiel sollte der katalysierte Reaktionsschritt vom wasserbildenden Schritt getrennt werden. In einer späteren Projektphase sollte die PE durch einen äußeren Stimulus kontrolliert destabilisiert und nachfolgend reversibel stabilisiert werden. Um einem schrittweisen Verlust des Katalysators bei der Wasserausschleusung entgegenzuwirken, wurde als Strategie unter anderem die feste Anbindung des Katalysators an die emulsionsstabilisierenden Partikel (beispielsweise Polymer-Gelpartikel) verfolgt. Zusätzlich sollte für die MLS zur Rückführung von Tensid und Katalysator in den Reaktor eine Ultrafiltration (micellar enhanced ultrafiltration, MEUF) der zuvor im Dekanter abgetrennten Wasserphase entwickelt werden. In einer späteren Phase wird die MEUF dann in die Miniplant an der TU Berlin integriert. Die Arbeiten an der HTW Berlin umfassten hauptsächlich die Untersuchung der Membranfiltration verschiedenster PE, deren Charakterisierung (Tropfengrößenverteilungen und Rheologie) und die Erarbeitung von Fließbildoptionen.

• Prof. Dr.-Ing. habil. Anja Drews (Projektleitung)

• M.Sc. Maresa Kempin (Projektmitarbeiter_in)
• Dipl.-Ing. Tina Skale (Projektmitarbeiter_in)

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

• HS Anhalt
• KIT
• TU Berlin
• TU Darmstadt
• TU Dortmund
• OvGU Magdeburg

Sonderforschungsbereich/Transregio

http://www.inprompt.tu-berlin.de/