Hydroisomerisierung von n-Alkanen bei tiefen Temperaturen

Da Erölfraktionen einen beträchtlichen Teil an n-Alkanen enthalten, werden diese zu iso-Alkanen isomerisiert um die (i) Oktanzahl von Benzin zu erhöhen, und die (ii) Tieftemperatureigenschaften von Diesel und Flugbenzinen zu verbessern. Bei diesem Prozeß bleibt die Kohlenstoffzahl unverändert und es werden keine Aromaten gebildet, deren Konzentration durch gesetzliche Vorschriften begrenzt ist. In den nächsten Jahren werden weitere Anforderungen, wie neue Grenzwerte für den Ausstoß von Kohlenwasserstoffen (Aromaten und leicht flüchtigen Alkanen), Stickoxiden, Schwefelverbindungen und Rußpartikeln an die Qualität von Benzin und Diesel gestellt werden. Hochoktaniges Benzin, das diesen Umweltanforderungen entspricht, besteht aus hochverzweigten Alkanen und (möglicherweise) aus sauerstoffhaltigen Verbindungen, wie Ether, z.B. Methyl-tert.-Butylether (MTBE), deren Zusatz aber auch schon in Diskussion steht. Daher wird der Bedarf an verzweigten Alkanen, welche entweder durch Alkylierung von iso-Butan mit Butenen oder durch Isomerisierung von n-Alkanen hergestellt werden, stark steigen. Für beide Reaktionen werden verbesserte oder neue Katalysatoren gebraucht. Für die Isomerisierung werden bifunktionelle Katalysatoren eingesetzt. Diese weisen zwei Funktionen auf, (i) eine saure, für die Isomerisierung und Kracken, und (ii) eine metallische Funktion, an der Hydrierung und Dehydrierung stattfindet. Die Isomerisierung ist durch das chemische Gleichgewicht limitiert, wobei die Bildung von iso-Alkanen bei tiefen Temperaturen bevorzugt ist. Daher sollen Katalysatoren mit stark sauren Zentren, die bei geringen Temperaturen (unter 200C) die Isomerisierung ermöglichen, eingesetzt werden. Weiters soll ein möglichst effizienter Massentransport der Zwischenprodukte von den metallischen zu den sauren Zentren und umgekehrt ermöglicht werden. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes sollen Pt und/oder übergangsmetallhaltige (z.B. Ni) Katalysatoren, die aus sulfatisiertem Zirkonoxid und einem Zeolith, oder einem mesoporösen Stoff und aus zwei Zeolithen mit unterschiedlichen Porendimensionen bestehen, für die Isomerisierung eingesetzt werden. Von dieser Kombination von metallhaltigen Katalysatoren erwarten wir: - Einführung von katalytischen Funktionen, welche den Umsatz als auch die Selektivität für die Isomerisierung erhöhen, und - einen besseren Stofftransport, besonders für größere Produktmoleküle, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Isomerisierungsselektivität führen sollte.