Deducing kinetic constants for the hydrodechlorination of 4-chlorophenol using high adsorption capacity catalysts

Employing high surface area supports for catalytic hydrodechlorination can result in pronounced adsorption of reactants, intermediates and products. The influence of these sorption processes on the activity and selectivity upon 4-chlorophenol (4-CP) hydrodechlorination in aqueous solution has been studied using four commercial Pd/Al2O3 and Pd/AC catalysts at ambient pressure within the temperature range of 20-40°C ([4-CP]0=0.78-2.90mmolL-1, [catalyst]=1gL-1, 50NmLH2min-1). The adsorption capacity of the catalysts was independently evaluated. The Al2O3-based catalyst did not show any significant adsorption of those species whereas the activated carbon materials presented in all cases high uptakes (e.g. up to 2.4mmol4-CPgcat -1). In order to deduce true kinetic constants also for these catalysts, a kinetic model was developed, which accounts for the consecutive reaction and sorption processes in parallel. This expanded model resulted in a reasonable fit, can thus be used for comparison of different catalysts regardless their sorption capacity and allows predicting successfully the selectivity to the reaction productsThe authors gratefully acknowledge the funding of the German Research Council (DFG), which within the framework of its “Excellence Initiative” supports the Cluster of Excellence “Engineering of Advanced Materials” (www.eam.fau.de) at the University of Erlangen-Nurember

Verbesserter Betrieb von Simulated Moving Bed-Prozessen durch zyklische Modulation der Feedkonzentration

In diesem Beitrag wird eine neue Betriebsweise für SMB Prozesse vorgestellt. Durch eine zyklische Variation der Feedkonzentration (ModiCon) während des Schaltintervalls kann die Produktivität signifikant gesteigert und der spezifische Lösemittelverbrauch wesentlich verringert werden. Copyright © 2003 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim [accessed 2013 November 29th

Separation of Enantiomers by a Process Combination of Chromatography and Crystallisation

Eine der grundlegenden Aufgabenstellungen in der Verfahrenstechnik ist die Entwicklung effizienter Trennverfahren. Ein innovativer, wenn auch bislang kaum systematisch untersuchter Ansatz ist hierbei die zielgerichtete Verschaltung von Trennverfahren unterschiedlichen Typs auf der Fließbildebene. Gegenstand dieser Arbeit ist eine solche Verfahrenskombination zur Trennung von Enantiomeren. Eine geeignete und etablierte Technologie für dieses ebenso relevante wie schwierige Trennproblem stellt die Chromatographie mit simuliertem Gegenstrom (SMB-Chromatographie) dar. Allerdings wird die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens in der Regel durch hohe Reinheitsanforderungen beschränkt. Ein weiteres Verfahren zur Gewinnung eines reinen Enantiomers ist die selektive Kristallisation. Allerdings ist zu ihrer Anwendung eine gewisse Anreicherung in Bezug auf das zu gewinnende Enantiomer notwendig. Eine Verschaltung von SMB-Chromatographie und enantioselektiver Kristallsation erlaubt es, die limitierenden hohen Reinheitsanforderungen an den SMB-Prozess zu senken, was eine signifikante Verbesserung der Effizienz des Gesamtprozesses ermöglicht. In dieser Arbeit wird diese Prozesskombination erstmals systematisch und umfassend untersucht. Im Mittelpunkt stehen dabei das Verständnis und die grundlegende Auslegung dieses Prozesses, sowie die Bewertung seines Potentials. Um mögliche Vorteile wie auch Limitierungen herauszuarbeiten, werden zunächst die beiden einzelnen Verfahren untersucht. Von besonderem Interesse ist hierbei der Einfluss der beteiligten thermodynamischen Gleichgewichte auf die Leistungsfähigkeit beider Prozesse. Hierzu werden verschiedene Stoffsysteme anhand experimenteller Daten betrachtet. Die Ergebnisse einer parametrischen Studie zum SMB-Verfahren verdeutlichen, dass die Senkung der Reinheitsanforderungen eine signifikante Steigerung des Durchsatzes von SMB-Prozessen bei gleichzeitiger Senkung des Lösemittelbedarfs ermöglicht. Um die sich hieraus ergebenden Möglichkeiten vollständig nutzen zu können, ist jedoch die Anwendung einer entsprechend angepassten Auslegungsmethodik notwendig. Ausgehend von einem Ansatz zur Beschreibung ternärer Löslichkeitsgleichgewichte wird eine ähnliche Studie zur enantioselektiven Kristallisation durchgeführt. Die Ergebnisse belegen dabei die herausragende Bedeutung der spezifischen Eigenschaften des Löslichkeitsgleichgewichts für die erzielbare Ausbeute und die Auslegung dieses Prozesses. Unter Einbeziehung der Ergebnisse dieser Untersuchungen wird abschließend die Verfahrenskombination insgesamt untersucht. Auf der Basis eines Ansatzes zur effizienten Massenbilanzierung in Netzewrken verschalteter Trennprozesse wird hierfür eine Shortcut-Methode entwickelt, welche auch auf andere Prozesskombinationen übertragbar ist. Die mit dieser Methode erzielten Ergebnisse für verschiedene Prozessalternativen und unterschiedliche Stoffsysteme belegen eindrucksvoll das Potential einer Kombination aus SMB-Chromatographie und selektiver Kristallisation bezüglich der Effizienzsteigerung präparativer Enantiomerentrennungen