Technische Methanolsynthese im Versuchsstand: Heterogene Katalyse bei der Herstellung von Methanol

Methanol ist eine der wichtigsten Grundstoffe der chemischen Industrie und besitzt auch als Treibstoff und Treibstoffzusatz großes Potential. Alleine im Jahr 2008 wurden 44 Millionen Tonnen Methanol produziert. Angesichts dieser enormen Bedeutung besitzen selbst geringfügige Verbesserungen des Produktionsprozesses erhebliches Potential. Sowohl ökonomisch als auch ökologisch lassen sich durch Verbesserungen der Katalysatoren erhebliche Vorteile erzielen. Um die bestehenden Katalysatoren weiter zu verbessern ist jedoch eine genaue Untersuchung bestehender und neuer Katalysatoren bezüglich Aktivität und Selektivität nötig.

In einer Miniaturanlage wurden im Rahmen dieser Untersuchungen die Oberflächen der Katalysatoren vermessen. Anders als bei klassischen Adsorptionsmessungen wurde jedoch nicht die gesamte Oberfläche erfasst, sondern nur die tatsächlich katalytisch-aktive Kupferoberfläche. Die nicht reduzierten Teile des Mehrkomponentenkatalysatorsystems wurden dabei nicht erfasst, da sie keinen Beitrag auf die katalytische Aktivität haben.

Neben der anfänglichen Kupferoberfläche nach der Kalzinierung und Reduzierung des Katalysators wurde der Einfluss von Methanolsynthese unter technischen Bedingungen auf die Oberfläche untersucht. Mit verschiedenen Methoden und Fällungsreagenzien hergestellte Katalysatoren wurden so analysiert. Dabei wurde sowohl die Entwicklung der freien Kupferoberfläche als auch der katalytischen Aktivität im untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wurde nicht nur die Abnahme der Oberfläche im Laufe einer technischen Methanolsynthese beobachtet, sondern für einzelne Katalysatoren bemerkenswerte, gegenläufige Effekte während der ersten Stunden im Synthesegasstrom.