Reaktionskinetik der heterogen-katalysierten Hydrierung und Ringöffnung aromatischer Kohlenwasserstoffe und der Hydrierung von Rapsöl Buchkatalog

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit zwei verschiedenen neuen Wegen zur Herstellung von Dieselkraftstoffen. Zum einen wurde dazu Rohbenzin (Naphtha) als Ausgangstoff verwendet, um einen leichtsiedenden Dieselkraftstoff herzustellen, der im Bereich der HCCI-Motorkonzepte (HCCI = Homogeneous Charge Compression Ignition) verwendet werden kann. Rohbenzin enthält typischerweise einen sehr geringen Anteil an Aromaten und besteht hauptsächlich aus Naphthenen sowie linearen und verzweigten Paraffinen. Während Aromaten und Naphthene niedrige Cetanzahlen (= Maß für die Zündwilligkeit eines Kraftstoffes) aufweisen und daher kaum in Dieselkraftstoff vorkommen sollten, haben Paraffine hohe Cetanzahlen. Allerdings nimmt bei den Paraffinen mit zunehmendem Verzweigungsgrad und sinkender Kettenlänge die Cetanzahl ab. In der vorliegenden Arbeit wurde geprüft, ob durch die Hydrierung der Aromaten und die hydrierende Ringöffnung der Naphthene zu Paraffinen (möglichst linear) ein Rohbenzin mit einer Ausgangscetanzahl von ca. 30 auf eine Cetanzahl von etwa 45 gebracht werden kann. Des Weiteren wurde die Hydrierung von Rapsöl zur Herstellung von konventionellem Dieselöl untersucht. Die Hydrierung von Pflanzenölen und anderen biogenen Einsatzstoffen wie Tallöl oder tierischen Fetten ist interessant im Hinblick auf die Erfüllung der seit 2007 in Deutschland gesetzlich vorgeschriebenen Biokraftstoffquote. Bisher wird der geforderte Anteil an biogenem Dieselöl durch die Zumischung von Biodiesel (Fettsäuremethylester) zu konventionellem Dieselkraftstoff erfüllt. Biodiesel kann jedoch aufgrund seiner chemischen Struktur (Sauerstoffgruppen) und physikalischen Eigenschaften (höhere Viskosität als konventionelles Dieselöl) nur zu einem niedrigen Anteil beigemischt werden, ohne dass es Nachrüstungen an den Motoren bedarf. Bei der Hydrierung von Pflanzenölen entstehen vor allem Paraffine, die sich chemisch nicht von erdölstämmigem Dieselöl unterscheiden und somit unbegrenzt beigemischt werden können. Zudem kann Pflanzenöl gemeinsam mit Mineralölströmen (z.B. Gasöl) in bereits bestehenden HDS-Anlagen (HDS: Hydrodesulphurization) hydriert werden (Co- Processing). Wichtig ist dabei jedoch, dass durch die Zugabe von Rapsöl in Raffinerien die bisherigen Prozessbedingungen (Temperatur, Verweilzeit, Intervalle des Katalysatorwechsels oder der -regeneration) möglichst nicht geändert werden müssen. In der hier vorliegenden Arbeit sollte daher auch die gemeinsame Hydrierung von Pflanzenöl und Gasöl unter typischen HDS-Bedingungen untersucht werden.