Einfluss von N- und O-haltigen Heteroatomen auf die kontinuierliche Entschwefelung von Schwerölen und flüssigen Kraftstoffen durch katalytische Oxidation organischer Verbindungen mit Hilfe wässriger Polyoxometallat-Lösungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jakob Albert; Professor Dr.-Ing. Andreas Jess
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Technische Chemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265880028

Aufbauend auf unseren erfolgreichen Voruntersuchungen zur extraktiv-oxidativen Entschwefelung flüssiger Kraftstoffe mit in-situ Produktabtrennung (ECODS) ist es das übergeordnete Ziel der Fortsetzungsprojektes, die bisher entwickelte Technologie auf die Abtrennung weiterer Heteroatome aus Kraftstoffen auszudehnen und deren Einfluss auf die Entschwefelung grund-legend zu verstehen. Im Hinblick auf eine technische Umsetzung des neuentwickelten Verfahrens soll ferner eine räumliche Trennung beider Reaktionsschritte (Substrat-Oxidation durch Sauerstoff, Beladung der wässrigen Katalysator-Lösung mit Sauerstoff) in einem kontinuierlichen Prozess erfolgen. Im vorangegangenen, sehr erfolgreichen Projekt konnte ein effizientes System zur oxidativ-extraktiven Entschwefelung (wässrige HPA-5 Lösung) als Alternative zum industriell bisher üblichen Verfahren der heterogen-katalysierten hydrierenden Entschwefelung gefunden werden. Vorteil unseres Systems ist die Tatsache, dass sämtliche Entschwefelungsprodukte (Schwefelsäure, Sulfonsäuren, Carbonsäuren) aus der organischen in die wässrige Phase in-situ extrahiert werden. Dies konnte sowohl für Modellöle als auch für Realöle gezeigt werden.Wesentlich für den Fortsetzungsantrag ist, dass unser neuentwickeltes Reaktionssystem (wässrige HPA-5 Lösung) zur in-situ Entschwefelung von flüssigen Kraftstoffen das Potential bietet, sowohl aromatische als auch aliphatische Systeme effizient zu entschwefeln. Durch eine Akkumulation an Zersetzungsprodukten in der wässrigen Phase wurde jedoch eine Inhibierung des Katalysatorsystems festgestellt. Dies konnte durch die Zugabe von Oxalsäure umgangen werden. Ausgehend von diesen vielversprechenden Ergebnissen sind weiterführende Untersuchungen (wie im Fortsetzungsantrag geplant) im Hinblick auf den Einfluss N- und O-haltiger Komponenten in Kraftstoffen auf die Entschwefelung notwendig. So könnten bspw. N-haltige Kraftstoffkomponenten wie Indole oder Quinoline einen ähnlich aktivierenden Effekt auf unser Katalysatorsystem entfalten, was maßgeblich zur technischen Umsetzung unseres Konzeptes beitragen könnte. Im Fortsetzungsantrag soll daher grundlegend der Einfluss verschiedener N- und O-haltiger Komponenten auf die oxidativ-extraktive Entschwefelung von flüssigen Kraftstoffen untersucht werden. Hierfür soll anhand geeigneter Modellsubstanzen der Einfluss z.B. der Entstickung auf die Entschwefelung untersucht und verstanden werden. Dieser Ansatz bietet das Potential, unsere neuentwickelte Technologie zur Entschwefelung weiter zu verbessern und im Idealfall mit der Entfernung weiterer Heteroatome aus flüssigen Kraftstoffen zu kombinieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen