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Chemie

Chemie
Edelmetallverbindungen für die Katalyse in der chemischen Industrie
Die meisten chemischen wie energietechnischen Industrieprozesse basieren heute auf dem Einsatz von Katalysatoren. Darunter versteht man im weiteren Sinne Produkte oder Hilfsmittel, die eine Reaktion „beschleunigen“ und damit teilweise überhaupt erst ermöglichen, ohne dabei selbst „verbraucht“ zu werden.


Solche Reaktionen finden sich vornehmlich in der chemischen und pharmazeutischen Synthese. Aber auch die Reinigung von Abgasen aus stationären Anlagen (Blockheizkraftwerke) oder – am geläufigsten – im Automobilsektor , zählt zu den wichtigsten Anwendungsgebieten von Katalysatoren. Letztendlich handelt es sich in allen Fällen um chemische Reaktionen.
Technische Katalysatoren unterteilt man in Homogenkatalysatoren und Heterogenkatalysatoren: letztere sind Feststoffe, lösen sich nicht im Reaktionsmedium und bilden daher stets ein Mehrphasensystem.
Mehr zu unseren Homogenkatalysatoren finden Sie hier .
Innerhalb der Heterogenkatalysatoren spielen Trägerkatalysatoren eine Hauptrolle. Dabei wird die katalytisch aktive Substanz meist als wässrige oder alkoholische Lösung auf ein im Prozess mehr oder minder inertes Material aufgebracht: eben dem „Träger“.
Dieser besteht je nach Anforderung aus Aktivkohle, Aluminiumoxiden, Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Zeolithen usw. in unterschiedlichen Formen (Ringe, Kugeln, Strangpresslinge, Pulver, Formkörper etc.). Die chemische Reaktion der gasförmigen oder flüssigen Reaktanden (Edukte) findet dabei an der mit dem eigentlichen Katalysator imprägnierten Trägeroberfläche statt.
Auf Grund ihrer Aktivität und Selektivität spielen dabei vornehmlich die Platingruppenmetalle Platin, Palladium, Rhodium, Iridium, Ruthenium, aber auch die Elemente Gold, Silber und Rhenium eine herausragende Rolle.
Unsere Business Unit Chemical Products fertigt als Kerngeschäft geeignete Verbindungen und Lösungen zur Beschichtung solcher Katalysatorträger:
Platin (Pt)
findet breite Anwendung im sog. Reforming der Petrochemie („Platforming“). Darunter versteht man die Veredelung von Rohölfraktionen zur Erhöhung der Octanzahl. Hierbei werden insbesondere (Cyclo-)Alkane in klopffestere aromatische Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Als Cokatalysatoren werden Rhenium („Rheniforming“), Iridium oder Zinn eingesetzt.

Einige petrochemische Isomerisierungs- und Crackprozesse (z. B. die Bildung verzweigter Alkane aus n-Alkanen, das FCC-Verfahren, Entwachsen, die Synthese von para-Xylol aus meta- und ortho-Xylol, die Isobutensynthese zur Herstellung des Additivs Methyl-tert.-butylether „MTBE“) sowie bestimmte Oxidationen (z. B. die Dehydrierung von Alkanen und Alkenen) laufen ebenfalls auf Basis von Pt-Trägerkatalysatoren. Auch umgekehrte Reaktionen, z. B. die Reduktion von Benzol zu Cyclohexan, sind möglich.

Platin ist auch katalytisch aktiv für Hydrierungen zur Reduktion funktioneller Gruppen wie C=C, C=O, C=N ohne Hydrogenolyse bzw. von Nitroaromaten zu Anilinderivaten. Ein spezifischer Prozess ist die reduktive Herstellung von Hydroxylamin (NH2OH) aus NO am Pt-Kontakt.



Für GTL-Katalysatoren („Gas-to-Liquid“) kann Pt als Cokatalysator eingesetzt werden.



Pt-Katalysatoren dienen ferner der Beseitigung von Nebenprodukten wie z. B. Kohlenmonoxid (CO) in Feingasen (z. B. hochreinem Wasserstoff).

Pt-haltige Beschichtungschemikalien von Heraeus sind z. B.:

• Dihydrogen-hexachloroplatinat(IV)-Hydrat, H2[PtCl6]•nH2O („CPA“)
• Platin(II)-nitrat, Pt(NO3)2
• cis-Diammindinitritoplatin(II)-Lösung, cis-[Pt(NO2)2(NH3)2]
• Tetraamminplatin(II)-chlorid-Hydrat, [Pt(NH3)4]Cl2•nH2O
• Tetraamminplatin(II)-hydrogencarbonat, [Pt(NH3)4](HCO3)2
• Tetraamminplatin(II)-hydroxid-Lösung, [Pt(NH3)4](OH)2
• Tetraamminplatin(II)-nitrat-Lösung, [Pt(NH3)4](NO3)2
• Platinsulfit-Lösung
• 2-Hydroxyethylammonium-hexahydroxoplatinat(IV)-Lösung „Pt EA“
Palladium (Pd)
ist etabliertes Katalysatormetall zur Herstellung vieler Basischemikalien, z. B. von monomerem Vinylacetat („VINA“), Wasserstoffperoxid (H2O2), Methyl-iso-butylketon („MIBK“) oder hochreiner Terephtalsäure („pTA“).

Daneben spielt Pd die entscheidende Rolle in der Petrochemie bei Selektivhydrierungen von Beiprodukten der Naphtapyrolyse (Diene zu Monoenen sowie Alkine zu Alkenen). Es ist wohl das mengenmäßig bedeutendste Edelmetall für chemische Hydrierprozesse (z. B. zur Hydrierung von Alkenen zu Alkanen sowie Diketonen zu Hydroxyketonen, aber auch für Hydrogenolysen, Isomerisierungen, zur Fetthärtung, zur Aminierung von Alkoholen usw.).

Auch zur Feingasreinigung (Sauerstoffentfernung) wird Pd eingesetzt.

Heraeus bietet Ihnen für die Beschichtung mit Palladium u. a. an:

• Diammindinitritopalladium(II)-Lösung, [Pd(NO2)2(NH3)2]
• Tetraamminpalladium(II)-chlorid-Hydrat, [Pd(NH3)4]Cl2•nH2O
• Tetraamminpalladium(II)-hydrogencarbonat, [Pd(NH3)4](HCO3)2
• Tetraamminpalladium(II)-nitrat-Lösung, [Pd(NH3)4](NO3)2
• Dihydrogen-tetrachloropalladat(II)-Lösung, H2[PdCl4]
• Palladium(II)-nitrat, Pd(NO3)2
• Natrium-tetrachloropalladat(II), Na2[PdCl4]
• Kalium-tetrachloropalladat(II), K2[PdCl4]
• Palladium(II)-acetat, Pd(OAc)2
Rhodium (Rh)
findet ebenfalls Anwendungen für Hydrierkatalysatoren, z. B. zur Herstellung von Cyclohexanderivaten aus Alkylbenzolen oder zur Reduktion von C=O zu Alkoholen.

Heraeus liefert zur Trägerbeschichtung mit Rhodium z. B.:

• Rhodium(III)-chlorid-Hydrat, RhCl3•nH2O
• Rhodium(III)-nitrat-Lösung, Rh(NO3)3
• Rhodiumsulfit-Lösung
Ruthenium (Ru)
gewinnt zunehmend Bedeutung für großtechnische Syntheseprozesse, z. B. zur Hydrierung von Aromaten (Benzol zu Cyclohexen) und C=O-Gruppen.

Jüngere Entwicklungen bedienen sich ebenfalls Ru-Katalysatoren, z. B. der „KAAP“-Prozess zur Synthese von Ammoniak (NH3) aus den Elementen Wasserstoff (H2) und Stickstoff (N2).


Ru findet Interesse als Cokatalysator für GTL-Katalysatoren („Gas-to-Liquid“).


Heraeus, Ihr Partner für Ru-Beschichtungen z. B. mit:

• Ruthenium(III)-chlorid-Hydrat, RuCl3•nH2O
• Trinitratonitrosylruthenium(II)-Lösung [Ru(NO3)3(NO)]
• Rutheniumacetat
Iridium (Ir)
spielt eine Rolle als Cokatalysator von Pt im petrochemischen Reforming. Ir-Trägerkatalysatoren finden daneben vereinzelt Anwendung für Hydrierungen.

Eine spezifische Anwendung für Ir-Katalysatoren ist die Zersetzung von Hydrazin (N2H4) in die gasförmigen Elemente Stickstoff und Wasserstoff zur Steuerung von Satelliten.

Heraeus liefert Ihnen u. a. zur Ir-Beschichtung:

• Dihydrogen-hexachloroiridat(IV)-Hydrat, H2[IrCl6]•nH2O
• Iridium(IV)-chlorid-Hydrat, IrCl4•nH2O
• Iridiumacetat
Gold (Au)
dient trägerkatalytisch vornehmlich als Cokatalysator in einzelnen großtechnischen Synthesen, z. B. zur Herstellung von Vinylacetat („VINA“) mit Palladium.

Au-Beschichtungsmittel der Wahl von Heraeus ist:

• Hydrogen-tetrachloroaurat(III)-Hydrat, H[AuCl4]•nH2O
Silber (Ag)
wird großtechnisch zur Oxidation von Ethen mit Luftsauerstoff zu Ethylenoxid („EO“) eingesetzt.

Ag-Beschichtungsmittel von Heraeus ist:

• Silber(I)-nitrat, AgNO3
Rhenium (Re)
ist heute gängiges Cometall für großtechnische Trägerkatalysatoren, z. B. zu Platin im petrochemischen Reforming sowie zu Silber für die Ethylenoxidherstellung.

Re kann bei der Herstellung von GTL-Katalysatoren („Gas-to-Liquid“) als Cokatalysator verwendet werden.

Re findet Interesse als Hauptkatalysator in sog. Metathesereaktionen von Alkenen.

Heraeus ist Ihr Partner bei der Re-Beschichtung:

• Hydroxotrioxorhenium(VII)-Lösung, [HreO4]
• Ammonium-tetraoxorhenat(VII), NH4[ReO4]
Wir freuen uns auf Ihre Anfragen und stehen Ihnen bei Fragen jederzeit zur Verfügung. Falls Ihr gewünschtes Produkt nicht aufgelistet sein sollte, sprechen Sie uns bitte an.
Unser Unternehmen bietet Ihnen auch die Rückgewinnung von Edelmetallen aus verbrauchten Trägerkatalysatoren an. Besuchen Sie hierzu bitte unsere Seite zu Recycling .

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