SHOP-Prozess

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche

Der Shell Higher Olefin Process (SHOP-Prozess) ist ein chemischer Prozess zur Produktion von linearen α-Olefinen durch Ethen-Oligomerisierung, Isomerisierung und Ethenolyse, der von der Royal Dutch Shell erfunden und eingeführt wurde.[1][2] Es handelt sich um das erste Beispiel einer industriell genutzten Heterogenisierung eines homogenen Katalysators.[2]

Durchführung[Bearbeiten]

Im ersten Schritt findet die Ethen-Oligomerisierung bei Temperaturen von 80 bis 120 °C und einem Druck von 70 bis 140 bar (7 bis 14 MPa) statt. Die Reaktion wird durch einen Nickel-Phosphin-Komplex der Art (C6H5)2P(CH2)2COONi mit Diphenylphosphinoessigsäure oder 2-Diphenylphosphinobenzoesäure als Ligand katalysiert.[3] Dieser Schritt wird in einem polaren Lösungsmittel wie 1,4-Butandiol durchgeführt. Da die gebildeten α-Olefine darin nicht löslich sind, können diese einfach abgetrennt werden. Dabei entsteht eine Mischung von geradzahligen α-Olefinen mit einer Schulz-Flory-Verteilung.

Die C6 bis C16 Olefin-Fraktion besitzt einen kommerziellen Wert und wird abdestilliert. Die höheren Olefin-Fraktionen werden in einem weiteren Schritt zunächst mit einem Magnesiumoxid-Katalysator bei 80 bis 120 °C und 3 bis 20 bar isomerisiert, um Olefine mit innenständigen Doppelbindungen zu erhalten. Durch Metathese mit Ethen werden diese katalytisch in kurzkettigere α-Olefine überführt. Der Prozess wurde 1977 eingeführt und besitzt heute eine Kapazität von circa 10 Millionen Tonnen.

Durch Kombination von Oligomerisierung, Isomerisierung und Metathese gelingt es so, fast das komplette eingesetzte Ethen in die gewünschten Produktfraktionen zu überführen.

Katalytischer Zyklus[Bearbeiten]

Der Prozess und seine Chemie wurden intensiv in der Arbeitsgruppe von Professor Wilhelm Keim an der RWTH Aachen studiert, der als einer der Schlüsselfiguren bei der Entwicklung des Prozesses gilt.

SHOP.svg

Als aktiver Katalysator gilt das Nickel-Hydrid, dass durch Abspaltung des Cyclooctadien-Liganden aus dem Start-Komplex gebildet wird. Durch Insertion von Ethen in die Nickel-Wasserstoff-Bindung entstehen Oligomere, die durch β-Elimination α-Olefine verschiedener Kettenlänge, jedoch immer mit einer geradzahligen Anzahl von Kohlenstoffatomen. Es wird angenommen, dass der Diphenylphospinoessigsäureligand die Kettenlängenverteilung der entstehenden Olefine beeinflusst.[4]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Klaus Weissermel, Hans-Jurgen Arpe: Industrial Organic Chemistry, John Wiley & Sons; 3rd 1997, ISBN 3-527-28838-4.
  2. a b  Boy Cornils, Wolfgang A. Herrmann: Aqueous-Phase Organometallic Catalysis. John Wiley & Sons, 2004, ISBN 352730712-5, S. 639 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. Paul C. J. Kamer, Piet W. N. M. van Leeuwen: Phosphorus(III)Ligands in Homogeneous Catalysis: Design and Synthesis, 566 Seiten, John Wiley & Sons, 2012, ISBN 0-470-66627-7.
  4. Catalysis: Concepts and Green Applications, von Gadi Rothenberg. books.google.de. Abgerufen am 11. Dezember 2009.