Ozonierung von Alkenen in Alkoholen als Lösungsmittel

Rischbieter, Eberhard

doi:10.24355/dbbs.084-200511080100-104

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Ozonierung von Alkenen in Alkoholen als Lösungsmittel

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Stoffübergangsphänomene bei der Ozonierung von Alkenen wurden untersucht. Ozonierungen sind exotherme irreversible Reaktionen. In der industriellen Synthese haben sie aus Kosten- und Sicherheitsgründen nur in speziellen Fällen Bedeutung, z.B. bei der Herstellung von Glyoxylsäure aus Maleinsäuredimethylester. Neben der Ozonierung von Cycloocten und Cyclododecen in Ethanol wurde die Ozonierung von Maleinsäuredimethylester in Methanol untersucht. Bei allen Systemen wurde besonders auf die Beschleunigung des Stofftransports durch die chemischen Reaktionen und auf mögliche gasseitige Transportwiderstände eingegangen. Maximale Beschleunigungsfaktoren bis zu 300 wurden bei der Ozonierung von Cycloocten gefunden; dabei betrug der gasseitige Anteil am Gesamtstoffdurchgangswiderstand bis zu 50 Auch der Angriff des Ozons auf das Lösungsmittel mußte besonders bei niedrigen Alkenkonzentrationen beachtet werden. Auf der Basis von kinetischen Messungen wurde die kontinuierliche Ozonierung von Maleinsäuredimethylester in einer Aufstrom- und einer Abstromblasensäule verglichen. Bei der stark exothermen Ozonierung wird eine externe Kühlung und damit eine schnelle Umwälzung der Flüssigphase notwendig. Die hohe Flüssigkeitsgeschwindigkeit kann ohne zusätzlichen Energieaufwand für den Abstrombetrieb genutzt werden, der einen weitgehend vollständigen Ozonumsatz bei kleinerer Reaktorlänge ermöglicht.

Mass transfer effects in the ozonization of alkenes were investigated. Ozonizations are exothermal irreversible reactions. In the industrial organic chemistry there are few ozonization processes for cost and safety reasons, e.g., in the production of glyoxylic acid from maleic acid dimethyl ester. The ozonizations of cyclooctene and cyclododecene were studied in ethanol and the ozonization of maleic acid dimethyl ester was studied in methanol. Emphasis was laid on the chemical mass transfer enhancement and on possible gas-side mass transfer resistances. Enhancement factors up to 300 occured during the ozonization of cyclooctene with gas-side resistances up to 50 of the overall resistance. Also the attack of ozone on the solvent was significant especially at low alkene concentrations. On the basis of kinetic measurements, the continuous ozonizations of maleic acid dimethyl ester in an upstream and in a downstream bubble column were compared. In the very exothermic ozonization an external cooling and therefore a high liquid flow is necessary. The high liquid velocity may be used without additional energy requirement for downstream flow, which allows an almost complete consumption of ozone at a shorter reactor length.