Publikationsrepositorium - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Im Rahmen des Helmholtz-Energy-Allianz-Projektes „Energieeffiziente chemische Mehrphasenprozesse“ wird das Potential der Energieeffizienzverbesserung der partiellen Oxidation von Isobutan mit Sauerstoff bzw. Luft zu tert.-Butylhydroperoxid (TBHP) angesichts der Technologie mikrostrukturierter Reaktoren evaluiert. Zur Untersuchung der Zusammensetzung des Reaktionsgemisches wird eine gaschromatographische Methode entwickelt, die es ermöglicht, die laut Literatur im Reaktionsgemisch oder aus der Zersetzung von TBHP zu erwartenden flüssigen Substanzen (TBHP, di-t-Butylperoxid (DTBP), t-Butanol, Methanol, Azeton, Ameisensäure, Isobutylenoxid, Methylethylketon, Isobutanol) sowie zahlreiche andere Komponenten wie Lösungsmittel (Acetonitril, Hexan, Ethanol, Dioxan, Dekan), potentielle interne Standards (Methyl-t-Butylether) sowie weitere Substanzen (Hexanol, Essigsäure) zu trennen. Des Weiteren können auch die zu erwartenden gasförmigen Substanzen (Sauerstoff, Stickstoff, Isobutan, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan, Isobuten) getrennt werden. Dazu wird eine STABILWAX-Säule verwendet, die mittels eines Switch sowohl mit einer Molsiebsäule als auch mit dem Massenspektrometer (MS) verbunden ist. Im Falle der Trennung von flüssigen Produkten wird das Gas durch einen geeigneten Befehl an den Switch nur ins MS geleitet. Zur Trennung der Gase wird der Gasstrom die ersten paar Minuten über die Molsiebsäule geleitet und die getrennten Permanentgase Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid) über einen Wärmeleitfähigkeitsdetektor detektiert. Die restlichen Gase werden über die STABILWAX -Säule getrennt und dann mittels des MS detektiert.

In the frame of the Helmholtz-Energy-Alliance project “Energy efficient chemical multiphase processes“ the potential to improve the energy efficiency of the partial oxidation of isobutane by oxygene and air to t-Butyl hydroperoxide in view of the technology of microstructured reactors is evaluated.
To investigate the composition of the reaction mixture a gaschromatographic method has been developed, which is able to separate the substances expected according to literature in the reaction mixture or due to the decomposition of TBHP (TBHP, di-t-Butyl peroxide (DTBP), t-butanol, methanol, acetone, formic acid, Isobutylen oxide, Methylethyl ketone, Isobutanol) as well as numerous other compounds like solvents (acetonitrile, ethanol, dioxane, decane), potential internal standards (Methyl-t-butyl ether) as well as further substances (hexanol, acetic acid). Furthermore, also the expected gaseous substances (oxygen, nitrogen, isobutane, carbon monoxide, methane, carbon dioxide, isobutene) can be separated. To achieve this a STABILWAX column is used, which can be connected either to a mol sieve column or the mass spectrometer. In case of the separation of liquid products, the gas flow will only be separated by the STABILWAX column and conducted to the mass spectrometer by an adequate command to the switch. To separate gases, the gas flow is conducted within the first minutes to the molsieve column and the separated permanent gases (oxygen, nitrogen, isobutane, carbon monoxide, methane) are detected by a thermal conductivity detector. The other gases are detected by the mass spectrometer.