ABSTRACT
Die Auswirkung der Dichte auf die Reaktivität von 2-Propanol in überkritischem Wasser (SCW) wurde in einem gerührten Batch-Reaktor mit direkter Injektion kleiner Mengen organischer Flüssigkeiten direkt in die überkritische Umgebung untersucht. Das Substrat wird in ≤200 ms von Umgebungstemperatur auf überkritische Bedingungen gebracht, wodurch Störungen durch unterkritische Heißwasserchemie vermieden und die Reaktivität im SCW-Bereich isoliert werden kann. Die mikroskalige Online-Probenahme ermöglicht die Produktanalyse ohne wesentliche Störung der Reaktionsbedingungen. Bei Dichten von 0,24 g cm-3 bis 0,58 g cm-3 wird festgestellt, dass die Hauptreaktion von 2-Propanol die Dehydratisierung zu Propen und Wasser ist. Die Reaktion erreicht das Gleichgewicht in Zeiten von einigen Minuten bis zu einigen Stunden, wobei die Geschwindigkeit stark von der Wasserdichte abhängt. Dieses Phänomen wurde bei Wasserdichten zwischen 0,24 g cm-3 und 0,58 g cm-3 und Temperaturen zwischen 654 K und 686 K untersucht. Es wird postuliert, dass ein großer Teil des Ratenanstiegs mit der Dichte auf die zunehmende Bedeutung ionischer Prozesse und der Säurekatalyse aufgrund der zunehmenden Dissoziation von Wasser zurückzuführen ist, die bei höheren Dichten stattfindet. Die Stabilisierung von ladungstrennenden Übergangszuständen aufgrund der Änderung der Dielektrizitätskonstante von Wasser mit der Dichte könnte ebenfalls eine Rolle spielen. Es werden einige Implikationen im Hinblick auf das Scale-up der SCW-Technologie auf der Grundlage von Daten aus kleinen Studien im Labormaßstab diskutiert.