Hochleistungskeramik für reaktionsspezifische Katalysatorträger
Von Babywindeln bis PET-Flaschen – ein Großteil der Produkte des täglichen Lebens benötigt Erzeugnisse der chemischen Industrie. Über 80 % dieser Chemieerzeugnisse werden mithilfe katalytischer Prozesse produziert. Keramische Katalysatorträger von CeramTec spielen als Bestandteil moderner Katalysatoren hierbei eine entscheidende Rolle. Im Zusammenspiel mit den katalytisch aktiven Komponenten bestimmen sie die Performance des Katalysators und haben Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Katalyseprozesses.
Katalysatoren sorgen dafür, dass die nötige Aktivierungsenergie chemischer Reaktionen herabgesetzt und die Reaktionsgeschwindigkeit der Hin- und Rückreaktion beschleunigt wird. Als katalytisch aktive Materialien kommen häufig Edelmetalle wie Platin, Gold oder Silber zum Einsatz, die sehr teuer sind und daher oft zur optimalen Ausnutzung in einer dünnen Schicht auf Katalysatorträger aufgetragen werden.
„Die katalytisch aktive Substanz kann entweder als Oberflächenbe-schichtung auf einem dichten Träger verteilt oder in ein poröses System imprägniert werden. Keramik eignet sich hier ideal als Trägermaterial, da sie alle Eigenschaften mitbringt, die für den Katalysevorgang benötigt werden. Dazu gehören mechanische Stabilität, chemische Inertheit und für bestimme Reaktionen eine niedrige Oberfläche“, erläutert Stephanie Neuberger, Account Managerin.
Die Träger müssen zudem in speziellen Geometrien hergestellt werden können, da in der Chemiebranche vielfach Schüttgut-Katalysatoren für die Umsetzung von gasförmigen oder flüssigen Ausgangsprodukten eingesetzt werden. Solche Reaktionen laufen im industriellen Maßstab in aus Rohren bestehenden Festbettreaktoren ab, die mit dem jeweiligen Katalysator befüllt werden.
„Die Katalyse ist in der Großchemie natürlich ein wichtiger Kostenfaktor. Daher müssen die Keramikträger, die wir für unsere Kunden tonnenweise in Kugel- oder Ringform aus Steatit oder poröser Aluminiumoxid-Keramik herstellen, für einen optimalen Reaktionsumsatz immer genau auf die entsprechende Reaktion abgestimmt sein. Typische Reaktionen sind beispielsweise Oxidationen von Propen zu Acrylsäure oder von Ethen zu Ethylenoxid“, so Stephanie Neuberger. „Diese genaue Anpassung erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen uns als Keramikhersteller und der chemischen Industrie, um entsprechend kundenspezifische Lösungen zu entwickeln und zu optimieren, beispielsweise hinsichtlich Geometrien oder anderer Spezifikationen.“
Als global agierender Hersteller von Speziallösungen aus Hochleistungskeramik agiert CeramTec im Bereich Katalysatorträger mit hochleistungsfähigen Anlagen am Standort Marktredwitz sowie in den USA. Für die Produktion der Ringe und Kugeln in einer Größe von 4 bis 8 mm bzw. 1 bis 4 mm bestimmt die Kleinheit der Teile die Herstellungstechnologie, die auf hohe Stückzahlmengen ausgelegt ist. Bei der Herstellung wird – auch aufgrund der geforderten Volumen – zunehmend auf Automatisierung gesetzt. Dazu gehören der Einsatz von robotischen Handlingsystemen, um zeitaufwendige Teilbereiche der Produktion zu vereinfachen, die traditionell manuell ausgeführt werden mussten.