SHOP-Prozess

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 bekannte Beispiel einer industriell genutzten Heterogenisierung eines homogenen Katalysators.^[2]

Durchführung

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 geling es so fast das komplette eingesetzte Ethen in die gewünschten Produktfraktionen zu überführen.

Katalytischer Zyklus

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.

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]

Weblinks

• Skript der TU Wien, ab Seite 16 (PDF-Datei; 700 kB)

Quellen