Wie ist der technische Ablauf bei einer Wasserstoff-Shift-Reaktion?

... komplette Frage anzeigen

4 Antworten

Die Wasserstoff-Shift-Reaktion ist sicherlich in 90% der Fälle nicht erwünscht und wird deshalb selten technisch herbeigeführt.
Dabei muss man sowieso differenzieren, "Wasserstoff-Shift" ist keine explizite Reaktion. Es gibt da viele verschiedene Mechanismen, ich nehme an, du meinst eine "Wagner-Meerwein-Umlagerung". Dabei bildet sich irgendwo ein Carbokation und dann kann ein Wasserstoffelektron samt Elektronenpaar zum Carbokation umlagern, z.B. unter BIldung eines Carbonyls (vgl. Pinacol-Pinacolon Umlagerung) oder einer Doppelbildung. Meistens wandert jedoch eher ein Kohlenstoffsubstituent, da die bevorzugt wandern (Wanderungstendenz: Phenyl > tert. > sek > prim > H).

Dann gibt es noch eine andere Kategorie, wo H-Atome wandern, die meistens auch wesentlich problematischer sind: Die sigmatropen Umlagerungen, oft einfach nur als [1,3]-H-Verschiebung, [1,5]-H-Verschiebung usw. bezeichnet. Die treten in aromatischen Systemen auf, mehr möchte ich da nicht zu schreiben, das Thema zu erklären würde dann doch eher den Rahmen sprengen, das kannst du wunderbar in der Fachliteratur nachlesen. Sie haben mechanistisch nichts mit den Wagner-Meerwein-Umlagerungen gemeinsam.

Zum Technischen: Wenn du eine Wagner-Meerwein-Umlagerung herbeiführen willst, reicht es oft schon, die Bildung eines Carbokations herbeizuführen, Das kannst du z.B. durch Säurezugabe machen, Eliminierung von Halogenen o.ä.

Falls du es expliziter wissen möchtest, müsstest du uns erstmal verraten um welchen H-Shift und um welche Stoffgruppe es gehen soll. Die Möglichkeiten sind da ziemlich endlos.

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung
Kommentar von Mustermu
30.03.2016, 18:07

Ich vermute mal, dass sie die Wassergas-Shift-Reaktion meint und dass es dabei um die Steigerung der Ausbeute beim Steam-Reforming geht.  ;-)

1

Zur Produktion von Ammoniak werden als Ausgangsstoffe Wasserstoff und Stickstoff benötigt. Der Wasserstoff kann günstig mit Hilfe eines Nickelkatalysators bei einer Temperatur von 800°C 

bis 900°C und einem Druck von 25 Bar 30 Bar aus Wasserdampf und Methan aus Erdgas nach der Formel CH4 + H2O = CO und 3 H2 ,wobei zunächst Kohlenmonoxid und Wasserstoff entstehen, hergestellt werden. Das Kohlenmonoxid 

wird mit Hilfe eines Eisen-(3)-Oxidkatalysators zusammen mit weiteren Wasserdampf bei einer Temperatur von 250°C bis 450°C und einem Druck von 250 bis 300 Bar in Kohlendioxid, welches mit Wasser herausgewaschen 

wird und weiteren Wasserstoff nach der Formel CO + H2O = CO2 + H2 umgesetzt. Das ist billiger als die elektrolytische Zerlegung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Im Ammoniakkontaktofen entsteht aus Stickstoff und Wasserstoff 

bei einer Temperatur von 400°C bis 500°C und einem Druck von 250 bis 300 Bar mit mit Hilfe eines Eisenkatalysators nach der Formel 3 H2 + N2  = 2 NH3 Ammoniak. Da der Katalysator erst bei einer Temperatur zwischen 

400°C und 500°C beginnt wirksam zu werden und bei dieser Temperatur viel Ammoniak nach der Formel 2 NH3 = 3 H2 + N2 wieder in seine Ausgangsstoffe Stickstoff und Wasserstoff zerfällt, sind die hohen Drücke 

von 250 Bar bis 300 Bar erforderlich, um das Gleichgewicht in Richtung das Ammoniaks zu verschieben, wobei die Ausbeute an Ammoniak nur max 20% beträgt. Die beiden Ausgangsstoffe Stickstoff und Wasserstoff werden wieder 

in den Prozess zurückgeführt.

 

D

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Zur Produktion von Ammoniak werden als Ausgangsstoffe Wasserstoff und Stickstoff benötigt. Der Wasserstoff kann günstig mit Hilfe eines Nickelkatalysators bei einer Temperatur von 700°C
bis 900°C und einem Druck von 25 Bar bis 30 Bar aus Wasserdampf und Methan aus Erdgas nach der Formel CH4 + H2O = CO und 3 H2 ,wobei zunächst Kohlenmonoxid und Wasserstoff entstehen, hergestellt werden. Das Kohlenmonoxid
wird mit Hilfe eines Eisen-(3)-Oxidkatalysators zusammen mit weiteren Wasserdampf bei einer Temperatur von 450°C bis 500°C und einem Druck von 25 bis 50 Bar in Kohlendioxid, welches bei 25 Bar mit Wasser herausgewaschen
wird und weiteren Wasserstoff nach der Formel CO + H2O = CO2 + H2 umgesetzt. Das ist billiger als die elektrolytische Zerlegung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Im Ammoniakkontaktofen entsteht aus Stickstoff und Wasserstoff
bei einer Temperatur von 400°C bis 500°C und einem Druck von 250 bis 300 Bar mit mit Hilfe eines Eisenkatalysators nach der Formel 3 H2 + N2  = 2 NH3 Ammoniak. Da der Katalysator erst bei einer Temperatur zwischen
400°C und 500°C beginnt wirksam zu werden und bei dieser Temperatur viel Ammoniak nach der Formel 2 NH3 = 3 H2 + N2 wieder in seine Ausgangsstoffe Stickstoff und Wasserstoff zerfällt, sind die hohen Drücke
von 250 Bar bis 300 Bar erforderlich, um das Gleichgewicht in Richtung das Ammoniaks zu verschieben, wobei die Ausbeute an Ammoniak nur max 20% beträgt. Die beiden Ausgangsstoffe Stickstoff und Wasserstoff werden wieder
in den Prozess zurückgeführt.

 

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung

Also Um weiteren Wasserstoff zu erzeugen wird Kohlenmonoxid und Wasserdampf nach der Formel CO + H2O = CO2 + H2 bei einer Temperatur von 450°C bis 500°C und einem Druck von 25 bis 30 Bar in Kohlendioxid und Wasserstoff umgewandelt, der z.B für die Ammoniaksynthese, das Bergiusvervahren, die Fischer-Tropsch-Synthese oder die Hydroraffination benötigt wird.Das Kohlendioxid wird dann bei 25 Bar mit Wasser herausgewaschen.

Antwort bewerten Vielen Dank für Deine Bewertung