Neue membrantechnische Anwendungen in der chemischen Industrie
PMRs berücksichtigen die Reaktions- und Trennschritte der industriellen Chemie, um die Reaktorleistung erheblich zu verbessern. Diese sind erfolgreich auf gleichgewichtsbeschränkte Reaktionen angewandt worden, welche Wasser als ein Nebenprodukt beinhalten. Die Machbarkeit dieses Ansatzes ist allerdings noch nicht für Reaktionen erforscht worden, die zu organischen Produkten wie Methanol oder Ethanol führen. Das Projekt NEW-PMR (New frontiers in (trans)esterification pervaporation membrane reactors) wurde eingerichtet, um eine wissenschaftliche Grundlage für die Herstellung organischer Nebenprodukte unter Verwendung von PMRs zu erreichen, welche auf der Reaktion zwischen Butanol und Methylacetat zur Herstellung von Methanol und Butylacetat basiert. Außerdem wurde die Untersuchung auf andere Transesterisierungsreaktionen ausgedehnt, so bspw. auf die Reaktion zwischen Methanol und Ethylacetat zur Herstellung von Ethanol und Methylacetat, die als Referenzreaktion bei der Herstellung von Biodiesel angewandt wird. Die experimentellen Ergebnisse mit kommerziellen Membranen zeigten, dass es mit manchen Membranen aufgrund einer höheren Permeabilität dieser Komponente durch die Membran möglich war, Butanol aus dem Reaktionsmedium zu trennen. Eine Verwendung dieser Membranen in einem industriellen Maßstab würde die Trennenergie signifikant reduzieren. Forscher integrierten das Pervaporationsverfahren in Kombination mit Destillationen und als eigenständiges Verfahren in konventionelle Prozesse. Berechnungen zufolge, führte die Anwendung von Pervaporationsverfahren zur Durchführung der Methanol-Methylacetat-Trennung zu Energieeinsparungen von mehr als 90 % gegenüber Destillationen. Die Integration des Membranverfahrens zur Herstellung eines Pervaporations-Destillations-Hybrids offenbarte die möglichen Vorteile eines solchen Designs und die Entwicklung umweltfreundlicherer Prozesse. Darüber hinaus wurden Leitlinien erstellt, um sicherzustellen, dass je nach Zusammensetzung der Flüssigkeitsmischung das umweltfreundlichste Verfahren ausgewählt wird.
Schlüsselbegriffe
Pervaporations-Membranreaktoren, Esterisierung, Methanol, NEW-PMR, Methylacetat
