Heterogen katalysierte Reaktivdestillation: Stoffdaten, Experimente, Simulation und Scale-up am Beispiel der Synthese von Hexylacetat

Markus Schmitt

ISBN 978-3-8325-1219-4
256 pages, year of publication: 2006
price: 40.50 €

Die heterogen katalysierte Reaktivdestillation ist eine Verfahrensvariante, der in der Chemischen Industrie eine hohe Aufmerksamkeit gewidmet wird, die aber wegen technischer Unsicherheiten verbunden mit fehlender Erfahrung noch vergleichsweise selten zum Einsatz kommt. Mit dem Ziel einer erhöhten Realisierungssicherheit wird in dieser Arbeit eine detaillierte Analyse der Einflussfaktoren auf dieses Verfahren am Beispiel der gleichgewichtslimitierten Veresterungsreaktion von Hexanol mit Essigsäure zu Hexylacetat und Wasser durchgeführt. Der eingesetzte Katalysator ist Amberlyst CSP2. Neben der Hauptreaktion ist die Bildung von Hexen und Dihexylether in Nebenreaktionen relevant.

Diese Arbeit zeichnet sich dadurch aus, dass sie umfassend sowohl über die experimentelle Seite als auch die der Modellierung und Simulation berichtet. Mit Reaktivdestillationsexperimenten im Labor- und im Pilotmaßstab wird die größte veröffentlichte Datenbasis dieses Verfahrens geschaffen. Diese Experimente sind der Vergleichsmaßstab zur Beurteilung von Modellierung und Simulation. Weiterhin werden insbesondere Reaktionskinetik und Phasengleichgewichte detailliert untersucht, um eine vollständige, validierte Stoffdatenbasis - die Voraussetzung einer sinnvollen Simulation - bereit zu stellen. Für die Simulation werden sowohl das Gleichgewichtsstufenmodell als auch das rate-based Modell verwendet. Der Schlüssel zur erfolgreichen Simulation der Reaktivdestillation liegt in der Übertragbarkeit der im Laborreaktor ermittelten Reaktionskinetik auf die Bedingungen in der Reaktivdestillation. In diesem Zusammenhang dienen Experimente in einem Rieselbettreaktor der Untersuchung und Quantifizierung des Einflusses der Fluiddynamik. Darüber hinaus werden praktische Aspekte bezüglich Reaktionszonendimensionierung und Nebenreaktionen ebenfalls diskutiert.

Mit den Methoden und Erfahrungen dieser Arbeit werden maßgebliche Beiträge zum sicheren Design und Scale-up der heterogen katalysierten Reaktivdestillation geleistet.