Entwicklung eines Prozesses zur Herstellung von 2-Methyltetrahydrofuran als Kraftstoffkomponente

Abstract:
Im Rahmen des Exzellenzclusters „Tailor- Made Fuels from Biomass“ sollen Verfahren zur Herstellung von maßgeschneiderten Kraftstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen entwickelt werden. In einer fachbereichsübergreifenden Kooperation werden in diesem frühen Entwurfsstadium die Ergebnisse aus der Katalyseforschung mit einem Prozessentwurf für Reaktor und Trennsystem verbunden. Dadurch sollen vielversprechende Alternativen und eventuell vorhandene Bottlenecks in einem frühen Stadium identifiziert werden. Eine mögliche Kraftstoffkomponente ist 2-Methyltetrahydrofuran (2-MTHF), das in einer katalysierten Hydrierung aus der Plattformchemikalie Lävulinsäure hergestellt werden kann. Hierbei wird eine hohe Selektivität zu 2-MTHF erreicht. Neben dem Hauptprodukt entsteht bei den Reaktionen Wasser, welches anschließend von dem Produkt getrennt werden muss. Im ersten Trennschritt wird zunächst der Katalysator durch Teilverdampfung und Rückführung der flüssigen Phase zurückgehalten. Der nächste Trennschritt erfolgt unter Ausnutzung der sehr stark ausgeprägten Mischungslücke. In einem darauffolgenden Schritt werden zwei heteroazeotrope Destillationskolonnen so miteinander verschaltet, dass die Reinstoffe 2-MTHF und Wasser als jeweiliges Sumpfprodukt der Kolonnen gewonnen werden können. Der entworfene Trennprozess zeichnet sich durch einen geringen spezifischen Energiebedarf aus, hauptsächlich bedingt durch die ausgeprägte Mischungslücke. Die benötigte thermische Energie kann außerdem aus der Reaktionswärme gewonnen werden. Durch die intensive Zusammenarbeit zwischen Katalyseforschung und Prozesstechnik konnten bereits in diesem frühen Stadium wichtige Entwurfsfragen untersucht werden.

Keywords:
Biofuels, Process Design

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