Membrantechnologie

Organophile Nanofiltration für die nachhaltige Produktion in der Industrie

Thermische Trennverfahren katalytischer Syntheseprodukte in der chemischen Industrie lassen sich häufig durch moderne, wesentlich ressourcenschonendere und energieeffizientere Membranfiltrationsverfahren ersetzen. Die Projektpartner demonstrieren dies anhand der organophilen Nanofiltration bei der homogen katalysierten Hydroformylierung.

 

Zusammenfassung

In vielen chemischen Industrieprozessen ist für die Reinigung organischer Lösemittel die Abtrennung störender Verbindungen notwendig. So erfolgt beispielsweise bei der unter hohem Druck ablaufenden homogen katalysierten Hydroformylierung eine Trennung von Olefin-Edukt und synthetisiertem aliphatischem Produkt anhand eines Katalysators aus Edelmetall. Die im Anschluss erforderliche thermische Rücklösung ist sehr energieintensiv und führt zu beachtlichen Verlusten des Edelmetallliganden.

Die organophile Nanofiltration, die Abtrennung niedermolekularer Verbindungen aus organischen Lösemitteln mittels Membranen, ist ein alternatives Trennverfahren mit großem Potenzial zur Energie- und Rohstoffeinsparung und zur Vermeidung umweltschädlicher Hilfsstoffe. 

Für die Überführung des Prinzips in die Praxis sind lösemittelstabile Membranen mit ausreichend hoher Trennleistung, praxistaugliche Modulsysteme sowie eine aussagekräftige Prozessmodellierung erforderlich. Das Ziel des Forschungsvorhabens war es, diese notwendigen Entwicklungsfortschritte zu erzielen und den Prozess in einem Pilotprozess zu demonstrieren. 

 

Ergebnisse:

  • Es konnte gezeigt werden, dass das Katalysator-Ligand-System durch die Membran zurückgehalten wird.
  • Ein hoher Edelmetallrückhalt von bis zu 95 % sowie hohe Edelmetalleinsparpotenziale sind das Ergebnis.
  • Die Verwertungsaussichten hängen von der Weiterentwicklung der PIM-1-Membranen bezüglich ihrer Langzeitstabilität ab.
  • Sollte die Langzeitstabilität und eine erfolgreiche technische Überführung gelingen, wären Nanofiltrationsprozesse mit ca. 40% der bisher benötigten Energie möglich.
  • Es wurden zwei Modelle für die Simulation in der organophilen Nanofiltration entwickelt.
  • Es ist vorteilhaft, den Prozess unter Gasdruck durchzuführen.
  • Eine Pilotanlage wurde im Projektverlauf erfolgreich unter 17 bar Synthesegas betrieben.
  • Grundsätzlich ist die Verwendung der Membranen nicht auf die organophile Nanofiltration beschränkt.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Organophile Nanofiltration für die nachhaltige Produktion in der Industrie

Projektnummer: 01RI05110, 01RI05111, 01RI05112, 01RI05113, 01RI05114

Projektzeitraum: 2005 - 2009

Projektort: Deutschland (Schleswig-Holstein)

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)