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Rektifikationsverfahren

Reaktive Rektifikation

Bei der Trennung von Gemischen mittels Rektifikation stellen vor allem auftretende Azeotrope ein großes Problem dar. Das Auftreten von Azeotropen führt zu einer starken Zunahme der Investitions- und Betriebskosten einer Trennanlage, eventuell auch unter Anwendung anderer Trennverfahren, wie z.B. der Extraktion.

Aber auch bei der Darstellung eines Produktes in einem Reaktor führen reversible Reaktionen (Rückreaktionen!) und Folgereaktionen zu einer Verminderung der Ausbeute und damit bei einer gegebenen Produktmenge zu vergrößerten Investitionskosten. Rückreaktionen und Folgereaktionen führen außerdem zu einer weiteren Zunahme des Trennaufwandes.

Beide Probleme, Azeotrope und Folge-/Rückreaktionen, lassen sich in einigen Fällen durch eine Reaktive Rektifikation lösen. Bei der Reaktiven Rektifikation werden die Reaktion und die Abtrennung des Produkts in einer Anlage kombiniert.

Die Vorteile einer Reaktiven Rektifikation sind:

  • Das chemische Gleichgewicht wird in Richtung des Produktes verschoben, da das Produkt kontinuierlich abdestilliert und damit dem Gleichgewicht entzogen wird.
  • Folgereaktion werden vermieden, da die Produktkonzentration im Reaktor gering ist.
  • Azeotrope zwischen den Produkten und Edukten werden aufgelöst, da das Edukt abreagiert.
  • Azeotrope zwischen den einzelnen Produkten können aufgelöst werden, wenn ein Edukt als Extraktivkomponente wirkt (zusätzliche Extraktive Rektifikation in der Kolonne).
  • Die Anzahl der benötigten Trennkolonnen wird stark reduziert, da man ein im Vergleich zur "normalen" Verfahrensweise vereinfachtes Produktspektrum erhält.

Die Probleme, die bei der Projektionierung einer Reaktiven Rektifikationsanlage auftreten, sind:

  • Der Aufwand der Auslegung der Anlage ist wesentlich umfangreicher als bei einem herkömmlichen Verfahren.
  • Der eventuell benötigte Katalysator muss immobilisierbar sein.
  • Der Katalysator muss eine hohe Standzeit haben, da ein Austausch nur mit einem hohen Aufwand möglich ist.
  • Die auftretenden Reaktionen bei den Bedingungen in der Reaktiv-Rektifikationskolonne müssen exakt bekannt sein.
  • Bei der Kolonnenauslegung müssen die Molzahländerung und die Reaktionsenthalpien beachtet werden.

Die hohen Anforderungen an eine Reaktiv-Rektifikationsanlage haben bisher dazu geführt, dass dieses Verfahren nur in Ausnahmefällen angewendet werden kann.

Vertiefung: Darstellung von Methylacetat mittels Anwendung der Reaktiven Rektifikation

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