ISBN 978-3-8439-1428-4

978-3-8439-1428-4, Reihe Verfahrenstechnik

Henning Witte
Entwicklung, Projektierung und Untersuchung eines kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung verzweigter Fettstoffe im Miniplant-Maßstab

163 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Tandemreaktion aus Konjugierung zweifach ungesättigter Fettstoffe und anschließender Cooligomerisierung mit Ethen stellt eine Möglichkeit zur direkten Herstellung verzweigter Fettstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen dar. Im Labormaßstab wurde diese homogenkatalysierte Tandemreaktion für Linolsäure als Oleosubstrat optimiert, so dass innerhalb einer Reaktionszeit von 5 Stunden eine Gesamtausbeute an verzweigten Fettsäuren von 89% erreicht werden konnte. Auch mit den Oleosubstraten Linolsäuremethylester und Sonnenblumenöl konnten Ausbeuten von über 80% erzielt werden.

Bei den Untersuchungen zur Abtrennung des verwendeten Rhodiumkatalysators RhCl₃ • 3H₂O von den verzweigten Produkten mit Hilfe von temperaturgesteuerten Mehrkomponenten-Lösungsmittelsystemen wurde die starke Koordination des Katalysators an die Doppelbindungen der Oleosubstrate als Ursache des Katalysatoraustrags identifiziert. Zur Verringerung des Katalysatoraustrags in die Produktphase wurde Triphenylphosphin als Ligand verwendet, so dass der Katalysatorverlust von 91 auf 2% gesenkt werden konnte. Da durch den Einsatz des Liganden die Reaktionsgeschwindigkeit abnahm, musste ein Kompromiss zwischen Produktbildung und Katalysatorverlust geschlossen werden.

Auf Basis des entwickelten Reaktionssystems wurde ein kontinuierliches Miniplantverfahren entwickelt, im Technikumsmaßstab projektiert und untersucht. Hierbei zeigte sich, dass das entwickelte Reaktionssystem, mit Linolsäure als Oleosubstrat, über eine Betriebsdauer von über 100 Stunden aktiv blieb und eine Ausbeute im stationären Anlagenbetrieb von 22 bis 25% erreicht werden konnte. Unter Verwendung von Linolsäuremethylester als Oleosubstrat wurden Ausbeuten von 26 bis 28% erzielt.

Abschließend erfolgte mit Hilfe der erzielten Ergebnisse der Miniplantversuche eine Kostenabschätzung des Miniplantverfahrens auf Basis der Rohstoff- und Produktpreise. Hierbei zeigte sich, dass eine wirtschaftliche Umsetzung des untersuchten Verfahrens unter den angenommenen Preisen und Reaktionsbedingungen nicht möglich ist. Erst bei einer deutlichen Steigerung der Ausbeute sowie einer deutlichen Verringerung des Katalysatorverlustes ist ein wirtschaftlicher Betrieb des untersuchten Verfahrens technisch möglich.