Aufgabenstellung

1,4-Butandiol hat als Zwischenprodukt, z.B. für Polyurethane oder Polybutylenterephthalat (PBT), große Bedeutung in der chemischen Industrie. Es ist deshalb von besonderem Interesse, dieses Zwischenprodukt möglichst wirtschaftlich herzustellen und vorhandene Produktionsprozesse im Vergleich zu neuen Technologien, wie z.B. biotechnologischen Prozessen, zu bewerten.

Im Rahmen des Projektierungskurses soll die Herstellung des Zwischenproduktes 1,4-Butandiol ausgehend von Maleinsäureanhydrid (MSA) oder Maleinsäure (MS) betrachtet werden. Die Umsetzung der Maleinsäure oder des Maleinsäuredimethylesters erfolgt durch Hydrierung zu 1,4-Butandiol (BDO). Es fallen bei dieser Hydrierung verschiedene Nebenprodukte an, insbesondere Tetrahydrofuran (THF) und gamma-Butyrolacton. Diese Nebenprodukte müssen vom Produkt 1,4-BDO abgetrennt und aufgearbeitet werden. Das Produkt BDO soll von leicht- und hochsiedenden Verunreinigungen befreit werden. Die Zielreinheit soll 99,9 w% betragen.

Alternativ soll zu dem konventionellen, chemischen Weg auch biotechnologische Routen betrachtet und im Hinblick auf ihre industrielle Umsetzung bewertet werden. Bei diesem Prozess sind zunächst die Zuckerbereitstellung, die eigentliche Fermentation und die Abtrennung der Biomasse zu betrachten. Für die Entsorgung der Biomasse sind Konzepte zu entwickeln und die entsprechenden Verfahren auszulegen. Außerdem müssen Konzepte für die Isolierung und Aufkonzentrierung des BDOs sowie die Aufarbeitung der wässrigen, angereicherten Fermentationsbrühe entwickelt und ausgearbeitet werden.

Für beide Routen sind Gesamtverfahrenskonzepte zu entwickeln, Apparate auszulegen und die Herstellkosten zu ermitteln und gegenüberzustellen. Die Betrachtung ist für eine Kapazität von 100.000 t/a 1,4-Butandiol bei 8000 Betriebsstunden pro Jahr durchzuführen.

Neben den klassischen Prozessrouten auf chemischen und biotechnologischem Weg BDO herzustellen sollen Konzepte für neuartige Verfahren erarbeitet werden.

 

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