Projektierungskurs

WS 2014/15

Planung einer Anlage zur Herstellung von Toluoldiisocyanat

 

 

Leitung:
Prof. Dr.-Ing habil. K.-E. Wirth

Partnerunternehmen:
Bayer Technology Services

 

 

ProjektierungsKurs

2014
 
 
Aufgabenstellung
 
Toluoldiisocyanat (TDI) , auch Toluylendiisocyanat genannt, ist Ausgangssubstanz für Polyadditionsreaktionen zur Herstellung von z.B. Polyurethanen (Schaumstoffen), Lacken und Klebstoffen. Toluol-2,4-diisocyanat (TDI) ist eines der wichtigsten Isocyanate und ein wichtiges Zwischenprodukt der Kunststoffindustrie mit einer jährlichen Produktion von 1,5 Mio. Tonnen.
 
Im Rahmen des Projektierungskurses soll eine Anlage zur Herstellung von Toluoldiisocyanat konzipiert und ausgelegt werden. Ausgehend von Toluol wird unter Verwendung von Nitriersäure im ersten Schritt zunächst 2,4-Dinitrotoluol gebildet. Nach einem Aufreinigungsschritt wird 2,4-Dinitrotoluol in einem zweiten Reaktor hydriert und zu 2,4-Toluoldiamin (TDA) umgesetzt. Die dabei entstehende Reaktionswärme ist abzuführen und das austretende Reaktionsgemisch aufzubereiten. In einem dritten Prozessschritt der Phosgenierung wird schließlich durch Umsetzen von TDA mit Phosgen das Zielprodukt Toluoldiisocyanat (TDI) gebildet. Es ist aus dem Phosgenierungsreaktor austretenden Reaktionsgemisch abzutrennen und auf die geforderte Spezifikation aufzureinigen.
 
Das im Phosgen enthaltene Chlor wird nicht aus dem Produktionsprozess ausgeschleust. Es wird als Chlorwasserstoff bei der Aufreinigung nach der Phosgenierung abgetrennt. Aus dem Chlorwasserstoff kann durch Elektrolyse Chlorgas gewonnen werden, das direkt zur Herstellung von Phosgen wiederverwertet werden kann. Alternativ kann der Chlorwasserstoff als Salzsäure in anderen Prozessen eingesetzt werden.
 
Alternative Herstellungsrouten für das TDI sind zu evaluieren. Dies schließt auch dessen biotechnologische Herstellung ein - oder zumindest Teilschritte. Bei allen drei Hauptreaktionen - Nitrierung, Hydrierung und Phosgenierung sind alternative Reaktorkonzepte in den Blick zu nehmen und deren Wirtschaftlichkeit zu bewerten.
 
Für alle Routen sind Gesamtverfahrenskonzepte zu entwickeln, Apparate auszulegen und die Herstellkosten zu ermitteln und gegenüberzustellen. Die Betrachtung ist für eine Kapazität von 280.000 t/a TDI bei 8000 Betriebsstunden/a durchzuführen. Die verschiedenen Prozessrouten sind hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit zu bewerten.