Ionenaustauscherharze für die chemische und petrochemische Industie
Dampf ist in der chemischen und petrochemischen Industrie ein bedeutender Energieträger. Zentral erzeugt, wird er über Rohrbrücken an die Verbrauchsstellen geleitet. Ionenaustauscher schützen diese Infrastruktur aus Kesseln, Rohren und Wärmetauschern vor Kesselstein und Korrosion.
Neben Dampf wird auch Prozesswasser benötigt, das bestimmten Spezifikationen entsprechen muss. Zur Enthärtung oder Demineralisierung des Prozesswassers werden Lewatit®-Ionenaustauscher eingesetzt und vorteilhaft miteinander kombiniert. So lässt sich das für die unterschiedlichen Prozesse benötigte Wasser verlässlich und ökonomisch gewinnen. Unsere Auslegungssoftware LewaPlus® ist in der Lage, verschiedene Kombinationen maßgeschneidert abzubilden und gibt dem Anwender damit ein Höchstmaß an Sicherheit, die optimale Aufbereitungslösung zu finden.
Abwässer chemischer Produktionsanlagen müssen ebenfalls sorgfältig und zuverlässig gereinigt werden, um Natur und Umwelt nicht zu belasten. Ionenaustauscher von LANXESS leisten auch hier wichtige Beiträge.
Weitere Anwendungen
Ein weiteres Anwendungsgebiet für Lewatit®-Ionenaustauscher ist die selektive Adsorption des Treibhausgases Kohlendioxid aus Rauchgas bzw. der Luft.
In der Herstellung von Materialien und Flüssigkeiten wie PVC, Papier, Cellulose, Desinfektionsmitteln, Bleiche und Aluminiumverbindungen werden Basischemikalien wie Natronlauge, Chlorgas und Wasserstoffgas benötigt. Diese werden durch eine Chloralkalielektrolyse von Natriumchloridsole erhalten. Unter extremen Bedingungen, wie der Reinigung von diesen hochkonzentrierten heißen Salzsolen für die Chloralkalielektrolyse, haben sich Ionenaustauscher bewährt. Sie entfernen dabei zuverlässig Erdalkali- oder Schwermetallionen und schützen so beim umweltfreundlichen und energieeffizienten Membranverfahren die Membranen vor Verunreinigungen. Ähnlich lassen sich andere Prozesslösungen aufbereiten, etwa Beizsäuren, Spülwässer oder Galvanikbäder.
Kaum ein Prozess in der chemischen Industrie kommt ohne Katalysatoren aus. Sie beschleunigen Reaktionen und lenken deren Selektivität. Gerade energieeffiziente und ressourcenschonende Prozesse sind vielfach auf Katalysatoren angewiesen. Ionenaustauscher sind als vielseitige und effiziente Katalysatoren in der chemischen Industrie fest etabliert. Sie werden z. B. in säurekatalysierten Ester- / Ethersynthesen und Kondensationsreaktionen eingesetzt, etwa bei der Herstellung von Bisphenol A, aber auch – mit Edelmetallionen beladen – in Hydrierreaktionen. Stets kann dabei nach der Reaktion der Katalysator schnell und einfach abgetrennt werden.
Wir erschließen gemeinsam mit unseren Kunden kontinuierlich neue, innovative Anwendungen für solche Polymerkatalysatoren und entwickeln neue, maßgeschneiderte Typen.
Bisphenol A – ein Ausgangsstoff von Polykarbonat-Kunstoffen und Epoxidharzen – wird mittels Kondensation von Phenol mit Aceton katalysiert durch starksaure, gelförmige Lewatit®-Ionenaustauscher hergestellt.
Die Klopfschutzmittel für Ottokraftstoffe – MTBE, TAME, etc. – werden mittels Additionsreaktion von Olefinen mit Alkoholen hergestellt, die durch starksaure, makroporöse Lewatit®-Kationenaustauscher katalysiert werden.
Die Herstellung von Fettsäuremethylestern, die als Biodiesel bzw. Ausgangsstoffe für Fettalkohole eingesetzt werden, erfolgt mittels Veresterung von Fettsäuren und Methanol katalysiert durch unseren starksauren, makroporösen Ionenaustauscher Lewatit® GF 101 bzw. konzentrierten Mineralsäuren. Des Weiteren wird unser Lewatit® GF 202 für die wasserfreie Biodieselaufreinigung verwendet.
Die im Membranverfahren eingesetzten Chloralkalielektrolysemembranen sind extrem empfindlich. Um diese kostenintensiven fluorinierten Membrane vor Verunreinigungen zu schützen, da sie die Membrane irreversibel schädigen, ist eine gezielte Reinigung der Sole durch Ionenaustauscherharze notwendig. Zur Solereinigung werden zwei Typen chelatisierender Ionenaustauscherharze eingesetzt: IDA Iminodiessigsäure und AMPA Aminomethylphosphonsäure. Unser Produktportfolio zur Soleenthärtung sowie Erdalkalimetallentfernung umfasst: Lewatit® MonoPlus TP 208 und Lewatit® MonoPlus TP 260, vervollständigt durch die hocheffizienten feindispersen Typen Lewatit® MDS TP 208 und Lewatit® MDS TP 260.
Die Reaktion von Carbonsäuren, wie Essigsäure, Fettsäuren oder (Meth-) Acrylsäure mit Alkoholen wie Methanol, Ethanol oder Butanol zur Herstellung der entsprechenden Ester wird mit starksauren, makroporösen Lewatit®-Ionenaustauschern katalysiert.
Phenol und Aceton werden durch Luftoxidation von Cumol und anschließender saurer Spaltung im Heck-Verfahren hergestellt. Dabei entstehen Nebenprodukte, die nicht vom Phenol abgetrennt werden können. Diese Nebenprodukte werden mittels Lewatit® K 2431 bzw. Lewatit® K 2420 in Hochsieder umgewandelt, welche vom Phenol destillativ entfernt werden.
Sauerstoff kann aus Wasser oder anderen Lösungsmitteln effizient entfernt werden, indem es mit Wasserstoff katalysiert durch Palladium-dotierte schwach- bzw. starkbasische Lewatit®-Anionenaustauscher umgesetzt wird. Alternativ zum Wasserstoff können auch andere Reduktionsmittel wie Hydrazin bzw. Ameisensäure verwendet werden. Des Weiteren kommen Palladium-dotierte starksaure Lewatit®-Kationenaustauscher bei Hydrierungen von ungesättigten organischen Substraten zum Einsatz und ermöglichen gleichzeitig sauer-katalysierte Additions- und Eliminierungsreaktionen.
Die selektive Adsorption von Kohlendioxid aus Luft, Rauch- bzw. Abgasen erfolgt auf unserem Lewatit® VP OC 1065 bei Raumtemperatur. Durch Temperaturerhöhung und Vakuumeinsatz kann dann das reine Kohlendioxid zurückgewonnen und als Rohstoff zur Herstellung von Chemikalien wie Methanol oder Kraftstoffen wie den sogenannten „E-Fuels“ eingesetzt werden.
