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TDI-Gasphasenphosgenierung Ein Wunderstoff kehrt heim: Gasphasentechnologie bringt TDI zurück

Autor / Redakteur: Dominik Stephan* / Dominik Stephan

Verjüngungskur für einen Chemie-Senior –Bayer hat mit der Gasphasen- phosgenierung die TDI-Herstellung kräftig umgekrempelt. Jetzt bringt der Leverkusener Chemieriese die zweite Großanlage on-stream – ausgerechnet in Deutschland.

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Impressionen von der Baustelle
Impressionen von der Baustelle
(Bild: Bayer)

Großer Bahnhof in Dormagen: Bayer hatte zur Eröffnung einer der modernsten TDI-Produktionsanlagen der Welt geladen, und alle waren gekommen: Bayer-Chef Dr. Marijn Dekkers, Patrick W. Thomas, der als Vorstandsvorsitzender von Bayer Material Science (BMS) die Werkstoffsparte der Leverkusener in die Selbstständigkeit führen soll, und die Ministerpräsidentin des Landes Nordrhein Westfalen, Hannelore Kraft. Dazwischen Häppchen, warme Worte und das Kölner Tanztheater Mobilé.

Insgesamt 250 Millionen Euro hat man sich in Leverkusen den Bau der Anlage kosten lassen. Rechnet man die damit verbundenen Projekte sowie die Investitionen von Zulieferern und Partnern ein, kommen rasch an die 400 Millionen Euro zusammen. 300 000 t TDI pro Jahr sollen künftig in Dormagen produziert werden – fast ein Fünftel der weltweiten Produktionskapazität. Das ein derartiges World-Scale-Projekt ausgerechnet in Deutschland entsteht, ist keine Selbstverständlichkeit und erklärt zumindest zum Teil den riesigen Andrang am Eröffnungstag. Tatsächlich will Bayer an der Heimatfront mit Effizienz punkten und Boden auf die internationale Konkurrenz gutmachen.

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Zwischen tanzenden Artisten und örtlicher Politprominenz konnte man beinahe vergessen, dass es um Chemie geht. Genauer um ein revolutionäres Verfahren, dass einem etwas angestaubten Produkt neues Leben einhauchen soll. Seit etwa 80 Jahren gibt es den Wunderstoff Toluol-2,4-Diisocyanat, kurz TDI, das sich wie wenig andere Isocyanate als Vorprodukt für Polyadditionsreaktionen eignet. Seit der Entdeckung durch Otto Bayer in den 1930ern ist TDI eines der wichtigsten Kunststoffvorprodukte: Auf über 1,5 Millionen Jahrestonnen schätzen Branchenkenner die jährliche, weltweite Kapazität. Jetzt wollen auch die Saudis ein Stück vom Kuchen: Im arabischen Sadara soll im Laufe des nächsten Jahres die größte TDI-Produktion der Welt fertiggestellt werden.

Viel zu tun für TDI-Erfinder

Unter diesen Vorzeichen kann man sich auch als TDI-Erfinder nicht auf den Lorbeeren der Vergangenheit ausruhen. Üblicherweise basiert TDI auf 2,4-Toluoldian, kurz TDA, welches katalytisch aus nitriertem Toluol und Wasserstoff gebildet wird. Dieses wird anschließend mit Phosgen über Zwischenschritte zu Isocyanat überführt. Die sogenannte Basenphosgenierung wurde in den Fünfzigerjahren bei Bayer entwickelt und hat seitdem globale Bedeutung – allerdings auch gewisse Probleme: So wird als Reaktionsedukt das hochgiftige Phosgen unter leichtem Überdruck durch die Anlage gefahren. Dadurch könnten, fürchten Kritiker, selbst kleine Leckagen schwerwiegende Folgen haben. Auch ist der Lösemittelbedarf und damit der Energieverbrauch zur Regeneration erheblich.

Gerade in Deutschland, wo Energie teuer ist und Chemiestandorte meist in unmittelbarer Nachbarschaft von Flüssen und Städten entstanden, stieß die Basenphosgenierung zunehmend an ihre Grenzen. Daher haben die TDI-Pioniere in Dormagen 2004 ein ganz neues Verfahren im Pilotmaßstab erprobt: Bei der sogenannten Gasphasenphosgenierung erfolgt der entscheidende letzte Reaktionsschritt nicht unter Druck im flüssigen Lösungsmittel sondern bei Temperaturen über 300 °C im Rohrreaktor.

Bei der sogenannten Gasphasenphosgenierung erfolgt der entscheidende letzte Reaktionsschritt nicht unter Überdrück im flüssigen Lösungsmittel sondern bei Temperaturen über 300°C im Rohrreaktor. Dadurch ist es möglich, sowohl das Diamin TDA wie auch Phosgen in der Gasphase zur Reaktion zu bringen.
Bei der sogenannten Gasphasenphosgenierung erfolgt der entscheidende letzte Reaktionsschritt nicht unter Überdrück im flüssigen Lösungsmittel sondern bei Temperaturen über 300°C im Rohrreaktor. Dadurch ist es möglich, sowohl das Diamin TDA wie auch Phosgen in der Gasphase zur Reaktion zu bringen.
(Bild: Bayer Material Science)

Dadurch ist es möglich, sowohl das Diamin TDA, wie auch Phosgen in der Gasphase zur Reaktion zu bringen. So kann der Lösemittelverbrauch um 80 % gesenkt werden, erklären die Projektverantwortlichen. Dadurch, dass die Reaktion drucklos erfolgt, ist auch ein Phosgen-Austritt unwahrscheinlicher. Weniger Lösungsmittel, gesteigerte Effizienz und verbesserte Sicherheit – damit, ist man bei Bayer überzeugt, kann die Gasphasentechnologie im internationalen Wettbewerb punkten – auch gegen Mitbewerber, die Zugriff auf billige Energie aus Rohöl oder Erdgas haben oder sich in der menschenleeren Wüste weniger Sorgen um Umwelt und Bevölkerung machen müssen.

Zirkelschluss für TDI

Nach mehrjähriger Erprobung in Dormagen erfolgte die erste industrielle Anwendung des Verfahrens ab 2011 in Caojing, China. Jetzt holt Bayer die moderne TDI-Technologie des Konzerns heim: Als europäischer Standort konnte sich Dormagen unter anderem gegen das belgische Antwerpen durchsetzen, heißt es aus Firmenkreisen: „Diese Investition ist auch ein Bekenntnis zum Standort Deutschland“, bekräftigte Dekkers. Damit schließt sich der Kreis für Bayer: 1953 hatte die Firma die weltweit erste Großanlage für TDI mittels Basenphosgenierung in Betrieb genommen.

In Dormagen löst die neue TDI-Produktion eine Anlage ab, die seit 1964 erfolgreich betrieben wurde, erklärte Patrick Thomas, Vorstandsvorsitzender von Bayer Material Science. Dabei spart die neue Technologie nicht nur Lösungsmittel, sondern auch bis zu 60 % Energie gegenüber dem herkömmlichen Verfahren.

Auch wenn die Investitionsentscheidung nun schon Jahre zurück liegt, sieht Bayer-Chef Dekkers seine Werkstoffsparte so gut gerüstet für einen Alleingang. Die Leverkusener wollen sich künftig ausschließlich auf Pharma, Life-Science und Agrar-Chemie konzentrieren und Material Science als eigenständige Firma an die Börse bringen. Immerhin unterscheidet sich das Geschäft grundlegend: So sind bei BMS, im Gegensatz zum schnelllebigen Pharmabusiness weniger Forschung und Produktinnovation, als vielmehr effiziente Produktionsprozesse gefragt. Genau hier will BMS mit der Gasphasentechnologie punkten. Geht es nach Bayer, ist TDI der „Stoff, aus dem die Schäume sind“, so Dekkers. Gerade wenn es ums Energiesparen geht, sei es beim Leichtbau oder zur Gebäudedämmung, seien Hochleistungsschäume auf TDI-Basis gefragt. Das Material ist also aktueller denn je – und nach 80 Jahren noch lange kein altes Eisen.

* * Der Autor ist Redakteur der PROCESS

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