Methylmethacrylat-Produktion Methylmethacrylat-Produktion: Katalyse ermöglicht Verzicht auf Schwefelsäure

Redakteur: Anke Geipel-Kern

Wer den Mut hat, auch klassische Verfahren der Chemie infrage zu stellen, kann reiche Ernte einfahren, wie die neuartige Aveneer-Technologie von Evonik zur Herstellung von Methylmethacrylat zeigt: Der Prozess verbessert die Ausbeute und spart Rohstoffe und Energie ein. Der Beweis für die technische Umsetzbarkeit des neuen Verfahrens wurde in einer Pilotanlage erbracht.

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Blick in die Aveneer-Pilotanlage in Worms. Komplexe Technik auf engem Raum – die Anlage ist nur 4 m breit, aber 27 m lang und über 20 m hoch. Später soll die Anlage zur Schulung der Mitarbeiter dienen, die die für 2014 geplante Großanlage betreiben. (Bild: Evonik)
Blick in die Aveneer-Pilotanlage in Worms. Komplexe Technik auf engem Raum – die Anlage ist nur 4 m breit, aber 27 m lang und über 20 m hoch. Später soll die Anlage zur Schulung der Mitarbeiter dienen, die die für 2014 geplante Großanlage betreiben. (Bild: Evonik)

Es liest sich schnell, was Evonik Industries als Besonderheit der Herstellung von Methylmethacrylat (MMA) mithilfe der Aveneeer-Technologie hervorhebt: Das neue Verfahren basiere wie der traditionelle ACH-Sulfo-Prozess auf den Einsatzstoffen Ammoniak, Methan, Aceton und Methanol, verzichtet aber auf Schwefelsäure. Deshalb entfalle auch die bisher erforderliche Schwefelsäure-Aufbereitung.

Na ja, denkt man, feine Sache, wenn der Hersteller auf eine kostenintensive Prozessstufe mit Säure verzichten kann. Was sich in der Realität tatsächlich dahinter verbirgt, das sieht man erst vor Ort, steht man direkt vor einer traditionellen MMA-Anlage: Die Aufarbeitung der dort entstehenden Spaltsäure in der Schwefelsäure-Anlage ist eine Fabrik für sich, mit voluminösen Gasleitungen und groß dimensionierten Kompressoren, um Tausende von Kubikmetern Schwefeldioxid durch die Anlage zu pressen – insgesamt eine Anlage, die größer ist als das Kernstück der MMA-Produktion.

Die schiere Dimension zeigt es schon: Das Regenerieren der Spaltsäure ist aufwändig und damit auch teuer. Bei einer Temperatur von rund 1000° C wird das im Prozess entstandene Ammoniumhydrogensulfat gespalten und der Schwefel in Form von Schwefeldioxid zurück gewonnen – und daraus dann wieder die Schwefelsäure.

Der komplette Wegfall der Schwefelsäure-Anlage spart nicht nur viel Platz sondern noch mehr Geld ein. Bei einer MMA-Herstellung nach dem traditionellen ACH-Sulfo-Verfahren können Kapazitäten über 100 Kilotonnen MMA nur noch durch eine mehrsträngige Anlage realisiert werden. Zudem erreicht die Größe der Anlage zur Schwefelsäure-Aufarbeitung Dimensionen, die ebenfalls mit einer Anlage allein nicht mehr abgebildet werden können.

Eine Aveneer-Anlage kann hingegen auch über diese 100-Kilotonnen-Grenze hinaus als Einstranganlage konzipiert werden – mit allen Vorteilen gegenüber von Mehrstranganlagen: Geringere Fixkosten, günstigere Wartungs- und Instandhaltungskosten.

Katalyse bringt den Durchbruch

Evonik spricht von einem mehrjährigen Entwicklungsprozess für die neue MMA-Technologie. Den Durchbruch brachte schließlich die Entwicklung von Katalysatoren, die den Verzicht auf die Schwefelsäure ermöglichten. Es war ein langwieriger Weg, wie zu hören ist: Die ersten Katalysatoren waren schon nach wenigen Stunden erschöpft. In der Pilotanlage in Worms wurden die Katalysatoren immer weiter optimiert; Evonik profitierte dabei vom internen (Degussa-) Know-how.

Ein wesentlicher Vorteil des katalytischen Prozesses sind die vergleichsweise milden Reaktionsbedingungen, die höhere Ausbeuten ermöglichen. Über die neue Prozessroute kann zudem Methacrylsäure als separates Produkt ausgeschleust werden, was eine enorme Flexibilität bedeutet. Methacrylsäure ist neben MMA ein wichtiges Basis-Monomer für die Weiterverarbeitung.

Markt mit Wachstumspotential

Das Unternehmen schätzt den weltweiten MMA-Markt auf 3,6 bis 4 Millionen Tonnen pro Jahr. Die Evonik-Kapazität für MMA liegt derzeit bei etwa 580 000 Tonnen jährlich – damit sieht sich das Unternehmen als zweitgrößter Anbieter auf dem internationalen Markt.

In den kommenden fünf Jahren rechnet die Branche jährlich mit einer Zunahme des Marktes zwischen fünf und sechs Prozent. Methacrylate werden beispielsweise von der Klebstoff-, Lack-, Optoelektronik und Automobilindustrie eingesetzt. Durch ihr breites Eigenschaftsprofil sind Methacrylate für viele Anwendungen die erste Wahl. Nicht zuletzt aufgrund von Umweltregulierungen, beispielsweise hinsichtlich flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) in Europa, wird die Produktion von methacrylathaltigen Lacken und Farben in den nächsten Jahren überdurchschnittlich wachsen.

Dank der deutlich verbesserten Effizienz des neuen Verfahrens gegenüber anderen etablierten MMA-Prozessen sieht sich Evonik als künftiger Kostenführer in diesem Bereich. Aveneer biete zudem die Möglichkeit, in Zukunft auf nachwachsende Rohstoffe als Feed zurückzugreifen – auch daran werde derzeit intensiv gearbeitet, so ein Unternehmenssprecher. Eine Umsetzung sei bis 2020 geplant.

Fazit: Vorsicht ist immer angebracht, wenn ein Unternehmen seine Neuentwicklung als ‚Quantensprung’ bezeichnet – im Falle von Aveneer ist diese Umschreibung aber tatsächlich nicht zu hoch gegriffen. Die Einsparungen bei den Kosten und die deutliche bessere Rohstoffnutzung sind beachtlich. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ergibt sich aus der örtlichen und technologischen Flexibilität – bestehende MMA-Anlagen von Evonik lassen sich entsprechend umrüsten (Aveneer-Lizenzen an Dritte werden nicht vergeben).

Derzeit prüft Evonik, wo die erste Großanlage mit einer Produktionskapazität zwischen 150 000 und 200 000 Tonnen MMA gebaut werden soll. Auf Basis der Erfahrungen mit der Pilotanlage will das Unternehmen ohne weiteres Upscaling direkt in die Großproduktion einsteigen. Die Entscheidung dazu wird 2011 fallen; die Inbetriebnahme ist für 2014 geplant.

* Der Autor arbeitet als freier Redakteur für PROCESS. E-Mail-Kontakt: bitpress@t-online.de

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