Maßgeschneiderte Katalysatoren

Katalysatoren von Evonik für die selektive Hydrierung sind eine klassische Erfolgsgeschichte. Sie wurden vor einigen Jahrzehnten als maßgeschneiderte Katalysatoren für spezifische Prozesse entwickelt. Mit der Zeit haben sie sich als globale Industriestandards für wichtige industrielle und petrochemische Anwendungen etabliert, wurden seitdem aber auch erheblich weiterentwickelt.

Die Edelmetall-Festbettkatalysatoren der Marke Noblyst wurden von Evonik in den letzten drei Jahrzehnten als Katalysatoren für spezielle Anwendungen wie die Herstellung von Propylen oder Phenol entwickelt. In Anbetracht dieser langen Geschichte spricht es für die Qualität und Leistungsfähigkeit dieser Katalysatoren, dass sie immer noch weltweit als Stand der Technik gelten bzw. dem Stand der Technik entsprechen.

C3/C4-Chemie
Für die Verarbeitung von C3- und C4-Kohlenwasserstoffströmen in Flüssigphase-Prozessen sind hochaktive Katalysatoren wie Noblyst H14171 und Noblyst H14271 (Palladium auf Aluminiumoxid) ideal. Diese Katalysatoren können entweder für die vollständige Hydrierung von Doppel- oder Dreifachbindungen oder für selektive Hydrierungen, bei denen eine ungesättigte Bindung intakt bleibt, verwendet werden. Die großindustriellen Prozesse sind als CSP (Complete Saturation Process) und SHP (Selective Hydrogenation Process) bekannt. Aufgrund ihrer hohen Aktivität und Selektivität erlauben die Noblyst-Katalysatoren einen Anlagenbetrieb bei tiefen Temperaturen und hohen Raumgeschwindigkeiten.

Die 1-Buten-Produktion aus dem C4-Schnitt eines Steamcrackers ist bei Verwendung der Noblyst Technologie besonders effizient, weil entstandenes Butadien selektiv zu 1-Buten konvertiert und gleichzeitig die Isomerisierung zu 2-Buten minimiert werden kann. Katalysatoren der Marke Noblyst werden auch bei der Herstellung von Propylen aus Propan eingesetzt. Der Propylenstrom aus der Dehydrierungsanlage enthält Restmengen von Acetylenen und Diolefinen, die in einer SHP-Einheit entfernt werden, um störende Nebenreaktionen in nachfolgenden Prozessschritten zu vermeiden. Bei der Herstellung von Methyl-tert-butylether (MTBE) erhält man neben dem gewünschten Hauptprodukt ebenfalls verschiedene Olefine und Diolefine, die nach ihrer Separierung schließlich in einer CSP-Einheit vollständig zu Butanen hydriert werden. Anhand dieser Beispiele ist ersichtlich, welch große Fortschritte über die Jahre bei der Effizienzverbesserung der Katalysatoren erzielt wurden.

1-Buten-Produktionsprozess
Der 1-Buten-Produktionsprozess wird angewendet, um 1-Buten aus dem C4-Schnitt eines Steamcrackers herzustellen (s. Grafik 1). Teil dieses Verfahrens ist eine SHP-Anlage, in der Diolefine in einem Raffinat-2-Feed (MTBE-Feed) durch selektive Hydrierung entfernt werden. Der Hauptvorteil der SHP-Technologie ist die Fähigkeit, selektiv Butadien in 1-Buten umzuwandeln, während die Isomerisierung zu 2-Buten minimiert wird.

Dehydrierungsverfahren 
Dieser katalytische Prozess erzeugt Propylen aus Propan. Nach der Dehydrierungseinheit enthält der abgetrennte Propylenstrom Methylacetylen und Propadien, die in einer SHP-Einheit zum gewünschten Hauptprodukt Propylen hydriert werden (s. Grafik 2).

Prozess für MTBE-Produktion
Isobutylen wird zur Herstellung von Methyl-tert-butylether (MTBE) verwendet. Nach der Abtrennung von MTBE verbleibende n-Olefine und Diolefine werden schließlich in einer CSP-Einheit zu Butanen gesättigt, die dann in den Isomerisierungsvorgang zurückgeführt werden können (s. Grafik 3).

Alpha-Methylstyrol (AMS)
Die Herstellung von Phenol und Aceton erfolgt nach dem Hock-Verfahren ausgehend von Cumol. Eines der Nebenprodukte dieses Verfahrens ist alpha-Methylstyrol (AMS), das abgetrennt und als Co-Polymer, z.B. für Acrylonitril-Butadien-Styrol (ABS)-Kunststoffe, verwendet werden kann. Effizienter ist jedoch die selektive Hydrierung zurück zum Cumol und die Rückführung in den Oxidationsprozess, die mit Noblyst H 14108 gelingt.

Vinylchloridmonomer (VCM)
Vinylchloridmonomer (VCM) ist der Grundstoff zur Herstellung von Polyvinylchlorid (PVC), das eines der am breitesten eingesetzten Polymere ist und in der Bauindustrie u.a. für Fußböden, Kabelisolierungen und Fensterprofile verwendet wird. 40 Jahre Katalysator-Erfahrung in dieser Anwendung haben Evonik zum Vorreiter für die katalytische Hydrierungsstufe bei der Herstellung von VCM gemacht. Hier kommt die Katalysatorserie Noblyst E39 von Evo­nik zum Einsatz. Für hohe Raumgeschwindigkeiten über 4.000 1/h wird Noblyst E39K empfohlen.

Zusätzlich zum Hauptprodukt VCM werden Chlorwasserstoff (HCl) und Spuren von Acetylen gebildet, die im HCl-Rückführstrom verbleiben. In einem selektiven Hydrierungsschritt wird das unerwünschte Acetylen in dem HCl-Gas zu Ethylen hydriert, das dann in den Oxychlorierungsvorgang zur Umwandlung in Ethandichlorid (EDC) zurückgeführt werden kann (s. Grafik 4). Auf diese Weise generieren die Katalysatoren von Evonik einen hohen Mehrwert für eine ressourcenschonende und umweltfreundliche VCM-Produktion. (bm)