Einsatz der Reaktivdestillation in Multi-Reaktionssystemen

Reactive Distillation for Multiple Reaction Systems

Authors

  • Tobias Keller,

    Corresponding author
    1. Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, Emil-Figge-Straße 70, 44227 Dortmund, Deutschland
    2. Clarkson University, Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Potsdam, NY 13699-5705, USA
    • Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, Emil-Figge-Straße 70, 44227 Dortmund, Deutschland
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  • Johannes Holtbrügge,

    1. Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, Emil-Figge-Straße 70, 44227 Dortmund, Deutschland
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  • Alexander Niesbach,

    1. Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, Emil-Figge-Straße 70, 44227 Dortmund, Deutschland
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  • Prof. Dr.-Ing. Andrzej Górak

    1. Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl für Fluidverfahrenstechnik, Emil-Figge-Straße 70, 44227 Dortmund, Deutschland
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Abstract

Die Reaktivdestillation (RD) wird gegenwärtig vor allem zur Umsatzsteigerung in gleichgewichtslimitierten Reaktionssystemen verwendet, die häufig nur eine Hauptreaktion aufweisen. Diese Arbeit hingegen beschäftigt sich mit dem Einsatz der RD in chemischen Systemen mit mehr als einer Hauptreaktion. In solchen Multi-Reaktionssystemen ist nicht nur der Umsatz der Edukte, sondern auch die Selektivität des Zielprodukts durch das chemische Gleichgewicht begrenzt. Ungeachtet, ob das Zielprodukt als Zwischenprodukt oder nach mehreren aufeinanderfolgenden Reaktionen gebildet wird, kann die RD zur Überwindung solcher Selektivitätslimitierungen beitragen. Dieses Potenzial wird am Beispiel der konsekutiven Umesterung von Dimethylcarbonat mit Ethanol untersucht. Die Ergebnisse umfassender experimenteller Studien in einer Technikumskolonne werden präsentiert, um den Einfluss entscheidender Betriebsparameter auf das Prozessverhalten zu untersuchen.

Abstract

Reactive distillation (RD) is currently used to increase the reactant conversion in chemical equilibrium limited reaction systems that usually consist of a single main reaction. This work focuses on the application of RD to chemical systems that consist of more than a single main reaction. In such multiple reaction systems, not only the reactant conversion but also the selectivity of the target product is limited by chemical equilibrium. In this case, reactive distillation would allow overcoming such selectivity limitations, regardless of whether the target product is formed as an intermediate product or at the end of several consecutive reactions. Both cases are investigated on the example of the consecutive transesterification of dimethyl carbonate with ethanol. Comprehensive pilot-scale experiments were performed to study the effect of decisive operating parameters on the RD column's behavior.

Ancillary