Energiesparende Herstellung der Schaum-Komponente Isocyanat

Gas als Schlüssel

Polyurethan-Schaum wird in Matratzen und Polstermöbeln eingesetzt, dämmt Kühlschränke und Gebäude und sorgt für ausgesprochen leichte Autoteile. Es ist ein vielseitiges Material, das besseren Komfort ermöglicht und dabei hilft, Energie zu sparen. Seine Bestandteile können auch auf umweltbewusste Art und Weise hergestellt werden – dank der innovativen Prozesse von Covestro.
Am Standort Dormagen benötigt Covestro 80 Prozent weniger Lösungsmittel und 60 Prozent weniger Energie, um Isocyanate herzustellen.

Der Chemiker Otto Bayer hat eigentlich an einer neuen Methode zur Herstellung von Textilfasern gearbeitet, als er vor 75 Jahren eine komplett neue Art von Kunststoffen erfand – Polyurethane. Im Laufe der Zeit hat sich dieses Material zu einem wesentlichen Bestandteil vieler Alltagsdinge entwickelt, in denen Lacke, Klebstoffe oder Hart- bzw. Weichschäume verarbeitet sind.

Polyurethane werden hauptsächlich aus zwei chemischen Substanzen hergestellt: Isocyanaten und Polyolen. Covestro gehört zu den führenden Herstellern beider Bestandteile. Auch wenn es um die Verbesserung der Herstellung dieser Rohstoffe geht, sieht sich das Unternehmen als Pionier und macht die Prozesse einfacher, kostengünstiger und umweltfreundlicher. Forscher und Verfahrenstechniker arbeiten kontinuierlich an Verbesserungen; oftmals auch in Zusammenarbeit mit externen Partnern.

60 Prozent weniger Energie

Die Gasphasentechnologie ist eine der Erfolgsgeschichten in der Herstellung von Isocyanaten. Verglichen Prozessen auf Basis von Flüssigkeiten benötigt sie unter anderem weitaus weniger Energie und wird eingesetzt, um Isocyanate wie Toluoldiisocyanat (TDI) herzustellen, die für Weichschaum aus Polyurethan benötigt werden. Der Schlüssel zu diesem Durchbruch ist, dass die zwei Chemikalien Toluoldiamin (TDA) und Phosgen bereits im gasförmigen Zustand reagieren und nicht erst im letzten Prozessschritt als Flüssigkeiten.

Dadurch werden 80 Prozent weniger Lösemittel und 60 Prozent weniger Energie benötigt. Hinzu kommt, dass eine typische großtechnische Anlage (mit einem Produktionsvolumen von 250.000 Tonnen TDI) jährlich 60.000 Tonnen weniger Kohlendioxid ausstößt als beim konventionellen Prozess.

Außerdem hilft die Gasphasentechnologie dabei, die TDI-Ausbeute zu erhöhen, da die Substanzen viel schneller reagieren und weniger Sekundärreaktionen auftreten. Zudem werden 40 Prozent Phosgen pro Kilogramm TDI eingespart. Und die Liste der Vorteile ist noch länger. Da die Anlagen kleiner sind, sind die Investitionskosten 20 Prozent niedriger als bei einer konventionellen Produktionsanlage.

Einsatz in großindustriellen Anlagen

Covestro hat diesen Prozess 2011 in großtechnischem Maßstab an seinem Standort im chinesischen Shanghai eingeführt. Auch in einer neuen Anlage in Dormagen (Deutschland), die Ende 2014 in Betrieb genommen wurde, wird der Prozess eingesetzt. Genauso innovativ ist Covestro, wenn es um die Herstellung des Isocyanats Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) geht, des Bestandteils von Hartschaum. Dafür wird die Chemikalie Anilin benötigt, aus der das direkte MDI-Vorprodukt Methylendiphenyldiamin (MDA) gewonnen wird. Bei der herkömmlichen (isothermischen) Anilin-Herstellung (aus Nitrobenzol und Wasserstoffgas) wird die erzeugte Wärme über Trägeröle abgeführt.

Covestro hat allerdings eine Alternative entwickelt, die weitaus umweltverträglicher und effizienter ist. Bei diesem adiabatischen Prozess findet keinerlei Wärmeaustausch mit der Umgebung statt. Vielmehr wird die bei der Reaktion erzeugte Wärme umgehend mit dem Fluss des Anilingases abgeführt.

Das bedeutet unter anderem, dass der Prozess ein Viertel weniger Energie benötigt als der konventionelle Prozess. Das auf diese Weise hergestellte Anilin ist zudem reiner. Covestro nutzt diese Technologie bereits in einer MDI-Anlage in Shanghai mit einer jährlichen Kapazität von 350.000 Tonnen.