Acetonproduktion verstehen:Der Cumol-Prozess erklärt

Der Großteil der Acetonproduktion weltweit erfolgt seit 2011 durch das sogenannte Cumol-Verfahren, eine Hydrolysereaktion von Cumolhydroperoxid. Über 90 % der Acetonproduktion wird auf diese Weise erzeugt und beinhaltet eine Reaktion zwischen dem Kunststoff Propylen und der aromatischen Verbindung Benzol. Der Ausstoß der beiden chemischen Verbindungen ist Phenol und Aceton, und für jedes Pfund (0,45 Kilogramm) Phenol, das durch die Reaktion entsteht, entstehen etwa 0,62 Pfund (0,28 Kilogramm) Aceton. Ein Teil des Acetons wird auch durch einen Dehydrierungsreaktionsprozess mit Isopropylalkohol oder durch die direkte Hydrierung verschiedener Kohlenwasserstoffe erzeugt.

Das Cumol-Verfahren zur Acetonherstellung wurde erstmals 1942 von Rudolf Jurjewitsch Uldris in Russland entdeckt und die Herstellung von Aceton unter Verwendung dieses Verfahrens begann 1949 in Russland und Kanada. Bis 1953 wurden in Kanada 8.000 Tonnen pro Jahr erzeugt, und im Jahr 2002 produzierten allein die USA 1.839.000 Tonnen der Chemikalie. Kommerziell werden 75 % des in den USA produzierten Acetons für die Herstellung anderer Chemikalien verwendet, 12 % werden als universelles Lösungsmittel verwendet und die restlichen 13 % dienen verschiedenen Zwecken, von der Herstellung von Klebstoffen bis hin zu Arzneimitteln.

Die chemische Reaktion von Cumol ist ein ziemlich unkomplizierter Prozess. Cumol, das selbst ein Lösungsmittel ist, C9H12, wird aus der Benzolpropylierung gewonnen und dann oxidiert, um Cumolhydroperoxid zu erzeugen. Die Reaktion findet in einer wasserbasierten Emulsion mit Natriumcarbonat, Na2CO3, bei einer Temperatur von 90 bis 130 °C und einem Druck von 5 bis 10 bar statt. Der oxidierte Zustand von Cumol als Cumolhydroperoxid wird dann in Vakuumsäulen konzentriert, wo ein Spaltungsprozess oder die Aufspaltung kovalenter Molekülbindungen verwendet wird, um es in Phenol und Aceton zu trennen.

Bei der Herstellung von Aceton, bei der Isopropylalkohol zum Einsatz kommt, muss Isopropylalkohol mit Wasser und Dampf in einer Verdampfungskammer kombiniert werden, die auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der alle Chemikalien miteinander reagieren. Die Reaktion wird durch die Zirkulation der Verbindungen in einem turbulenten Strom erleichtert, und die nützlichen Produkte der Reaktion sind Aceton und Wasserstoff. Zu den bei der Reaktion erzeugten Abfällen gehören Wasser und etwas i-Propylalkohol. Das Aceton wird dann in einem Wäscher vom Wasserstoffgas getrennt und die Acetonproduktion auf diese Weise führt zu einer Reinheit von 99 % nach Volumen.

Obwohl Aceton auch durch bakterielle Fermentationsverfahren oder durch die Trockendestillation von Acetaten erzeugt werden kann, hat sich seit 2011 das Cumol-Verfahren durchgesetzt. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Ausgangschemikalien für den Prozess Benzol und Propylen als recht preiswerte, reichlich vorhandene Verbindungen gelten. Im Gegensatz dazu sind Phenol und Aceton wertvolle Industriechemikalien, die im 21. Jahrhundert weltweit in Millionen Tonnen verwendet werden.

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Link zu Quellen

• https://www.lookchem.com/Chempedia/Chemical-Technology/Organic-Chemical-Technology/7755.html
• https://www.scribd.com/doc/30429522/Acetone-Production-Process-From-Iso-propyl-Alcohol-IPA