Was ist 1,4-Butandiol-Rohstoff?

Einführung in 1,4-Butandiol (BDO)

1,4-Butandiol (BDO) ist eine vielseitige organische Verbindung, die als entscheidendes Zwischenprodukt bei der Herstellung verschiedener Industriechemikalien und Materialien dient. Es ist eine farblose, viskose Flüssigkeit mit der chemischen Formel C₄H₁₀O₂. BDO wird unter anderem häufig bei der Herstellung von Kunststoffen, elastischen Fasern und Polyurethanen eingesetzt. Das Verständnis der Rohstoffe und Produktionsprozesse bei der Herstellung von BDO ist für Branchen, die auf diese Verbindung angewiesen sind, von entscheidender Bedeutung.

Rohstoffe für die 1,4-Butandiol-Produktion

Bei der Herstellung von 1,4-Butandiol sind mehrere wichtige Rohstoffe erforderlich, die sowohl aus petrochemischen als auch aus erneuerbaren Quellen stammen können. Die Wahl der Rohstoffe hängt häufig von Faktoren wie Kosten, Verfügbarkeit und Umweltaspekten ab. Nachfolgend sind die wichtigsten Rohstoffe aufgeführt, die bei der BDO-Produktion verwendet werden:

1. Acetylen

Acetylen (C₂H₂) ist ein Kohlenwasserstoff, der als Ausgangsmaterial im Reppe-Prozess dient, einer der gebräuchlichsten Methoden zur Herstellung von BDO. Dabei reagiert Acetylen mit Formaldehyd (CH).₂O) zu 1,4-Butandiol, das anschließend zu 1,4-Butandiol hydriert wird. Das Reppe-Verfahren ist nach dem deutschen Chemiker Walter Reppe benannt, der es Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelte.

2. Formaldehyd

Formaldehyd (CH₂O) ist ein weiterer kritischer Rohstoff im Reppe-Prozess. Es reagiert mit Acetylen zu 1,4-Butindiol, das dann zu BDO hydriert wird. Formaldehyd wird typischerweise durch die Oxidation von Methanol hergestellt, ein Prozess, bei dem Metalloxidkatalysatoren zum Einsatz kommen.

3. Maleinsäureanhydrid

Maleinsäureanhydrid (C₄H₂O₃) wird in einem anderen gängigen Verfahren zur Herstellung von BDO verwendet, dem Davy-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird Maleinsäureanhydrid zu Bernsteinsäureanhydrid hydriert, das dann weiter hydriert wird, um 1,4-Butandiol zu erzeugen. Maleinsäureanhydrid wird typischerweise aus der Oxidation von Benzol oder Butan gewonnen.

4. Bernsteinsäure

Bernsteinsäure (C₄H₆O₄) kann auch als Rohstoff für die BDO-Produktion verwendet werden. Bei der biobasierten Produktionsroute werden nachwachsende Rohstoffe wie Glukose oder andere Zucker fermentiert, um Bernsteinsäure herzustellen. Diese Bernsteinsäure wird dann hydriert, um 1,4-Butandiol zu ergeben. Diese Methode erfreut sich aufgrund ihrer Nachhaltigkeit und geringeren Umweltbelastung im Vergleich zu herkömmlichen petrochemischen Verfahren zunehmender Beliebtheit.

Produktionsprozesse für 1,4-Butandiol

Zur Herstellung von 1,4-Butandiol kommen mehrere industrielle Verfahren zum Einsatz, jedes mit eigenen Rohstoffen und Reaktionsbedingungen. Zu den gängigsten Methoden gehören das Reppe-Verfahren, das Davy-Verfahren und die biobasierte Produktion. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über diese Prozesse:

1. Reppe-Prozess

Das Reppe-Verfahren ist eine etablierte Methode zur Herstellung von BDO. Es umfasst die folgenden Schritte:

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• Acetylen reagiert mit Formaldehyd in Gegenwart eines Katalysators auf Kupferbasis unter Bildung von 1,4-Butindiol.




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• Das 1,4-Butandiol wird dann in Gegenwart eines Nickel- oder Palladiumkatalysators hydriert, um 1,4-Butandiol herzustellen.

Dieses Verfahren ist hocheffizient und wird in der chemischen Industrie häufig eingesetzt. Es ist jedoch auf petrochemische Rohstoffe angewiesen, die Preisschwankungen und Umweltbedenken unterliegen können.

2. Davy-Prozess

Das Davy-Verfahren, auch Maleinsäureanhydrid-Verfahren genannt, umfasst die folgenden Schritte:

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• Maleinsäureanhydrid wird zu Bernsteinsäureanhydrid hydriert.




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• Das Bernsteinsäureanhydrid wird weiter hydriert, um 1,4-Butandiol herzustellen.

Dieses Verfahren ist auch in der Industrie weit verbreitet und bietet eine Alternative zum Reppe-Verfahren. Für die Herstellung von Maleinsäureanhydrid können unterschiedliche Ausgangsstoffe wie Butan oder Benzol genutzt werden.

3. Biobasierte Produktion

Die biobasierte Produktion von BDO ist eine neue Methode, die erneuerbare Rohstoffe nutzt. Der Prozess umfasst die folgenden Schritte:

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• Erneuerbare Rohstoffe wie Glukose oder andere Zucker werden mithilfe spezifischer Mikroorganismen zu Bernsteinsäure fermentiert.




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• Die Bernsteinsäure wird dann hydriert, um 1,4-Butandiol zu ergeben.

Diese Methode erfreut sich aufgrund ihrer Nachhaltigkeit und geringeren Umweltbelastung immer größerer Beliebtheit. Es bietet eine erneuerbare Alternative zu herkömmlichen petrochemischen Verfahren und kann dazu beitragen, den CO2-Fußabdruck der BDO-Produktion zu reduzieren.

Anwendungen von 1,4-Butandiol

1,4-Butandiol ist eine vielseitige Chemikalie mit einem breiten Anwendungsspektrum in verschiedenen Branchen. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören:

1. Polyurethane

BDO ist ein wichtiger Rohstoff bei der Herstellung von Polyurethanen, die in einer Vielzahl von Anwendungen wie Schäumen, Elastomeren, Klebstoffen und Beschichtungen eingesetzt werden. Aus BDO hergestellte Polyurethane weisen hervorragende mechanische Eigenschaften und Haltbarkeit auf.

2. Tetrahydrofuran (THF)

BDO wird als Vorstufe bei der Herstellung von Tetrahydrofuran (THF) verwendet, einem wertvollen Lösungsmittel und Zwischenprodukt in der chemischen Industrie. THF wird bei der Herstellung von Spandexfasern und Klebstoffen sowie als Lösungsmittel bei verschiedenen chemischen Reaktionen verwendet.

3. Polybutylenterephthalat (PBT)

BDO ist ein Schlüsselmonomer bei der Herstellung von Polybutylenterephthalat (PBT), einem technischen Hochleistungskunststoff. PBT wird aufgrund seiner hervorragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften in Automobilteilen, elektrischen Komponenten und Unterhaltungselektronik eingesetzt.

4. Gamma-Butyrolacton (GBL)

BDO wird zur Herstellung von Gamma-Butyrolacton (GBL) verwendet, einem Lösungsmittel und Zwischenprodukt bei der Synthese verschiedener Chemikalien. GBL wird in Pharmazeutika, Agrochemikalien und als Lösungsmittel in industriellen Anwendungen verwendet.

Abschluss

1,4-Butandiol ist ein wichtiges Zwischenprodukt in der chemischen Industrie mit einem breiten Anwendungsspektrum bei der Herstellung von Polyurethanen, Lösungsmitteln und technischen Kunststoffen. Bei der Herstellung von BDO sind mehrere wichtige Rohstoffe erforderlich, darunter Acetylen, Formaldehyd, Maleinsäureanhydrid und Bernsteinsäure. Zur Herstellung von BDO kommen verschiedene Produktionsverfahren wie das Reppe-Verfahren, das Davy-Verfahren und die biobasierte Produktion zum Einsatz. Das Verständnis der Rohstoffe und Produktionsmethoden ist für Branchen, die auf diese vielseitige Verbindung angewiesen sind, von entscheidender Bedeutung.