Propylenoxid (PO) ist eine farblose, aber hochentzündliche Flüssigkeit, die aus Rohöl gewonnen und in diversen industriellen Anwendungen verwendet wird. Ein Großteil des PO findet in der Herstellung von Polyolen Verwendung. Beispielsweise dienen Polyole als Bausteine für Polyetherpolyole (z. B. Schäume, Beschichtungen, Klebstoffe) und Propylenglykol (z. B. PET-Flaschen, Fasern, Möbel).

Zur Herstellung von PO gibt es unterschiedliche Produktionsverfahren. Bei einigen dieser Prozesse entstehen Nebenprodukte (z. B. Chlorhydrin „CH-PO“, Styrol „SM-PO“ und Methyl-tert-Butylether «MTBE-PO») oder sind frei von Derivaten (z. B. Wasserstoffperoxid «HP-PO» und Cumol «CU-PO»). Von diesen Prozessen wird angenommen, dass HPPO den geringsten ökologischen Fußabdruck hat.

Dieses Process Application Note behandelt die Online-Überwachung des HPPO-Prozesses von Wasserstoffperoxid (H₂O₂) unter Verwendung eines explosionsgeschützten Prozessanalysators. Die Online-Analyse ermöglicht eine hohe Propylenoxid-Produktionsausbeute bei gleichzeitiger Kostenreduzierung durch geringen Rohstoffverbrauch und gewährleistet eine sichere Arbeitsumgebung für das, in diesem hochgefährlichen Prozess, tätige Personal.

Aufgrund seiner vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten vorwiegend in der Polyurethan- und Lösungsmittelindustrie, ist Propylenoxid ein bedeutendes Produkt für die chemische Industrie. 

Die weltweite Produktion von PO beträgt mehr als 10 Millionen Tonnen pro Jahr [1]. Der PO-Markt ist im Wachstum, ebenso wie der Bedarf an umweltfreundlichen und kostengünstigen Produktionsprozessen. PO kann mit Hilfe verschiedener Methoden produziert werden, die Nebenprodukte hervorbringen können (Tabelle 1). Abhängig vom Markt für die Nebenprodukte können eines oder mehrere der dargestellten Verfahren jederzeit weltweit in großem Umfang eingesetzt werden.

Wasserstoffperoxid, in Methanol gelöst, ist das einzige Oxidationsmittel und damit auch der ausschlaggebende Ausgangsstoff und gemessene Parameter zur Sicherstellung der vollständigen Umsetzung zu Propylenoxid (PO). Deshalb besteht eine große Nachfrage nach einer genauen und verlässlichen Verfahrensüberwachung während des gesamten Reaktionsprozesses.

In Anbetracht der Gefährlichkeit dieses Prozesses sind Online-Messverfahren aus Sicherheitsgründen von entscheidender Bedeutung. H₂O₂ kann am Ablauf des Primärreaktors mithilfe einer Online-Analysenlösung, die für explosionsgefährdete Bereiche konzipiert wurde, genau überwacht werden (Abbildung 1).

Darüber hinaus wird durch die Analyse der H₂O₂ Restkonzentrationen in den Kopfbereichen der Endreaktoren vor der Propenrückgewinnung sichergestellt, dass das nicht umgesetzte Wasserstoffperoxid nach dem Epoxidationsreaktor genau überwacht und kontrolliert wird (Abbildung 1).

Aufgrund der gefährlichen Umgebung in diesen Produktionsanlagen müssen bei allen Produktions- und Prozessanlagen strenge Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Der ADI 2045TI EX (ATEX) Prozessanalysator von Metrohm Process Analytics (Abbildung 2) erfüllt alle elektrischen Sicherheitsanforderungen und ist speziell für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen konzipiert.

• Schutz von Unternehmenswerten durch integrierte Alarme bei definierten Warngrenzen
• Genaue Feuchtigkeitsanalyse in der hygroskopischen Probenmatrix
• Sichere Arbeitsumgebung für Mitarbeiter (hohe Temperaturen und Drücke, Autopolymerisation, ATEX)
• Erhöhte Produktausbeute bei optimiertem Produktionsprozess: mehr Rentabilität 

1.  Kawabata, T.; Yamamoto, J.; Koike, H.; Yoshida, S. Trends und Ansichten in der Entwicklung von Technologien für die Propylenoxidproduktion; Sumitomo Kagaku, 2019; S. 4–11.