Numerische Untersuchung der reak- tiven Trennwandkolonne am Beispiel der Methylacetat-Hydrolyse Ivo Müller und Eugeny Y. Kenig* Reaktive Trennwandkolonnen bieten eine Möglichkeit, die Vorzüge der Trennwandkolon- nen und der Reaktivrektifikation in einem Apparat zu kombinieren. Aufgrund der Neu- artigkeit dieses komplexen Verfahrens sind ausgiebige, numerische Untersuchungen unab- dingbar. Zu diesem Zweck wurde ein auf dem rigorosen Stoffaustauschmodell basiertes Simulationstool entwickelt. Die erfolgreiche Validierung des Modells und des Simulations- tools anhand von Experimenten wird vorgestellt. Schlagwörter: Methylacetat-Hydrolyse, Prozessintegration, Prozesssimulation, Reaktive Trennwandkolonne Eingegangen: 12. April 2010; revidiert: 12. Juli 2010; akzeptiert: 16. Juli 2010 Numerical Investigation of the Reactive Dividing Wall Column Exemplified by Methyl Acetate Hydrolysis The reactive dividing wall column concept provides an opportunity to combine the advan- tages of dividing wall columns and reactive distillation in one single unit. Due to the novelty of this complex process, extensive numerical investigations are necessary. For this purpose, a simulation tool has been developed, which applies the rigorous rate-based modelling ap- proach. The successful validation of both the model and simulation tool are presented. Keywords: Methyl acetate hydrolysis, Process simulation, Process integration, Reactive dividing wall column 1 Einleitung Steigender Wettbewerbsdruck aufgrund fort- schreitender Globalisierung, höhere Energie- und Rohstoffkosten sowie wachsende Sen- sibilisierung der Bevölkerung hinsichtlich der Ökologie verlangen nach einer fortwährenden Verbesserung der Prozesse in der chemischen und petrochemischen Industrie. Ein vielver- sprechender und industriell bereits eingesetz- ter Ansatz ist die sog. Prozessintegration. Bei diesem Konzept werden traditionell apparativ getrennte Grundoperationen in einem Apparat zusammengeführt. Dies soll finanzielle Ein- sparungen ermöglichen und/oder die Effizi- enz des Gesamtprozesses aufgrund synerge- tischer Phänomene verbessern. Ein hohes Potenzial weist dabei die Kombination von Stofftrennung und chemischer Reaktion in einem Apparat auf. Die Kombination der bereits etablierten, in- tegrierten Verfahren, Reaktivrektifikation [1, 2] und Trennwandkolonne [3, 4], führen zu einem hochintegrierten Prozess, der sog. reak- tiven Trennwandkolonne [5, 6]. Von diesem Apparat wird erwartet, dass er die Vorteile der Reaktivrektifikation (Verringerung der Inves- titionskosten, höhere Umsätze durch Über- windung des Reaktionsgleichgewichts und Möglichkeit zur Auftrennung von engsieden- den oder azeotropen Gemischen) [1, 2] mit de- nen der Trennwandkolonne (energieeffiziente Auftrennung von Gemischen in drei und meh- rere Produktströme in nur einer Kolonne) [3, 4] kombiniert und gegebenenfalls Synergieef- fekte ermöglicht. Erste Untersuchungen hier- zu zeigen ein deutliches Einsparpotenzial hin- sichtlich Kosten und Energieverbräuchen gegenüber weniger integrierter Kolonnenver- schaltungen [7]. Bereits die Historie der nicht-reaktiven Trennwandkolonne zeigt, dass eine indus- trielle Akzeptanz eines solchen Verfahrens nur mit einem detaillierten Prozessverständnis einhergeht. Experimentelle Untersuchungen hierzu sind aufgrund des heute vorherrschen- den Termin- und Kostendrucks jedoch nur noch eingeschränkt möglich. Stattdessen wer- Bei dem Konzept der Prozessintegra- tion werden tradi- tionell apparativ getrennte Grund- operationen in einem Apparat zu- sammengeführt. Aufgrund des heute vorherrschenden Termin- und Kosten- drucks werden ver- stärkt Simulations- modelle zur Prozess- analyse eingesetzt. Prozessintegration 2109 Chemie Ingenieur Technik Chemie Ingenieur Technik 2010, 82, No. 12 © 2010 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.de DOI: 10.1002/cite.201000084