Herstellung von Dimethylcarbonat aus Harnstoff und Methanol in einem zweistufigen Verfahren über polymere Zwischenprodukte: Katalyse und Umesterung

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Dimethylcarbonat (DMC) bietet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, jedoch sind die aktuellen Produktionsverfahren nicht in der Lage, kostengünstig ausreichende Mengen für einen breiten Einsatz bereitzustellen. Daher ist eine Verbesserung bestehender oder die Entwicklung neuer Verfahren zur DMC-Produktion erforderlich. Diese Arbeit präsentiert ein innovatives Verfahren, bei dem Harnstoff zunächst mit Polyethylenglykolen zu oligomeren Carbonaten umgesetzt wird, gefolgt von einer Umesterung mit Methanol zu DMC. Dabei werden die Polyethylenglykole regeneriert und können erneut mit Harnstoff reagiert werden. Tetraethylenglykol dient als Modellsubstanz für die Polyethylenglykole. Durch den Vergleich von Experimenten mit vorhandener Literatur werden die Synthesewege von Ziel- und Nebenprodukten analysiert und Optimierungsmöglichkeiten abgeleitet. Materialbilanzen an einer Miniplant bilden die Grundlage für eine Machbarkeitsstudie, die zeigt, dass die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens stark vom thermischen Zerfall der oligomeren Carbonate abhängt. Während des Prozesses geht die angestrebte Carbonatgruppe als CO2 verloren, und Tetraethylenglykol wird zu höheren Polyethylenglykolen verethert, die langfristig nicht mehr verwendet werden können. Zudem werden Katalyse und Kinetik der Umesterung untersucht. Abschließend wird das Potenzial dieses neuen Verfahrens zur DMC-Produktion bewertet.