Technische Chemie (eBook)

Prof. Dr. Manfred Baerns ist seit 2006 Gastwissenschaftler am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin. Er war, nach 5-jähriger Industrietätigkeit, Professor für Technische Chemie an der Ruhr-Universität Bochum (1974), wo er 1999 emeritierte. 1991 bis 1997 war er Mitglied des Vorstands der DECHEMA (Titanplakette), später wissenschaftlicher Direktor des Instituts für Angewandte Chemie Berlin-Adlershof e.V.. Er arbeitet vorwiegend auf den Gebieten Katalyse mit dem Schwerpunkt heterogene Katalyse und der chemischen Reaktionstechnik. Prof. Baerns schrieb ca. 300 wissenschaftliche Artikel, sowie das Buch "Basic Principles of Applied Catalysis" und hat zahlreiche Patente. Unter anderem, wurde er Honorarprofessor in Berlin an der Humboldt-Universität und der Technischen Hochschule und Ehrenmitglied des Instituts für Katalyse an der Universität Rostock. Prof. Dr. Arno Behr ist Leiter des Lehrstuhls Chemische Prozessentwicklung an der Universität Dortmund, war 10 Jahre Abteilungsleiter (1987) und Hauptbevollmächtigter (1991) bei der Henkel KGaA/ Düsseldorf und ist seit 1997 mehrfach an GDCh-Kursen beteiligt. 1999 bis 2001 war er Dekan der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen. Er beschäftigt sich überwiegend mit den Forschungsgebieten Technische Katalyse, Petrochemie, Nachwachsende Rohstoffe, Kohlendioxid-Aktivierung und Miniplant-Technologie. Von ihm existieren zahlreiche Bücher, über 120 wissenschaftliche Veröffentlichungen und zahlreiche Patente. Sein neuestes Werk ist "Angewandte Homogene Katalyse" (2008), welches auch in Englisch erhältlich ist ("Applied Homogeneous Catalysis", 2012). Prof. Dr. Axel Brehm ist seit 1985 Professor für Technische Chemie an der Universität Oldenburg. Bis 1997 schrieb er 24 Beiträge in DECHEMA-Monographien und es folgten 14 weitere bis 2006. Im Mittelpunkt seiner Forschungsaktivitäten stehen Fragestellungen aus dem Gebiet der chemischen Reaktionstechnik, Untersuchungen zum Stoff- und Wärmetransport im Dreiphasensystem Gas/ Flüssigkeit/ Katalysator, Mehrphasenreaktionstechnik, Verbesserung mikro- und makrokinetisch limitierter Reaktionsabläufe, Fixierung von Zeolithen an formgebenden Substraten, sowie Austesten derartiger Komposit-Katalysatoren in dafür entwickelten Laborreaktoren. Prof. Dr. Jürgen Gmehling ist Professor für Technische Chemie an der Universität Oldenburg, CEO der DDBST GmbH, sowie Direktor der Laboratory for Thermophysical Properties (LTP) GmbH. Seine Forschungsgebiete belaufen sich auf die computergestützte Auslegung und Optimierung chemischer Prozesse (Messungen, Datensammlungen, Modell- und Softwareentwicklung). Er hat neben zahllosen wissenschaftlichen Artikeln auch Lehrbücher zur Thermodynamik, zu Grundoperationen und zur Technischen veröffentlicht und ist Mitherausgeber von drei wissenschaftlichen Zeitschriften. Prof. Gmehling wurde mit der Arnold-Eucken-Preis (1982), dem "Rossini Lectureship Award" (2008) und der Gmelin-Beilstein-Denkmünze (2010) ausgezeichnet. Prof. em. Dr. Ulfert Onken ist Professor für Technische Chemie an der Universität Dortmund. Von 1958 bis 1971 war er Leiter des Bereiches Chemische Verfahrenstechnik bei der Hoechst AG . Seine Forschungsgebiete sind Biotechnologie, Gas-Flüssigkeits-Reaktoren und Mischphasenthermodynamik. Aufbau der Dortmunder Datenbank für Phasengleichgewichte (mit J. Gmehling). Prof. Onken ist Autor von Monographien und Tabellenwerken, sowie Ehrenmitglied der Czech Society of Chemical Engineering und gab Gastprofessuren u. a. in Kyoto (Japan, 1985). Im Jahr 2000, wurde er mit der Emil-Kirschbaum-Medaille der Deutschen Vereinigung für Chemie- und Verfahrenstechnik ausgezeichnet (DVCV). Prof. Dr. Albert Renken ist seit 1977 Professor für Chemische (Mikro-)Reaktionstechnik an der Eidgenössischen TH Lausanne, Schweiz. Von 1992 bis 2006 war er Mitglied der Kommission für Technologie und Innovation (KTI). Seine Forschung gilt der Polymerisationstechnik, Heterogene Katalyse, Instationäre Prozessführung chemischer Reaktoren

TEIL I: Einführung in die Technische Chemie

CHEMISCHE PROZESSE UND CHEMISCHE INDUSTRIE
Besonderheiten chemischer Prozesse
Chemie und Umwelt
Chemiewirtschaft
Struktur von Chemieunternehmen
Bedeutung von Forschung und Entwicklung für die chemische Industrie
Entwicklungstendenzen und Zukunftsaussichten der chemischen Industrie

CHARAKTERISIERUNG CHEMISCHER PRODUKTIONSVERFAHREN
Laborverfahren und technische Verfahren
Gliederung chemischer Produktionsverfahren
Darstellung chemischer Verfahren und Anlagen durch Fließschemata

KATALYSE ALS SCHLÜSSELTECHNOLOGIE DER CHEMISCHEN INDUSTRIE
Was ist Katalyse?
Arten von Katalysatoren
Besondere Anwendungsformen in homogener und heterogener Katalyse

TEIL II: Chemische Reaktionstechnik

GRUNDLAGEN DER CHEMISCHEN REAKTIONSTECHNIK
Grundbegriffe und Grundphänomene
Chemische Thermodynamik
Stoff- und Wärmetransportvorgänge

KINETIK CHEMISCHER REAKTIONEN
Mikrokinetik chemischer Reaktionen
Ermittlung der Kinetik chemischer Reaktionen
Makrokinetik chemischer Reaktionen - Zusammenwirken von chemischer Reaktion und Transportvorgängen

CHEMISCHE REAKTOREN UND DEREN REAKTIONSTECHNISCHE MODELLIERUNG
Allgemeine Stoff- und Energiebilanzen
Absatzweise betriebene Rührkesselreaktoren
Halbkontinuierlich betriebene Rührkesselreaktoren
Kontinuierlich betriebener idealer Rührkesselreaktor
Ideale Strömungsrohrreaktoren
Kombination idealer Reaktoren
Reale homogene und quasihomogene Reaktoren
Reale Mehrphasenreaktoren

AUSWAHL UND AUSLEGUNG CHEMISCHER REAKTOREN
Reaktorauswahl und reaktionstechnische Optimierung
Thermische Prozesssicherheit
Mikrostrukturierte Reaktoren

TEIL III: Grundoperationen

THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN FÜR DIE BERECHNUNG VON PHASENGLEICHGEWICHTEN
Phasengleichgewichtsbeziehung
Dampf-Flüssig-Gleichgewicht
Vorausberechnung von Phasengleichgewichten
Konzentrationsabhängigkeit des Trennfaktors binärer Systeme
Flüssig-Flüssig-Gleichgewicht
Gaslöslichkeit
Fest-Flüssig-Gleichgewicht
Phasengleichgewicht für die überkritische Extraktion
Adsorptionsgleichgewichte
Osmotischer Druck

AUSLEGUNG THERMISCHER TRENNVERFAHREN
Konzept der idealen Trennstufe
Realisierung mehrerer Trennstufen
Kontinuierliche Rektifikation
Trennung azeotroper und eng siedender Systeme
Reaktive Rektifikation
Zahl der Kolonnen und mögliche Trennsequenzen
Diskontinuierliche Rektifikation
Auslegung von Rektifikationskolonnen
Absorption
Flüssig-Flüssig-Extraktion
Fest-Flüssig-Extraktion
Extraktion mit überkritischen Fluiden
Kristallisation
Adsorption
Entfernung der Restfeuchten, Entwässern und Trocknen
Membrantrennverfahren

MECHANISCHE GRUNDOPERATIONEN
Strömungslehre - Fluiddynamik in Reaktoren, Kolonnen und Rohrleitungen
Erzeugen von Förderströmen - Pumpen, Komprimieren, Evakuieren
Mischen fluider Phasen
Mechanische Trennverfahren
Verarbeiten von Feststoffen

TEIL IV: Verfahrensentwicklung

GESICHTSPUNKTE DER VERFAHRENSAUSWAHL
Das Konzept der Nachhaltigkeit
Stoffliche Gesichtspunkte (Rohstoffauswahl und Syntheseroute)
Energieaufwand
Sicherheit
Umweltschutz im Sinne der Nachhaltigkeit
Betriebsweise

VERFAHRENSGRUNDLAGEN
Ausgangssituation und Ablauf
Verfahrensinformationen
Stoff- und Energiebilanzen
Versuchsanlagen
Auswertung und Optimierung

WIRTSCHAFTLICHKEIT VON VERFAHREN UND PRODUKTIONSANLAGEN
Erlöse, Kosten und Gewinn
Herstellkosten
Kapazitätsauslastung und Wirtschaftlichkeit
Wirtschaftlichkeit von Projekten

PLANUNG UND BAU VON ANLAGEN
Projektablauf
Projektorganisation
Genehmigungsverfahren für Chemieanlagen
Anlagenplanung
Projektabwicklung

TEIL V: Chemische Prozesse

ORGANISCHE ROHSTOFFE
Erdöl
Erdgas
Kohle
Nachwachsende Rohstoffe

ORGANISCHE GRUNDCHEMIKALIEN
Alkane
Alkene
Aromaten
Acetylen
Synthesegas

ORGANISCHE ZWISCHENPRODUKTE
Sauerstoffhaltige Verbindungen
Stickstoffhaltige Verbindungen
Halogenhaltige Verbindungen

ANORGANISCHE GRUND- UND MASSENPRODU