DeutschesFachbuch.de : Technische Chemie Lehrbuch Von Manfred Baerns, Arno Behr, Axel Brehm, Jürgen Gmehling, Hanns Hofmann, Ulfert Onken

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Inhaltsverzeichnis
VorwortXIII
Die AutorenXV
Enzyklopädien und Nachschlagewerke zur Technischen ChemieXVII
SymbolverzeichnisXIX
Teil IEinführung in die Technische Chemie 1
Arno Behr, Ulfert Onken
1 Chemische Prozesse und chemische Industrie 1
1.1 Besonderheiten chemischer Prozesse 1
1.2 Chemie und Umwelt 2
1.3 Chemiewirtschaft 3
1.3.1 Einteilung der Chemieprodukte 3
1.3.2 Chemiefirmen werden Großunternehmen - ein historischer Rückblick 4
1.3.3 Strukturwandel in der Chemieindustrie 5
1.4 Struktur von Chemieunternehmen 6
1.5 Bedeutung von Forschung und Entwicklung für die chemische Industrie 7
1.5.1 Wissenschaft und chemische Technik 7
1.5.2 Betriebsinterne Forschung 8
1.6 Entwicklungstendenzen und Zukunftsaussichten der chemischen Industrie 10
Literatur 11
2 Charakterisierung chemischer Produktionsverfahren 13
2.1 Laborverfahren und technische Verfahren 13
2.1.1 Chlorierung von Benzol 13
2.1.2 Oxychlorierung von Benzol 14
2.1.3 Herstellung von Azofarbstoffen 14
2.1.4 Zusammenfassung 15
2.2 Gliederung chemischer Produktionsverfahren 15
2.3 Darstellung chemischer Verfahren und Anlagen durch Fließschemata 18
2.3.1 Grundfließschema 19
2.3.2 Verfahrensfließschema 19
2.3.3 Rohrleitungs- und Instrumenten (RI)-Fließschema 19
2.3.4 Mess- und Regelschema 21
2.3.5 Spezielle Schemata 21
Literatur 22
Teil IIChemische Reaktionstechnik 23
Einführung 23
3 Grundlagen der Chemischen Reaktionstechnik 23
Manfred Baerns, Hanns Hofmann
3.1 Grundbegriffe und Grundphänomene 23
3.1.1 Klassifizierung chemischer Reaktionen 24
3.1.2 Grundbegriffe und Definitionen 24
3.1.3 Stöchiometrie chemischer Reaktionen 26
3.1.3.1 Zusammensetzung des Reaktionsgemisches 26
3.1.3.2 Schlüsselkomponenten und Schlüsselreaktionen 27
3.1.3.3 Reaktionsfortschritt 30
3.1.3.4 Zusammenhang zwischen Stöchiometrie und Reaktionskinetik 31
3.2 Chemische Thermodynamik 33
3.2.1 Reaktionsenthalpie 33
3.2.2 Gleichgewichtsumsatz 35
3.2.3 Simultangleichgewichte 38
3.2.3.1 Relaxationsmethode 38
3.2.3.2 Ermittlung der Gleichgewichtszusammensetzung durch Minimierung der Gibbs'sche...
3.3 Stoff- und Wärmetransportvorgänge 41
3.3.1 Molekulare Transportvorgänge 41
3.3.1.1 Diffusion 41
3.3.1.2 Wärmeleitung 44
3.3.2 Diffusion in porösen Medien 44
3.3.2.1 Molekulare Porendiffusion 45
3.3.2.2 Knudsen-Diffusion in Poren 45
3.3.2.3 Diffusiver Stofftransport im Übergangsgebiet von molekularer zu Knudsen-Diffu...
3.3.2.4 Poiseuille-Strömung in Poren 47
3.3.2.5 Sonderfälle der Diffusion in porösen Feststoffen 47
3.3.3 Wärmeleitfähigkeit in porösen Feststoffen 48
3.3.4 Stoff- und Wärmetransport an Phasengrenzflächen 49
3.3.5 Wärmeübergang 51
3.3.6 Stoffübergang 54
Literatur 56
4 Kinetik chemischer Reaktionen 59
4.1 Mikrokinetik chemischer Reaktionen 59
4.1.1 Einführung 59
4.1.2 Kinetik homogener Gas- und Flüssigkeitsreaktionen 61
4.1.3 Kinetik heterogen katalysierter Reaktionen 65
4.1.3.1 Katalytische Oberflächenreaktionen 65
4.1.3.2 Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von den Gasphasenkonzentrationen 66
4.1.3.3 Katalytische Oberflächenreaktion als geschwindigkeitsbestimmender Schritt 66
4.1.3.4 Komplexe Vorgänge bei einer einfachen Reaktion 67
4.1.4 Kinetik der Desaktivierung heterogener Katalysatoren 70
4.1.5 Kinetik von Gas-Feststoff-Reaktionen 71
4.1.6 Kinetik homogen und durch gelöste Enzyme katalysierter Reaktionen 71
Literatur 72
4.2 Ermittlung der Kinetik chemischer Reaktionen 73
4.2.1 Zielsetzungen kinetischer Untersuchungen 73
4.2.2 Betriebsweise und Bauart von Laborreaktoren für kinetische Untersuchungen 74
4.2.2.1 Allgemeine apparative Gesichtpunkte 77
4.2.2.2 Spezielle Laborreaktoren 79
4.2.2.2.1 Laborreaktoren für homogene Reaktionen 79
4.2.2.2.2 Laborreaktoren für heterogen katalysierte Gasreaktionen 80
4.2.2.2.3 Laborreaktoren für Gas-Feststoff-Reaktionen 83
4.2.2.2.4 Laborreaktoren für Gas-Flüssigkeit-Reaktionen 84
4.2.2.2.5 Kalorimetrie 87
4.2.3 Planung und Auswertung kinetischer Messungen zur Ermittlung von Geschwindigkeit...
4.2.3.1 Klassische Methoden 90
4.2.3.1.1 Einfache Reaktionen 90
4.2.3.1.2 Komplexe Reaktionen 97
4.2.3.2 Statistisch begründete Methoden der Versuchsplanung und Auswertung 101
4.2.3.2.1 Lineare Regression 102
4.2.3.2.2 Normalgleichungen und Standardnormalgleichungen 103
4.2.3.2.3 Beurteilung einer Regression 105
4.2.3.2.4 Grenzen der "multiplen linearen Regression"106
4.2.3.3 Versuchspläne für die lineare Regression 108
4.2.3.3.1 Grundsätzliches zur Aufstellung von Versuchsplänen 108
4.2.3.3.2 Ausgewählte Versuchspläne für lineare Regressionen 109
4.2.3.3.3 Faktorielle Versuchspläne 109
4.2.3.4 Auswertungssoftware für kinetische Daten 113
Literatur 114
4.3 Makrokinetik chemischer Reaktionen - Zusammenwirken von chemischer Reaktion und T...
4.3.1 Heterogen katalysierte Gasreaktionen 116
4.3.1.1Äußere Transportvorgänge 116
4.3.1.1.1 Stoffübergang und katalytische Reaktion 116
4.3.1.1.2 Stoff- und Wärmeübergang beim Ablauf einer heterogen katalysierten Reaktion...
4.3.1.2 Innere Transportvorgänge und chemische Reaktion 120
4.3.1.2.1 Porendiffusion und katalytische Reaktion 121
4.3.1.2.2 Zusammenwirken von katalytischer Reaktion, Diffusion und Wärmeleitung im po...
4.3.1.2.3 Gleichzeitiges Auftreten äußerer und innerer Konzentrationsgradienten 125
4.3.1.2.4 Beeinflussung der Temperaturabhängigkeit der Reaktion durch Stofftransportv...
4.3.1.3 Einfluss der Transportvorgänge auf die Selektivität 127
4.3.1.3.1 Einfluss der äußeren Transportvorgänge auf die Selektivität 127
4.3.1.3.2 Einfluss der inneren Transportvorgänge (Porendiffusion) auf die Selektivitä...
4.3.1.4 Kriterien zur Abschätzung des Einflusses von Stoff- und Wärmetransportvorgäng...
4.3.2 Fluid-Fluid-Reaktionen 133
4.3.2.1 Einfluss des Stoffübergangs auf die effektive Reaktionsgeschwindigkeit 133
4.3.2.2 Einfluss des Stoffübergangs bei Fluid-Fluid-Reaktionen auf die Selektivität 1...
4.3.3 Gas-Feststoff-Reaktionen 138
4.3.3.1 Nichtporöse Feststoffe 139
4.3.3.2 Poröse Feststoffe 143
Literatur 144
5 Chemische Reaktoren und deren reaktionstechnische Modellierung 145
Albert Renken
5.1 Allgemeine Stoff- und Energiebilanzen 145
5.2 Absatzweise betriebene Rührkesselreaktoren 145
5.2.1 Stoffbilanz 146
5.2.2 Wärmebilanz 149
5.2.2.1 Adiabate Reaktionsführung 149
5.2.2.2 Polytrope Reaktionsführung 151
5.3 Halbkontinuierlich betriebene Rührkesselreaktoren 152
5.4 Kontinuierlich betriebener idealer Rührkesselreaktor 153
5.4.1 Stoffbilanz des kontinuierlich betriebenen Rührkesselreaktors 153
5.4.1.1 Volumenbeständige Reaktionen 154
5.4.1.2 Nichtvolumenbeständige Reaktionen 155
5.4.2 Wärmebilanz des kontinuierlich betriebenen Rührkesselreaktors 156
5.5 Ideale Strömungsrohrreaktoren 160
5.5.1 Stoffbilanz 160
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Stichwortverzeichnis
A
Abbau
- biologischer 638
Abfälle 436 ff.
- Wiederverwertung 436
Abfallschwefelsäure 436, 597 f.
Abführmittel 649
Ablaufplanung 485 ff.
Ablaufüberwachung 485 ff.
ABS-Polymerisate 543
Abschreibung 463
Absetzkammern 386
Absorber-Desorber-Prinzip 508
Absorberbauarten 345
Absorption 339
- ausgewählte Beispiele 340
- chemische 17, 339, 344 f.
- Kremser-Gleichung 342
- Lösemittelauswahl 340
- McCabe-Thiele-Verfahren 340
- minimale Absorptionsmittelmenge 341
- physikalische 17, 339
- Regenerierung 339
Absorptionsenthalpie 275
Absorptionsmittel 339
Absorptionstrocknung 507
Abtriebsgerade 294
Abwasserbelastungen 431 ff.
Abwasserreinigung 433 ff.
- aerobe Abwasserreinigung 433
- anaerobe Abwasserreinigung 436
- Belebtschlammverfahren 434
- Belebungsbecken 434
- Biohoch-Reaktor Hoechst 435
- biologische Abwasserreinigung 433
- Schlammentsorgung 435
- Tropfkörperverfahren 434
Abwasserstrippern 322
7-ACA siehe 7-Amino-Cephalosporansäure
Acetaldehyd 542, 552, 564, 573
Acetaldol 576
Acetanhydrid 574
Acetatseide 526
Aceton 405, 569, 576
- Folgechemie 577
Acetoncyanhydrin 533, 577
Acetonitril 587
Acetophenon 548
Acetoxylierung 580
Acetylen 533, 550, 557, 574, 586, 591
- Addition von Essigsäure 579
- Herstellung 550
- Produktionskapazitäten 551
- Verwendung 551
Acetylenhydrierung 536
Acetylsalicylsäure 648 f.
Acrolein 567, 576
- Luftoxidation 580
Acrylamid 414 f., 587
Acrylfasern 587
Acrylglas 627
Acrylnitril 542, 552, 586, 588, 601
Acrylnitril-Butadien-Rubber (NBR) 587
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS) 587
Acrylsäure 552, 580
Acylierung 548
Acylierungsmittel 640
adiabate Induktionszeit 214
adiabater Abschnittsreaktor 202
adiabate Reaktionsführung 149, 161, 202
adiabater Reaktor 185
adiabate Temperaturerhöhung 82, 149, 162, 424
adiabatische Reaktion 424
adiabatisches Verdichten 236
Adipinsäure 406, 534, 566, 580, 588, 603
Adipodinitril (ADN) 533 f., 543, 587
Adsorption 359, 537, 545
- Adsorberbauarten 362
- - Drehadsorber 362
- - Festbett 362
- - Radialadsorber 362
- Adsorptions- und Desorptionsschritt 361
- Adsorptionsfronten 362
- Adsorptionsmittel 359, 360
- Chemisorption 359
- Druckwechseladsorption 363
- Physisorption 359
- SMB-Technik 363
- SORBEX-Verfahren 363
Adsorptionsgleichgewichte 280
- BET-Gleichung 281
- IAS-Theorie 282
- Langmuir 281
- Langmuir-Freundlich-Gleichung 281
- RAS-Theorie 283
- Spreizdruck 282
Adsorptionsisothermen 281
Adsorptionsmittel
- Oberfläche 360
- Porengrößenverteilung 360
aerober Stoffwechsel 431
Agar-Agar 622
AGW siehe Arbeitsplatzgrenzwert
Airliftschlaufenreaktor 565
Akarizide 657
aktivierter Komplex siehe Übergangszustand, Theorie
Aktivierungsenergie 88 f., 96 f., 408 f.
- Ermittlung 97
Aktivität (Katalysator) 408
Aktivitätskoeffizienten 255, 261
- Aktivitätskoeffizienten-Modelle 261
- - NRTL 261
- - UNIQUAC 261
- - Wilson 261
- Druckabhängigkeit 261
- Temperaturabhängigkeit 261
Aldehyde 572
- ungesättigte 576
Aldolisierung 577
Alfen-Prozess 662
Alfol-Verfahren 522, 566
Algen 528
Alginate 622
Alizarin 644 f.
Alkalicarbonate 605
Alkalicellulose 525
Alkalichloridelektrolyse 603
Alkalien 603
Alkalilauge 603
Alkaloide 649, 657
n-Alkane
- Verwendung 533
Alkane 531, 637
- Herstellung 531
- Trennung 532
- Verwendung 532
Alkanoxidation 579
Alkansulfonate (AS) 533, 633
Alkene 534
- Herstellung 534
Alkin-Hydrocarboxylierung 557
Alkin-Hydroesterifizierung 557
Alkohole 555, 559
- cyclische 566
- längerkettige 566
- mehrwertige 567
- sekundäre 534
- ungesättigte 566
Alkydharze 628
Alkylamine 584
Alkylaromaten 546, 637
Alkylbenzole 544, 547
Alkylbenzolsulfonate 598, 632 f., 638
Alkylbenzolsulfonsäuren 546
Alkylglykoside 636
Alkylierung 504
- in der Flüssigphase 545
- in der Gasphase 545
- von Benzol 545
Alkylierungsmittel 663
Alkylmonoglucoside 636
Alkylphenole
- höhere 569
Alkylphenolpolyglykolether 635
Alkylpolyglucoside 635 f.
- Direktsynthese 636
- Umacetalisierungsverfahren 636
allotherme Prozessführung 420, 514
Allylacetat 567
Allylalkohol 566
- Herstellung 567
Allylchlorid 567, 592
Allylester 567
Allylether 567
Aluminium 613
Aluminiumalkyle 539, 662
Aluminiumlegierungen 613
Aluminiumorganyle 662
Aluminiumsulfat 598
Aluminiumtrialkyle 540, 620, 662
Alumosilicate 667
Amalgamverfahren 429, 604
Ameisensäure 562, 577, 579
Amiddünger 611
Amidosulfonsäure 598
Amine 583
- aliphatische 583
- aromatische 585
- cyclische 584
- niedere 584
7-Amino-Cephalosporansäure 415
6-Amino-Penicillansäure 415, 417
Aminoacylase 653
o-Aminobenzoesäure 585
p-Aminodimethylanilin 646
Aminoharze 628
Aminohydroxycarbonsäuren 583
Aminolyse 586
6-Aminopenicillansäure 656
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