Technische Chemie:
Gespeichert in:
Format: | Buch |
---|---|
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Weinheim
Wiley-VCH
2013
|
Ausgabe: | 2., erw. Aufl. |
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | XXVI, 736 S. Ill., graph. Darst. 29 cm |
ISBN: | 9783527330720 |
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IMAGE 1
V
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT ZUR 2. AUFLAGE XIII
VORWORT ZUR 1. AUFLAGE XV
DIE AUTOREN XVII
ENZYKLOPAEDIEN UND NACHSCHLAGEWERKE ZUR TECHNISCHEN CHEMIE XIX
SYMBOLVERZEICHNIS XXI
TEIL I EINFUEHRUNG IN DIE TECHNISCHE CHEMIE 1 ARNO BEHR, ULFERT ONKEN,
REGINA PALKOVITS
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 RUECKBLICK 4 1.3.3 STRUKTURWANDEL IN
DER CHEMIEINDUSTRIE 5 1.4 STRUKTUR VON CHEMIEUNTEMEHMEN 6
1.5 BEDEUTUNG VON FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG FUER 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 PRODUKTIONS VERFAHREN 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 21 2.3.3 ROHRLEITUNGS- UND INSTRUMENTEN
(RI)-FLIESS-
SCHEMA 21
2.3.4 MESS- UND REGELSCHEMA 22 2.3.5 SPEZIELLE SCHEMATA 22 LITERATUR 22
3 KATALYSE ALS SCHLUESSELTECHNOLOGIE DER CHEMISCHEN INDUSTRIE 23 3.1 WAS
IST KATALYSE? 23
3.2 ARTEN VON KATALYSATOREN 25
3.2.1 HETEROGENE KATALYSE 25
3.2.1.1 GRUNDPRINZIPIEN DER HETEROGENEN KATALYSE 25 3.2.1.2
EIGENSCHAFTEN VON FESTSTOFFKATALYSATOREN 26 3.2.2 HOMOGENE KATALYSE 27
3.2.2.1 GRUNDPRINZIPIEN DER HOMOGENEN KATALYSE 27 3.2.2.2 TECHNISCHE
ANWENDUNGEN HOMOGENER KATALYSA TOREN 28
3.2.3 BIOKATALYSE 30
3.2.3.1 GRUNDPRINZIPIEN DER BIOKATALYSE 30 3.2.3.2 BIOTRANSFORMATIONEN
31 3.2.3.3 BIOTRANSFORMATIONEN ZUR HERSTELLUNG VON WIRK STOFFEN UND
FEINCHEMIKALIEN 32
3.3 BESONDERE ANWENDUNGSFORMEN IN HOMOGENER UND HETEROGENER KATALYSE 35
3.3.1 VERGLEICH VON HOMOGENER UND HETEROGENER KATA LYSE 35
3.3.2 HETEROGENISIERUNG HOMOGENER KATALYSATOREN 35 3.3.3
ENANTIOSELEKTIVE KATALYSE 35 3.3.4 ELEKTROKATALYSE 35
3.3.5 PHOTOKATALYSE 36
LITERATUR 36
TEIL II CHEMISCHE REAKTIONSTECHNIK 37 MANFRED BAERNS, KAI-OLAF
HINRICHSEN, HANNS HOFMANN, ALBERT RENKEN
4 GRUNDLAGEN DER CHEMISCHEN REAKTIONS TECHNIK 37 4.1 GRUNDBEGRIFFE UND
GRUNDPHAENOMENE 38 4.1.1 KLASSIFIZIERUNG CHEMISCHER REAKTIONEN 38 4.1.2
GRUNDBEGRIFFE UND DEFINITIONEN 38 4.1.3 STOECHIOMETRIE CHEMISCHER
REAKTIONEN 41 4.1.3.1 ZUSAMMENSETZUNG DES REAKTIONSGEMISCHES 41 4.1.3.2
SCHLUESSELKOMPONENTEN UND SCHLUESSELREAKTIONEN 42
4.1.3.3 REAKTIONSFORTSCHRITT 45 4.1.3.4 ZUSAMMENHANG ZWISCHEN
STOECHIOMETRIE UND REAKTIONSKINETIK 46 4.2 CHEMISCHE THERMODYNAMIK 48
JUERGEN CMEHLING
4.2.1 REAKTIONSENTHALPIE 48
4.2.2 GLEICHGEWICHTSUMSATZ 49 4.2.3 SIMULTANGLEICHGEWICHTE 53 4.2.3.1
RELAXATIONSMETHODE 53 4.2.3.2 ERMITTLUNG DER
GLEICHGEWICHTSZUSAMMENSETZUNG
DURCH MINIMIERUNG DER GIBBS'SCHEN ENTHALPIE 55 4.3 STOFF- UND
WAERMETRANSPORTVORGAENGE 56 4.3.1 MOLEKULARE TRANSPORTVORGAENGE 56 4.3.1.1
DIFFUSION 56
4.3.1.2 WAERMELEITUNG 59 4.3.2 DIFFUSION IN POROESEN MEDIEN 59
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IMAGE 2
VI INHALTSVERZEICHNIS
4.3.2.1 MOLEKULARE PORENDIFFUSION 60 5.3.1.1
4.3.2.2 KNUDSEN-DIFFUSION IN POREN 60 5.3.1.2
4.3.2.3 DIFFUSIVER STOFFTRANSPORT IM UEBERGANGSGEBIET VON MOLEKULARER ZU
KNUDSEN-DIFFUSION 61 5.3.1.3
4.3.2.4 POISEUILLE-STROEMUNG IN POREN 62 4.3.2.5 SONDERFAELLE DER
DIFFUSION IN POROESEN FEST- 5.3.1.4
STOFFEN 62
4.3.3 WAERMELEITFAEHIGKEIT IN POROESEN FESTSTOFFEN 64 4.3.4 STOFF- UND
WAERMETRANSPORT AN PHASENGRENZ- 5.3.2
FLAECHEN 65 5.3.2.1
4.3.5 WAERMEUEBERGANG 66
4.3.6 STOFFUEBERGANG 69 5.3.2.2
LITERATUR 71
5.3.3
5 KINETIK CHEMISCHER REAKTIONEN 75 5.3.3.1
5.1 MIKROKINETIK CHEMISCHER REAKTIONEN 75 5.3.3.2
5.1.1 EINFUHRUNG 75
5.1.2 KINETIK HOMOGENER GAS- UND FLUESSIGKEITSREAKTIO NEN 77 6
5.1.3 KINETIK HETEROGEN KATALYSIERTER REAKTIONEN 82 5.1.3.1 KATALYTISCHE
OBERFLAECHENREAKTIONEN 82 6.1
5.1.3.2 ABHAENGIGKEIT DER REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT VON 6.2 DEN
GASPHASENKONZENTRATIONEN 82 5.1.3.3 KATALYTISCHE OBERFLAECHENREAKTION ALS
GESCHWIN- 6.2.1 DIGKEITSBESTIMMENDER SCHRITT 83 6.2.2
5.1.3.4 KOMPLEXE VORGAENGE BEI EINER EINFACHEN REAK- 6.2.2.1 TION 84
6.2.2.2
5.1.4 KINETIK DER DESAKTIVIERUNG HETEROGENER KATALYSA- 6.3 TOREN 87
5.1.5 KINETIK VON GAS-FESTSTOFF-REAKTIONEN 88 6.4
5.1.6 KINETIK HOMOGEN UND DURCH GELOESTE ENZYME KATALYSIERTER REAKTIONEN
88 6.4.1
5.1.7 POLYMERISATIONSKINETIK 89 5.1.7.1 KINETIK RADIKALISCHER
POLYMERISATIONEN 89 6.4.1.1
5.1.7.2 KINETIK DER IONISCHEN POLYMERISATION 90 6.4.1.2
5.1.7.3 POLYKONDENSATION, POLYADDITION 90 6.4.2
5.2 ERMITTLUNG DER KINETIK CHEMISCHER REAKTIONEN 91 6.5
5.2.1 'ZIELSETZUNGEN KINETISCHER UNTERSUCHUNGEN 91 6.5.1 5.2.2
BETRIEBSWEISE UND BAUART VON LABORREAKTOREN FUER 6.5.2 KINETISCHE
UNTERSUCHUNGEN 92 6.5.2.1
5.2.2.1 ALLGEMEINE APPARATIVE GESICHTPUNKTE 96 6.5.2.2
5.2.2.2 SPEZIELLE LABORREAKTOREN 98 6.6
5.2.3 PLANUNG UND AUSWERTUNG KINETISCHER MESSUNGEN 6.6.1 ZUR ERMITTLUNG
VON GESCHWINDIGKEITS GLEICHUNGEN 108 6.6.2
5.2.3.1 KLASSISCHE METHODEN 108 6.7
5.2.3.2 STATISTISCH BEGRUENDETE METHODEN DER VERSUCHS PLANUNG UND
-AUSWERTUNG 121 6.7.1
5.2.3.3 VERSUCHSPLANUNG 125 5.2.3.4 AUSWERTESOFTWARE FUER KINETISCHE
DATEN 126 6.7.2
5.3 MAKROKINETIK CHEMISCHER REAKTIONEN - ZUSAM MENWIRKEN VON CHEMISCHER
REAKTION UND TRANS- 6.7.2.1 PORTVORGAENGEN 128 6.7.2.2
5.3.1 HETEROGEN KATALYSIERTE GASREAKTIONEN 128 6.7.2.3
AEUSSERE TRANSPORTVORGAENGE 128 INNERE TRANSPORTVORGAENGE UND CHEMISCHE
REAK TION 132
EINFLUSS DER TRANSPORTVORGAENGE AUF DIE SELEKTIVITAET 141 KRITERIEN ZUR
ABSCHAETZUNG DES EINFLUSSES VON STOFF- UND WAERMETRANSPORTVORGAENGEN AUF
DEN
REAKTIONSABLAUF 145 FLUID-FLUID-REAKTIONEN 145 EINFLUSS DES
STOFRIBERGANGS AUF DIE EFFEKTIVE REAKTIONSGESCHWINDIGKEIT 146
EINFLUSS DES STOFFUEBERGANGS BEI FLUID-FLUID-RE- AKTIONEN AUF DIE
SELEKTIVITAET 151 GAS-FESTSTOFF-REAKTIONEN 152 NICHTPOROESE FESTSTOFFE 152
POROESE FESTSTOFFE 157 LITERATUR 157
CHEMISCHE REAKTOREN UND DEREN REAKTIONS TECHNISCHE MODELLIERUNG 161
ALLGEMEINE STOFF- UND ENERGIEBILANZEN 161 ABSATZWEISE BETRIEBENE
RUEHRKESSELREAKTOREN
162 STOFFBILANZ 162 WAERMEBILANZ 165 ADIABATE REAKTIONSFUHRUNG 166
POLYTROPE REAKTIONSFUEHRUNG 167 HALBKONTINUIERLICH BETRIEBENE RUEHRKESSEL
REAKTOREN 169 KONTINUIERLICH BETRIEBENER IDEALER RUEHRKESSEL
REAKTOR 170 STOFFBILANZ DES KONTINUIERLICH BETRIEBENEN RUEHR
KESSELREAKTORS 170 VOLUMENBESTAENDIGE REAKTIONEN 171
NICHTVOLUMENBESTAENDIGE REAKTIONEN 172 WAERMEBILANZ DES KONTINUIERLICH
BETRIEBENEN RUEHRKESSELREAKTORS 173 IDEALE STROEMUNGSROHRREAKTOREN 177
STOFFBILANZ 177 WAERMEBILANZ 178 ADIABATE REAKTIONSFUHRUNG 178 POLYTROPE
REAKTIONSFUHRUNG 178
KOMBINATION IDEALER REAKTOREN 180 KASKADE KONTINUIERLICH BETRIEBENER
RUEHRKESSEL REAKTOREN 180 STROEMUNGSROHRREAKTOR MIT RUECKFUEHRUNG 181 REALE
HOMOGENE UND QUASIHOMOGENE
REAKTOREN 183 VERWEILZEITVERTEILUNG IN CHEMISCHEN REAKTOREN 184
EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER VERWEILZEIT VERTEILUNG 185
SPRUNGFUNKTION 185 PULSFUNKTION 186 BELIEBIGE EINGANGSFUNKTION 186
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS VII
6.7.3 VERWEILZEITVERTEILUNG IN IDEALEN REAKTOREN 187 7.1.2.3 6.7.3.1
IDEALER STROEMUNGSROHRREAKTOR 187 7.1.2.4
6.7.3.2 IDEALER KONTINUIERLICH BETRIEBENER RUEHRKESSEL- 7.1.2.5 REAKTOR
187 7.2
6.7.3.3 REAKTORKASKADE 188 7.2.1
6.7.3.4 LAMINAR DURCHSTROEMTES ROHR 188 7.2.2
6.7.4 VERWEILZEITMODELLE REALER REAKTOREN 18 9 7.2.3
6.7.4.1 DISPERSIONSMODELL 189 6.7.4.2 ZELLENMODELL 192 7.2.4
6.7.4.3 MEHRPARAMETRIGE MODELLE 192 6.7.5 VERWEILZEITVERHALTEN REALER
REAKTOREN 192 7.2.5
6.7.5.1 RUEHRKESSELREAKTOREN 192 7.3
6.7.5.2 STROEMUNGSROHRREAKTOREN 193 7.3.1
6.7.6 EINFLUSS DER VERWEILZEITVERTEILUNG UND DER 7.3.1.1
VERMISCHUNG AUF DIE LEISTUNG REALER REAK- 7.3.1.2
TOREN 195 7.3.1.3
6.7.6.1 REAKTIONEN 1. ORDNUNG 195 7.3.1.4
6.7.6.2 REAKTIONEN MIT NICHTLINEARER KINETIK 197 7.3.2
6.7.7 VERMISCHUNG IN REALEN REAKTOREN 198 7.3.2.1
6.7.7.1 SEGREGATION 198 7.3.2.2
6.7.7.2 ZEITPUNKT DER VERMISCHUNG 200 7.3.2.3
6.7.7.3 EINFLUSS DER SEGREGATION AUF DIE REAKTORLEISTUNG 7.3.3 UND
PRODUKTVERTEILUNG 201 6.8 REALE MEHRPHASENREAKTOREN 204 6.8.1
FLUID-FESTSTOFF-SYSTEME 204 TEIL III
6.8.1.1 FESTBETTREAKTOREN 204 6.8.1.2 WIRBELSCHICHTREAKTOREN 208 6.8.2
FLUID-FLUID-SYSTEME (VGL. ABSCHNITT 5.3.2) 210 8 6.8.2.1
BLASENSAEUELEN-REAKTOR 211 6.8.2.2 RUEHRKESSEL FUER FLUID-FLUID-REAKTIONEN
213 8.1
6.8.2.3 BODENKOLONNEN 213 8.2
6.8.2.4 FUELLKOERPERKOLONNEN 213 8.2.1
6.8.2.5 STRAHLWAESCHER 214 8.2.2
6.8.3 GASFOERMIG-FLUESSIG-FEST-SYSTEME 214 8.2.3
6.8.3.1 MEHRPHASEN-FESTBETTREAKTOREN 215 8.2.4
6.8.3.2 DREIPHASENBLASENSAEULE 216 6.8.3.3
DREIPHASEN-WIRBELSCHICHTREAKTOREN 216 8.2.5
6.8.3.4 MEHRPHASEN-RUEHRKESSELREAKTOREN 216 8.3
6.8.3.5 STRUKTURIERTE MEHRPHASENREAKTOREN 216 LITERATUR 217 8.4
7 AUSWAHL UND AUSLEGUNG CHEMISCHER REAKTOREN 8.4.1
219
7.1 REAKTORAUSWAHL UND REAKTIONSTECHNISCHE OPTI- 8.4.2
MIERUNG 219
7.1.1 EINFACHE REAKTIONEN (UMSATZPROBLEM) 219 8.5
7.1.1.1 ABSATZWEISE BETRIEBENER REAKTOR (RK) 219 8.6
7.1.1.2 KONTINUIERLICH BETRIEBENE REAKTOREN 220 8.7
7.1.1.3 TEMPERATURFUEHRUNG 223 8.8
7.1.1.4 ISOTHERME REAKTIONSFUEHRUNG 225 7.1.1.5 ADIABATE REAKTIONSFUHRUNG
225 8.9
7.1.1.6 ADIABATER ABSCHNITTSREAKTOR 227 8.10
7.1.2 KOMPLEXE REAKTIONEN (AUSBEUTEPROBLEM) 228 7.1.2.1
PARALLELREAKTIONEN 229 7.1.2.2 FOLGEREAKTIONEN 231
KONKURRIERENDE FOLGEREAKTIONEN 232 POLYMERISATIONSREAKTIONEN 234
TEMPERATURFUHRUNG 236 THERMISCHE PROZESSSICHERHEIT 237 THEORIE DER
WAERMEEXPLOSION 237
PARAMETRISCHE SENSITIVITAET 240 HALBKONTINUIERLICH BETRIEBENE RUEHRKESSEL
REAKTOREN 242 KONTINUIERLICH BETRIEBENE RUEHRKESSEL REAKTOREN 243
STROEMUNGSROHRREAKTOREN 243
MIKROSTRUKTURIERTE REAKTOREN 243 HOMOGENE REAKTIONEN 244 MIKROFLUIDIK
244 VERWEILZEITVERTEILUNG 244 MIKROVERMISCHUNG 246 WAERMEUEBERGANG 247
FESTSTOFFKATALYSIERTE FLUIDREAKTIONEN 250 * INNERER STOFFTRANSPORT 251
AEUSSERER STOFFTRANSPORT 251 TEMPERATURKONTROLLE 252
FLUID-FLUID-REAKTIONEN 252 LITERATUR 253
CRUNDOPERATIONEN 255 JUERGEN GMEHLING, AXEL BREHM
THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN FUER DIE BE RECHNUNG VON
PHASENGLEICHGEWICHTEN 255 PHASENGLEICHGEWICHTSBEZIEHUNG 257
DAMPF-FLUESSIG-GLEICHGEWICHT 257 ANWENDUNG VON ZUSTANDSGIEICHUNGEN 258
VIRIALGLEICHUNG 260 CHEMISCHE THEORIE 262
ANWENDUNG VON AKTIVITAETSKOEFFIZIENTENMODELLEN 262
AKTIVITAETSKOEFFIZIENTEN-MODELLE 264 VORAUSBERECHNUNG VON PHASENGLEICH
GEWICHTEN 267 KONZENTRATIONSABHAENGIGKEIT DES TRENNFAKTORS BINAERER
SYSTEME 269 BEDINGUNG FUER DAS AUFTRETEN AZEOTROPER
PUNKTE 271 RUECKSTANDSLINIEN, GRENZDESTILLATIONSLINIEN UND
DESTILLATIONSFELDER 272 FLUESSIG-FLUESSIG-GLEICHGEWICHT 275
GASLOESLICHKEIT 278 FEST-FLUESSIG-GLEICHGEWICHT 280 PHASENGLEICHGEWICHT
FUER DIE UEBERKRITISCHE EX
TRAKTION 284 ADSORPTIONSGLEICHGEWICHTE 285 OSMOTISCHER DRUCK 287
LITERATUR 289
IMAGE 4
VIII INHALTSVERZEICHNIS
9 AUSLEGUNG THERMISCHER TRENNVERFAHREN 291 9.13.1
9.1 KONZEPT DER IDEALEN TRENNSTUFE 291 9.13.2
9.2 REALISIERUNG MEHRERER TRENNSTUFEN 291 9.14
9.3 KONTINUIERLICHE REKTIFIKATION 291 9.14.1
9.3.1 REKTIFIKATIONSKOLONNE 292 9.14.2
9.3.2 ERMITTLUNG DER ZAHL THEORETISCHER TRENN- 9.14.3
STUFEN 294 9.15
9.3.2.1 BINAERE SYSTEME 295 9.3.2.2 MEHRKOMPONENTENSYSTEME 302 9.15.1
9.3.3 KONZEPT DER UEBERTRAGUNGSEINHEIT 315 9.15.2
9.4 TRENNUNG AZEOTROPER UND ENG SIEDENDER 9.15.3
SYSTEME 316 9.15.3.1
9.4.1 REKTIFIKATIVE TRENNUNG AZEOTROPER UND ENGSIE- 9.15.3.2 DENDER
SYSTEME OHNE ZUSATZSTOFF 317 9.16
9.4.1.1 TRENNUNG DURCH REKTIFIKATION IM VAKUUM ODER 9.16.1 BEI ERHOEHTEM
DRUCK 317 9.16.2 9.4.1.2 TRENNUNG BINAERER HETEROAZEOTROPER SYSTEME
9.16.3 319
9.4.1.3 ZWEIDRUCKVERFAHREN 320 9.4.2 REKTIFIKATION MIT HILFSSTOFFEN 320
10
9.4.2.1 EXTRAKTIVE REKTIFIKATION 320 10.1
9.4.2.2 AZEOTROPE REKTIFIKATION 323 9.4.3 WASSERDAMPFDESTILLATION 325
10.1.1
9.5 REAKTIVE REKTIFIKATION 325 10.1.2
9.6 ZAHL DER KOLONNEN UND MOEGLICHE TRENN- 10.1.2.1
SEQUENZEN 327 10.1.2.2
9.6.1 ENERGIEEINSPARUNG 328 9.7 DISKONTINUIERLICHE REKTIFIKATION 330
10.1.3
9.7.1 EINFACHE DISKONTINUIERLICHE DESTILLATION 330 10.1.3.1
9.7.2 MEHRSTUFIGE DISKONTINUIERLICHE REKTIFIKATION 331 10.1.3.2
9.8 AUSLEGUNG VON REKTIFIKATIONSKOLONNEN * 333 9.8.1 BODENKOLONNEN 333
10.2
9.8.2 PACKUNGSKOLONNEN 335 9.8.3 WAERMETAUSCHER 341 10.2.1
9.8.3.1 VERDAMPFER 341 9.8.3.2 KONDENSATOREN 341 10.2.2
9.9 ABSORPTION 341
9.9.1 LOESEMITTELAUSWAHL 343 10.2.2.1
9.9.2 MCCABE-THIELE-VERFAHREN 344 10.2.2.2
9.9.3 KREMSER-GLEICHUNG 346 10.2.2.3
9.9.4 CHEMISCHE ABSORPTION 348 10.2.3
9.9.5 ABSORBERBAUARTEN 349 10.2.3.1
9.10 FLUESSIG-FLUESSIG-EXTRAKTION 349 9.10.1 AUSWAHL DES
EXTRAKTIONSMITTELS 351 10.2.3.2
9.10.2 MCCABE-THIELE-VERFAHREN 351 10.2.3.3
9.10.2.1 KREMSER-GLEICHUNG 353 10.2.4
9.10.3 ANWENDUNG VON DREIECKSDIAGRAMMEN 353 10.3
9.10.4 EXTRAKTOREN 356 10.3.1
9.10.4.1 MIXER-SETTLER 356 10.3.1.1
9.10.4.2 EXTRAKTIONSKOLONNEN 357 9.10.4.3 ZENTRIFUGALEXTRAKTOREN 358
10.3.1.2
9.11 FEST-FLUESSIG-EXTRAKTION 358 9.12 EXTRAKTION MIT UEBERKRITISCHEN
FLUIDEN 359 10.3.1.3
9.13 KRISTALLISATION 360
KRISTALLISATIONSPROZESS 360 KRISTALLISATOREN 362 ADSORPTION 363
ADSORPTIONSMITTEL 364 ADSORPTIONS- UND DESORPTIONSSCHRITT 365
ADSORBERBAUARTEN 366
ENTFERNUNG DER RESTFEUCHTEN, ENTWAESSERN UND TROCKNEN 368 TROCKNUNGSGUETER
UND TROCKNUNGSARTEN 368 KRITERIEN ZUR AUSLEGUNG VON TROCKNERN 369
APPARATE ZUM TECHNISCHEN TROCKNEN 370 KONVEKTIONSTROCKNER 370
KONTAKTTROCKNER 371 MEMBRANTRENNVERFAHREN 371 TRENNPRINZIP UND
ARBEITSWEISE 371
ARTEN VON MEMBRANTRENNVERFAHREN 373 MEMBRANMODULE 375 LITERATUR 377
MECHANISCHE CRUNDOPERATIONEN 379 STROEMUNGSLEHRE - FLUIDDYNAMIK IN
REAKTOREN, KOLONNEN UND ROHRLEITUNGEN 379 STROEMUNGSARTEN, REYNOLDSSCHE
AEHNLICHKEIT 379
STROEMUNGSGESETZE 380 STROEMUNG "IDEALER FLUIDE" 380 AUFTRETEN VON
REIBUNGSKRAEFTEN (STROEMEN VON FLUESSIGKEITEN) 380
STROEMUNGSBEDINGTER DRUCKVERLUST 382 UNGESTOERTE STROEMUNG - DURCHSTROEMEN
EINES GE RADEN ROHRS 382 GESTOERTE STROEMUNG - AUFTRETEN OERTLICHER DRUCK
VERLUSTE 383 ERZEUGEN VON FOERDERSTROEMEN - PUMPEN, KOM PRIMIEREN,
EVAKUIEREN 384 PUMPENCHARAKTERISTIKA UND PUMPENWIRKUNGS GRADE 385
PUMPEN - APPARATE ZUM FOERDERN VON FLUESSIG KEITEN 386 ARBEITSWEISE VON
HUBKOLBENPUMPEN 386 ARBEITSWEISE VON KREISELPUMPEN 387 ARBEITSWEISE VON
UMLAUFKOLBENPUMPEN 388 VERDICHTEN VON GASEN 388
DRUCK-VOLUMEN-DIAGRAMM, EIN- UND MEHRSTUFI GES VERDICHTEN 389 BAUARTEN
VON KOMPRESSOREN (VERDICHTERN) 391 EINSATZBEREICHE VON KOMPRESSOREN 392
VAKUUMERZEUGIMG 393
MISCHEN FLUIDER PHASEN 394 MISCHEN IN FLUESSIGER PHASE 394 AUFBAU VON
RUEHRBEHAELTERN; RUEHRORGANE UND IHRE FOERDERWIRKUNG 395
ERMITTLUNG DES LEISTUNGSBEDARFS FUER DAS HOMO GENISIEREN DURCH RUEHREN
397 BEGASEN VON FLUESSIGKEITEN, EMULGIEREN UND SUS
PENDIEREN 399
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS IX
10.3.2 FLUESSIGKEITSVERTEILUNG IN DER GASPHASE 401 10.3.2.1 KRITERIEN DER
FLUESSIGKEITSVERTEILUNG 401 10.3.2.2 EINFLUSSGROESSEN UND AUSWAHLKRITERIEN
BEIM ZER STAEUBEN 402
10.4 MECHANISCHE TRENNVERFAHREN 404 10.4.1 PARTIKELABTRENNUNG AUS
FLUESSIGKEITEN 404 10.4.1.1 SEDIMENTIEREN UND ZENTRIFUGIEREN 405 10.4.1.2
FILTERN 408
10.4.2 PARTIKELABSCHEIDUNG AUS GASSTROEMEN 413 10.4.2.1 AUSNUTZUNG DER
SCHWER- UND DER ZENTRIFUGAL KRAFT 413 10.4.2.2 FILTERELEMENTE,
ELEKTROFILTER, NASSENT-
STAUBUNG 413
10.4.3 TRENNEN WEITERER DISPERSER SYSTEME 415 10.4.3.1 EMULSIONSTRENNEN
415 10.4.3.2 SCHAUMBRECHEN UND SCHAUMVERHINDEM 416 10.5 VERARBEITEN VON
FESTSTOFFEN 417 10.5.1 ZERKLEINERN VON FESTSTOFFEN 417 10.5.1.1
GRUNDLAGEN DES ZERKLEINERNS 417
10.5.1.2 ENERGIEBEDARF BEIM ZERKLEINERN 418 10.5.1.3
ZERKLEINERUNGSAPPARATE 420 10.5.2 KLASSIEREN UND SORTIEREN 422 10.5.2.1
AUFBRENNEN DES MAHLGUTS NACH KORNKLASSEN
(KLASSIEREN) 422
10.5.2.2 AUFTRENNEN DES MAHLGUTS UNTER AUSNUTZUNG VON
TEILCHENEIGENSCHAFTEN (SORTIEREN) 424 10.5.3 FORMGEBUNG 426 LITERATUR
428
TEIL IV VERFAHRENSENTWICKLUNG 429 ARNO BEHR, ULFERT ONKEN, REGINA
PALKOVITS
11 GESICHTSPUNKTE DER VERFAHRENSAUSWAHL 429 11.1 DAS KONZEPT DER
NACHHALTIGKEIT 429 11.2 STOFFLICHE GESICHTSPUNKTE (ROHSTOFFAUSWAHL UND
SYNTHESEROUTE) 431
11.2.1 NACHHALTIGKEIT AM BEISPIEL DES PHENOLS - SIEBEN TECHNISCHE
SYNTHESEWEGE 431 11.2.1.1 ALKALISCHMELZE VON NATRIUMBENZOLSULFONAT 431
11.2.1.2 WASSERDAMPFHYDROLYSE VON CHLORBENZOL (RA
SCHIG-HOOKER-VERFAHREN) 432 11.2.1.3 ALKALISCHE HYDROLYSE VON
CHLORBENZOL 432 11.2.1.4 CUMOLVERFAHREN (HOCK-VERFAHREN) 433 11.2.1.5
TOLUOLOXIDATION 434
11.2.1.6 DEHYDRIERUNG VON CYCLOHEXANOL/CYCLOHEXANON 434 11.2.1.7
BENZOLHYDROXYLIERUNG MIT DISTICKSTOFFMONOXID 434
11.2.1.8 PHENOL AUS NACHWACHSENDEN ROHSTOFFEN 434 11.2.1.9 VERGLEICH DER
PHENOLVERFAHREN 434 11.2.2 ZUSAMMENFASSUNG 435 11.3 ENERGIEAUFWAND 436
11.3.1 ENERGIEARTEN UND ENERGIENUTZUNG 436 11.3.2 WASSERSTOFF 436
11.3.2.1 WASSERSTOFFERZEUGUNG AUS FOSSILEN ROHSTOFFEN 437 11.3.2.2
WASSERSTOFFERZEUGUNG DURCH WASSER ELEKTROLYSE 439 11.3.2.3 VERGLEICH:
WASSERSTOFF AUS FOSSILEN ROHSTOFFEN
ODER DURCH WASSERELEKTROLYSE 439 11.3.2.4 WASSERSTOFF ALS ENERGIETRAEGER
UND ENERGIE SPEICHER 440 11.3.2.5 DIREKTVERSTROMUNG VON WASSERSTOFF 440
11.4 SICHERHEIT 441
11.4.1 EXOTHERME REAKTIONEN 441 11.4.1.1 AUSFALL DER KUEHLUNG AM BEISPIEL
DER BLOCK POLYMERISATION VON STYROL 441 11.4.1.2 EXPLOSION EINES
ETHYLENOXIDBEHAELTERS ALS BEISPIEL
EINER WAERMEEXPLOSION 442 11.4.1.3 EXOTHERME SEKUNDAERREAKTIONEN 443
11.4.2 BRENNBARE UND EXPLOSIVE STOFFE UND STOFFGEMI SCHE 443
11.4.2.1 EXPLOSIONEN 443 11.4.2.2 EXPLOSIONSBEREICH 444 11.4.2.3
ORGANISCHE PEROXIDE 445 11.4.2.4 MASSNAHMEN ZUR VERHINDERUNG VON
EXPLOSIONEN 445
11.4.3 TOXISCHE STOFFE 445 11.4.4 ZUSAMMENFASSUNG UND FOLGERUNGEN 446
11.5 UMWELTSCHUTZ IM SINNE DER NACHHALTIGKEIT 446 11.5.1
LUFTVERUNREINIGUNGEN 447
11.5.2 ABWASSERBELASTUNGEN 449 11.5.2.1 ALTERNATIVEN ZUM
CHLORHYDRINVERFAHRENS ZUR HERSTELLUNG VON ETHYLENOXID UND PROPYLENOXID
450
11.5.2.2 - ABWASSERREINIGUNG 451 11.5.3 ABFAELLE 454
11.5.4 ZUSAMMENFASSUNG UND FOLGERUNGEN 456 11.6 BETRIEBSWEISE 456
11.6.1 BEISPIEL: HYDRIERUNG VON DOPPELBINDUNGEN 456 11.6.1.1 HYDRIERUNG
IM SUSPENSIONSREAKTOR 457 11.6.1.2 HYDRIERUNG IM RIESELBETTREAKTOR 457
11.6.2 UNTERSCHIEDE ZWISCHEN DISKONTINUIERLICHEN UND
KONTINUIERLICHEN VERFAHREN 458 11.6.3 ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN 460
LITERATUR 461
12 VERFAHRENSGRUNDLAGEN 463
12.1 AUSGANGSSITUATION UND ABLAUF 463 12.2 VERFAHRENSINFORMATIONEN 464
12.2.1 UEBERSICHT 464
12.2.2 SICHERHEITSTECHNISCHE KENNDATEN 465 12.2.3 TOXIKOLOGISCHE DATEN
467 12.3 STOFF- UND ENERGIEBILANZEN 469
12.3.1 STOFF- UND ENERGIEBILANZEN - WERKZEUG IN VERFAHRENSENTWICKLUNG
UND ANLAGEN PROJEKTIERUNG 469
12.3.2 STOFFBILANZEN 469 12.3.3 ENERGIEBILANZEN 474
IMAGE 6
X INHALTSVERZEICHNIS
12.4 VERSUCHSANLAGEN 474
12.4.1 NOTWENDIGKEIT UND AUFGABEN 474 12.4.2 TYPEN VON VERSUCHSANLAGEN
475 12.4.3 PLANUNG EINER VERSUCHSANLAGE 476 12.5 AUSWERTUNG UND
OPTIMIERUNG 476
12.5.1 VERSUCHSPLANUNG UND AUSWERTUNG 477 12.5.2 PROZESS-SIMULATION UND
PROZESSOPTIMIERUNG 477 LITERATUR 478
13 WIRTSCHAFTLICHKEIT VON VERFAHREN UND PRODUKTIONS ANLAGEN 481 13.1
ERLOESE, KOSTEN UND GEWINN 481
13.2 HERSTELLKOSTEN 482
13.2.1 VORKALKULATION UND NACHKALKULATION 482 13.2.2 ERMITTLUNG DES
KAPITALBEDARFS 482 13.2.3 ERMITTLUNG DER HERSTELLKOSTEN 485 13.3
KAPAZITAETSAUSLASTUNG UND WIRTSCHAFTLICHKEIT 487
13.3.1 ERLOESE UND GEWINN 487 13.3.2 FIXE KOSTEN UND VERAENDERLICHE KOSTEN
488 13.3.3 GEWINN BZW. VERLUST IN ABHAENGIGKEIT VON DER
KAPAZITAETSAUSLASTUNG 489
13.4 WIRTSCHAFTLICHKEIT VON PROJEKTEN 490 13.4.1 RENTABILITAET ALS MASS
FUER DIE WIRTSCHAFTLICHKEIT 490 13.4.2 KAPITALRUECKFLUSSZEIT 491
13.4.3 ANDERE METHODEN DER RENTABILITAETSBEWERTUNG 491 13.4.4
ENTSCHEIDUNG 'ZWISCHEN ALTERNATIVEN 492 LITERATUR 494
14 PLANUNG UND'BAU VON ANLAGEN 497
14.1 PROJEKTABLAUF 497
14.2 PROJEKTORGANISATION 498
14.3 GENEHMIGUNGSVERFAHREN FUER CHEMIEANLAGEN 500 14.4 ANLAGENPLANUNG 500
14.5 PROJEKTABWICKLUNG 503
14.5.1 ABLAUFPLANUNG UND -UEBERWACHUNG 503 14.5.2 BAU UND MONTAGE 505
LITERATUR 507
TEIL V CHEMISCHE PROZESSE 509 ARNO BEHR, ULFERT ONKEN
15 ORGANISCHE ROHSTOFFE 509
15.1 ERDOEL 509
15.1.1 ZUSAMMENSETZUNG UND KLASSIFIZIERUNG 509 15.1.2 BILDUNG UND
VORKOMMEN 510 15.1.3 FOERDERUNG UND TRANSPORT 511 15.1.4 ERDOELRAFFINERIEN
515
15.1.5 THERMISCHE KONVERSIONSVERFAHREN 519 15.1.6 KATALYTISCHE
KONVERSIONSVERFAHREN 520 15.2 ERDGAS 525
15.2.1 ZUSAMMENSETZUNG UND KLASSIFIZIERUNG 525
15.2.2 FOERDERUNG UND TRANSPORT 525 15.2.3 WEITERVERARBEITUNG 526 15.3
KOHLE 527
15.3.1 ZUSAMMENSETZIMG UND KLASSIFIZIERUNG 527 15.3.2 VORKOMMEN 528
15.3.3 FOERDERUNG 528
15.3.4 VERARBEITUNG 529
15.3.4.1 VERKOKUNG 529 15.3.4.2 KOHLEVERGASUNG 532 15.3.4.3
KOHLEHYDRIERUNG 535 15.4 NACHWACHSENDE ROHSTOFFE 536
15.4.1 BEDEUTUNG DER NACHWACHSENDEN ROHSTOFFE 536 15.4.2 FETTE UND OELE
537
15.4.3 KOHLENHYDRATE 542 15.4.3.1 CELLULOSE 542 15.4.3.2 STAERKE 547
15.4.3.3 ZUCKER 547
15.4.4 PFLANZLICHE SEKRETE UND EXTRAKTE 548 LITERATUR 549
16 ORGANISCHE GRUNDCHEMIKALIEN 551 16.1 ALKANE 551
16.1.1 HERSTELLUNG 551
16.1.1.1 METHAN 551 16.1.1.2 HOEHERE N- UND ISO-ALKANE 552 16.1.1.3
CYCLOALKANE 552 16.1.2 VERWENDUNG 552
16.1.2.1 METHAN 552 16.1.2.2 HOEHERE N-ALKANE 553 16.1.2.3 CYCLOALKANE
554 16.2 ALKENE 555
16.2.1 HERSTELLUNG 555
16.2.2 VERWENDUNG 562
16.3 AROMATEN 564
16.3.1 HERSTELLUNG 564
16.3.2 VERWENDUNG 567
16.4 ACETYLEN 570
16.4.1 HERSTELLUNG 570
16.4.1.1 ACETYLEN AUS KOHLE 571 16.4.1.2 ACETYLEN AUS
KOHLENWASSERSTOFFEN 571 16.4.2 VERWENDUNG 572
16.5 SYNTHESEGAS 573
16.5.1 HERSTELLUNG 573
16.5.1.1 STEAMREFORMING 573 16.5.1.2 PARTIELLE OXIDATION 575 16.5.2
VERWENDUNG 576
16.5.3 KOHLENMONOXID 577 LITERATUR 578
17 ORGANISCHE ZWISCHENPRODUKTE 581 17.1 SAUERSTOFFHALTIGE VERBINDUNGEN
581 17.1.1 ALKOHOLE 581
17.1.1.1 METHANOL 581 17.1.1.2 ETHANOL 585 17.1.1.3 PROPANOLE 588
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS XI
17.1.1.4 BUTANOLE 588 17.1.1.5 LAENGERKETTIGE ALKOHOLE 588 17.1.1.6
CYCLISCHE ALKOHOLE 588 17.1.1.7 UNGESAETTIGTE ALKOHOLE 589 17.1.1.8
MEHRWERTIGE ALKOHOLE 589 17.1.2 PHENOLE 591
17.1.3 ETHER 591
17.1.3.1 ALIPHATISCHE ETHER 591 17.1.3.2 CYCLISCHE ETHER 591 17.1.4
EPOXIDE 592
17.1.4.1 ETHYLENOXID 592 17.1.4.2 PROPYLENOXID 593 17.1.5 ALDEHYDE 594
17.1.5.1 FORMALDEHYD (METHANAL) 594 17.1.5.2 ACETALDEHYD (ETHANAL) 595
17.1.5.3 BUTYRALDEHYDE (BUTANALE) 596 17.1.5.4 UNGESAETTIGTE ALDEHYDE 598
17.1.6 KETONE 599
17.1.6.1 ACETON UND METHYLISOBUTYLKETON 599 17.1.6.2 METHYLETHYLKETON
599 17.1.7 CARBONSAEUREN 599 17.1.7.1 AMEISENSAEURE 599
17.1.7.2 ESSIGSAEURE 600 17.1.7.3 UNGESAETTIGTE CARBONSAEUREN 602 17.1.7.4
ALIPHATISCHE DICARBONSAEUREN 603 17.1.7.5 AROMATISCHE CARBONSAEUREN 603
17.2 STICKSTOFFHALTIGE'VERBINDUNGEN 606 17.2.1 AMINE 606
17.2.1.1 NIEDERE AMINE 606 17.2.1.2 FETTAMINE 606 17.2.1.3 DIAMINE 607
17.2.1.4 CYDISCHE AMINE 607
17.2.1.5 AROMATISCHE NITROVERBINDUNGEN UND AMINE 607 17.2.2 LACTAME 608
17.2.3 NITRILE 608
17.2.3.1 ACRYLNITRIL 608 17.2.3.2 ADIPODINITRIL 610 17.2.4 ISOCYANATE
611
17.2.4.1 ALIPHATISCHE ISOCYANATE 6 11 17.2.4.2 AROMATISCHE ISOCYANATE
611 17.3 HALOGENHALTIGE VERBINDUNGEN 612 17.3.1 CHLORMETHANE 612 17.3.2
CHLORDERIVATE HOEHERER ALIPHATEN 613
17.3.3 CHLORAROMATEN 615 17.3.4 FLUORVERBINDUNGEN 616 LITERATUR 618
18 ANORGANISCHE GRUND- UND MASSENPRODUKTE 621 18.1 ANORGANISCHE
SCHWEFELVERBINDUNGEN 621 18.1.1 SCHWEFEL UND SULFIDE 621 18.1.2
SCHWEFELDIOXID 6 21
18.1.3 SCHWEFELTRIOXID UND SCHWEFELSAEURE 622 18.2 ANORGANISCHE
STICKSTOFFVERBINDUNGEN 622 18.2.1 AMMONIAK 622
18.2.2 SALPETERSAEURE 626 18.2.3 HARNSTOFF UND MELAMIN 627 18.3 CHLOR UND
ALKALIEN 627
18.3.1 CHLOR UND ALKALILAUGE DURCH ALKALICHLORID ELEKTROLYSE 627 18.3.2
NATRONLAUGE UND SODA 629 18.4 PHOSPHORVERBINDUNGEN 630
18.4.1 ELEMENTARER PHOSPHOR 630 18.4.2 PHOSPHORSAEURE UND PHOSPHATE 631
18.5 TECHNISCHE GASE 632
18.5.1 SAUERSTOFF UND STICKSTOFF 632 18.5.2 EDELGASE 6 33
18.5.3 KOHLENDIOXID 6 34 18.6 DUENGEMITTEL 634
18.6.1 BEDEUTUNG DER DUENGEMITTEL 634 18.6.2 STICKSTOFFDUENGEMITTEL 635
18.6.3 PHOSPHORDUENGEMITTEL 635 18.6.4 KALIDUENGEMITTEL 636 18.6.5
MEHRNAEHRSTOFFDUENGER 636 18.6.6 WIRTSCHAFTLICHE BETRACHTUNG 636
18.7 METALLE 636
18.7.1 STAEHLE 636
18.7.2 NICHTEISENMETALLE UND IHRE LEGIERUNGEN 637 18.7.3 KORROSION UND
KORROSIONSSCHUTZ 637 LITERATUR 638
19 CHEMISCHE ENDPRODUKTE 641
19.1 POLYMERE 641
19.1.1 AUFBAU UND SYNTHESE VON POLYMEREN 641 19.1.1.1 STUFENREAKTIONEN
642 19.1.1.2 KETTENREAKTIONEN 642 19.1.2 POLYMERISATIONSTECHNIK 645
19.1.3 MASSENKUNSTSTOFFE 648 19.1.4 FASERN 653
19.1.5 KLEBSTOFFE 653
19.1.6 HOCHTEMPERATURFESTE KUNSTSTOFFE 654 19.1.7 ELEKTRISCH LEITFAEHIGE
POLYMERE 654 19.1.8 FLUESSIGKRISTALLINE POLYMERE 655 19.1.9 BIOLOGISCH
ABBAUBARE POLYMERE 655 19.2 TENSIDE UND WASCHMITTEL 655
19.2.1 AUFBAU UND EIGENSCHAFTEN 655 19.2.2 ANIONISCHE TENSIDE 656 19.2.3
KATIONISCHE TENSIDE 658 19.2.4 NICHTIONISCHE TENSIDE 658 19.2.5
AMPHOTERE TENSIDE 661 19.2.6 VERGLEICH DER TENSIDKLASSEN 661
19.2.7 ANWENDUNGSGEBIETE 661 19.3 FARBSTOFFE 666
19.3.1 UEBERSICHT 666
19.3.2 AZOFARBSTOFFE 667 19.3.3 CARBONYLFARBSTOFFE 668 19.3.4
METHINFARBSTOFFE 669 19.3.5 PHTHALOCYANINE 669
19.3.6 FAERBEVORGAENGE 670 19.4 PHARMAKA 672
IMAGE 8
XII INHALTSVERZEICHNIS
19.4.1 ALLGEMEINES 672
19.4.2 ARTEN PHARMAZEUTISCHER PRODUKTE 672 19.4.3 WIRKSTOFFHERSTELLUNG
DURCH CHEMISCHE SYN THESE 676 19.4.4 WIRKSTOFFHERSTELLUNG MIT
BIOKATALYSATOREN 676
19.4.5 WIRKSTOFFHERSTELLUNG DURCH FERMENTATIONS VERFAHREN 678 19.4.6
SONSTIGE VERFAHREN ZUR WIRKSTOFFHERSTELLUNG 681 19.5
PFLANZENSCHUTZMITTEL 681
19.5.1 BEDEUTUNG DES PFLANZENSCHUTZES 681 19.5.2 INSEKTIZIDE 681
19.5.3 HERBIZIDE 683
19.5.4 FUNGIZIDE 684
19.5.5 MARKTDATEN UND ENTWICKLUNGSTRENDS 685 19.6 METALLORGANISCHE
VERBINDUNGEN 685 19.7 SILICONE 687
19.7.1 STRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN 687 19.7.2 HERSTELLUNG DER
AUSGANGSVERBINDUNGEN 688 19.7.3 HERSTELLUNG DER SILICONE 689 19.7.4
TECHNISCHE SILICONERZEUGNISSE 691 19.8 ZEOLITHE 692
LITERATUR 693
ANHANG 1 GROESSEN ZUR CHARAKTERISIERUNG VON REAKTIONEN, VERFAHREN UND
ANLAGEN 697
ANHANG 2 TABELLEN ZU REINSTOFFDATEN 699
ANHANG 3 GRAPHISCHE SYMBOLE FUER FLIESSSCHEMATA NACH EN ISO 10 628 703
STICHWORTVERZEICHNIS 709 |
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