Vorwort zur 3. Auflage xv

Vorwort zur 2. Auflage xvii

Vorwort zur 1. Auflage xix

Die Autoren xxiii

Enzyklopädien und Nachschlagewerke zur technischen Chemie xxvii

Symbolverzeichnis für häufig benutzte Formelzeichen xxix

Teil I Einführung in die technische Chemie 1

1 Chemische Prozesse und chemische Industrie 3

1.1 Besonderheiten chemischer Prozesse 3

1.2 Chemie und Umwelt 4

1.3 Chemiewirtschaft 5

1.3.1 Einteilung der Chemieprodukte 5

1.3.2 Chemiefirmen werden Großunternehmen - ein historischer Rückblick 6

1.3.3 Strukturwandel in der Chemieindustrie 8

1.4 Struktur von Chemieunternehmen 9

1.5 Bedeutung von Forschung und Entwicklung für die chemische Industrie 10

1.5.1 Wissenschaft und chemische Technik 10

1.5.2 Betriebsinterne Forschung 11

1.6 Entwicklungstendenzen und Zukunftsaussichten der chemischen Industrie 13

Literatur 15

2 Charakterisierung chemischer Produktionsverfahren 17

2.1 Laborverfahren und technische Verfahren 17

2.1.1 Chlorierung von Benzol 17

2.1.2 Oxychlorierung von Benzol 19

2.1.3 Herstellung von Azofarbstoffen 19

2.1.4 Zusammenfassung 20

2.2 Gliederung chemischer Produktionsverfahren 20

2.3 Darstellung chemischer Verfahren und Anlagen durch Fließschemata 23

2.3.1 Grundfließschema 24

2.3.2 Verfahrensfließschema 24

2.3.3 Rohrleitungs-und Instrumenten (RI)-Fließschema 25

2.3.4 Mess-und Regelschema 26

2.3.5 Spezielle Schemata 26

Literatur 28

3 Katalyse als Schlüsseltechnologie der chemischen Industrie 29

3.1 Was ist Katalyse? 29

3.2 Arten von Katalysatoren 32

3.2.1 Heterogene Katalyse 32

3.2.2 Homogene Katalyse 36

3.2.3 Spezielle Aspekte in der Katalyse 44

3.2.4 Biokatalyse 47

3.2.5 Elektrokatalyse 51

3.2.6 Photokatalyse 54

Literatur 55

Teil II Chemische Reaktionstechnik 59

4 Grundlagen der Chemischen Reaktionstechnik 61

4.1 Grundbegriffe und Grundphänomene 61

4.1.1 Klassifizierung chemischer Reaktionen 61

4.1.2 Grundbegriffe und Definitionen 62

4.1.3 Stöchiometrie chemischer Reaktionen 64

4.2 Chemische Thermodynamik 72

4.2.1 Reaktionsenthalpie 72

4.2.2 Gleichgewichtsumsatz 74

4.2.3 Simultangleichgewichte 77

4.3 Stoff- und Wärmetransportvorgänge 81

4.3.1 Molekulare Transportvorgänge 81

4.3.2 Diffusion in porösen Medien 87

4.3.3 Wärmeleitfähigkeit in porösen Feststoffen 92

4.3.4 Stoff- und Wärmetransport an Phasengrenzflächen 93

4.3.5 Wärmeübertragung in Mehrphasenreaktoren 96

Literatur 101

5 Kinetik chemischer Reaktionen 103

5.1 Mikrokinetik chemischer Reaktionen 104

5.1.1 Einführung 104

5.1.2 Kinetik homogener Gas- und Flüssigkeitsreaktionen 106

5.1.3 Kinetik heterogen katalysierter Reaktionen 112

5.1.4 Kinetik der Desaktivierung heterogener Katalysatoren 117

5.1.5 Kinetik von Gas-Feststoff-Reaktionen 118

5.1.6 Kinetik homogen und durch gelöste Enzyme katalysierter Reaktionen 119

5.2 Ermittlung der Kinetik chemischer Reaktionen 125

5.2.1 Zielsetzungen kinetischer Untersuchungen 125

5.2.2 Betriebsweise und Bauart von Laborreaktoren für kinetische Untersuchungen 126

5.2.3 Planung und Auswertung kinetischer Messungen zur Ermittlung von Geschwindigkeitsgleichungen 144

5.3 Makrokinetik chemischer Reaktionen - Zusammenwirken von chemischer Reaktion und Transportvorgängen 170

5.3.1 Heterogen katalysierte Gasreaktionen 170

5.3.2 Fluid-Fluid-Reaktionen 189

5.3.3 Gas-Feststoff-Reaktionen 196

Literatur 202

6 Chemische Reaktoren und deren reaktionstechnische Modellierung 209

6.1 Allgemeine Stoff- und Energiebilanzen 209

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
Projektab