Technische Chemie für Dummies

Stefanie Ortanderl

• Verlag: Wiley-VCH
• Jahr: 2018
• ISBN drucken: 9783527713349
• eBook-ISBN: 9783527806270
• Auflage: 1
• Thema: Naturwissenschaften
• Thema: Industrielle & technische Chemie

Ob im Studium oder in der Praxis - bei der technischen Chemie kommt man schnell an seine Grenzen. Aber keine Sorge, "Technische Chemie für Dummies" hilft Ihnen, bei diesem komplexen Thema den Durchblick zu behalten. Nach einem allgemeinen Überblick über die Entwicklungen, Herausforderungen und Konzepte der technischen Chemie und einer verständlichen Übersicht über die nötige Mathematik lernen Sie, was man bei der praktischen und theoretischen Vorarbeit beachten muss, um die chemische Reaktion später in einem größeren Maßstab durchführen zu können. Anschließend erfahren Sie alles über Reaktionsmodellierung, Katalysatoren und chemische Reaktoren. Idealisierte Modelle helfen Ihnen dabei, aber auch die Umsetzung unter realen Bedingungen kommt nicht zu kurz. Der Verfahrenstechnik ist ein eigener Teil gewidmet, damit auch Trenntechnik, Strömungsmechanik, Fluidströmungen, Dimensionierung und Co. bald kein Problem mehr für Sie sind.

Teil IV

Hier sind Verfahrenstechniker gefragt

IN DIESEM TEIL …

geht es um Dinge, die nichts mit der eigentlichen chemischen Reaktion zu tun haben. Bevor die Teilchen miteinander reagieren können, muss bereits eine ganze Menge erledigt werden: Die Ausgangsstoffe müssen dahin gelangen, wo sie reagieren sollen. Vielleicht müssen sie vorher zerkleinert, gereinigt oder verdünnt werden. Geeignete Bedingungen werden eingestellt, vielfach bedarf es einer Heizung oder Kühlung. Auch die Produkte kommen nicht ungeschoren davon; meist ist auch hier eine Trennung oder Reinigung angesagt. Es gibt also eine ganze Menge vorzubereiten und anschließend viel nachzuarbeiten. Es ist natürlich unmöglich, in diesem Buch die ganze Vielfalt der verfahrenstechnischen Prozesse zu behandeln, deshalb wird eine Auswahl getroffen: Der Schwerpunkt liegt auf der thermischen Trennung von Stoffgemischen und hier insbesondere auf Destillation und Extraktion; dies wird aber recht ausführlich vorgestellt, damit Sie das Vorgehen verstehen, das sich im Prinzip auf viele andere Vorgänge übertragen lässt.

Zum Schluss lernen Sie noch die Grundideen der Strömungslehre kennen, denn meistens sind die Stoffe flüssig oder gasförmig und müssen oft kilometerlang durch die Gegend transportiert werden, mithin strömen. Es interessierte Sie doch schon immer, warum eine Pumpe funktioniert, oder?

Kapitel 11

Es wird geheizt, gekühlt, getrennt, vereint

IN DIESEM KAPITEL

1. machen Sie den Stoffen Dampf
2. geht es nochmal um Thermodynamik
3. weisen Sie den Strömen ihren Weg

Ein chemischer Prozess besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Teilvorgängen, die alle zusammen notwendig sind, um das gewünschte Produkt herzustellen.

Abbildung 11.1 lässt erahnen, dass der Ort, an dem eine chemische Reaktion stattfindet, mitunter in einem ganzen Komplex aus Rohren, Türmen und anderen Apparaten verschwindet. Dies zeigt auch schon, dass ein chemischer Prozess mehr ist als eine chemische Reaktion in großem Maßstab. Damit diese nämlich unter den gewünschten Bedingungen stattfinden kann und Sie hinterher auch das Produkt erhalten, das Sie sich vorstellen, gibt es viel zu tun. Wie schon am Anfang des Buchs erwähnt, können chemische Verfahren grob folgendermaßen eingeteilt werden:

Abbildung 11.1: Teil eines chemischen Komplexes, © EMiddelkoop/iStock/Thinkstock

Teil III dieses Buches beschäftigte sich mit dem Geschehen in der Mitte, der Stoffumwandlung; dort ging es um die Durchführung von chemischen Reaktionen in chemischen Reaktoren. Nun widmen wir uns in Teil IV dem, was vor und nach der Reaktion geschieht. Nur selten können Sie Rohstoffe unmittelbar für eine chemische Reaktion einsetzen, und auch das Ergebnis der Reaktion bedarf in den meisten Fällen einer Überarbeitung, um ein gewünschtes Produkt zu erhalten.

Bei chemischen Vorgängen finden Stoffveränderungen statt, bei physikalischen Vorgängen hingegen bleiben die Stoffe an sich erhalten, es ändert sich nur der Zustand eines Stoffs. Damit ist gemeint, ein flüssiger Stoff wird gasförmig oder löst sich in einem Lösemittel bzw. kristallisiert aus diesem aus oder ein Stoff wird irgendwohin transportiert; dabei verändert sich der Stoff als solcher nicht. Auch das hat viel mit Energie und Energieveränderungen zu tun. Auf welche Weise Stoffe und Wärme transportiert werden, können Sie in Kapitel 5 nachlesen.

Alles, was nicht chemische Reaktion in einem chemischen Prozess ist, nennt sich Verfahrenstechnik. Da es sich in den meisten Fällen um eine spezielle Verfahrenstechnik handelt, spricht man von Chemischer Verfahrenstechnik. Im Rahmen der Konzepte der Technischen Chemie (siehe Kapitel 2) werden die einzelnen Vorgänge unter der Bezeichnung verfahrenstechnische Grundoperationen zusammengefasst. Alle Grundoperationen erfordern einen Energieaustausch. Sie lassen sich in zwei Bereiche unterteilen:

Die Verfahrenstechnik in der Chemie dient hauptsächlich zum Vereinigen und zum Trennen von Stoffgemischen. Sowohl thermische als auch mechanische Verfahren können dafür herangezogen werden. In Tabelle 11.1 finden Sie eine entsprechende Einteilung.

Grundoperation	mechanisch	thermisch
Stofftrennung	sedimentieren	kondensieren
	filtrieren	verdampfen
	zentrifugieren	destillieren
	zerkleinern	extrahieren
	flotieren	kristallisieren
	sortieren	absorbieren
Stoffvereinigung	rühren	auflösen
	kneten	extrahieren
	homogenisieren	absorbieren
	begasen	adsorbieren
	emulgieren	sintern
	kompaktieren	schmelzen

Tabelle 11.1: Verfahrenstechnische Grundoperationen

Die Liste ist natürlich nicht vollständig und nicht zuletzt zählen zu den verfahrenstechnischen Vorgängen natürlich auch das Heizen oder Kühlen sowie das Fördern von Stoffen, wofür meistens geeignete Pumpen eingesetzt werden; davon lernen Sie einige in Kapi...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Titelseite
• Impressum
• Inhaltsverzeichnis
• Über den Autoren
• Einführung
• Teil I: Technische Chemie – ein bisschen kennen Sie schon
• Teil II: Mobilität ist angesagt – wie Stoff und Wärme transportiert werden
• Teil III: Wo die Reaktanden tanzen – chemische Reaktoren
• Teil IV: Hier sind Verfahrenstechniker gefragt
• Teil V: Chemische Prozesse – ganz schön interdisziplinär
• Teil VI: Der Top-Ten-Teil
• Teil VII: Anhang
• Stichwortverzeichnis
• End User License Agreement