Lehrbuch Chemische Technologie

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1 C. Herbert Vogel Lehrbuch Chemische Technologie Grundlagen Verfahrenstechnischer Anlagen WILEY- VCH WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA

2 IX Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Das Ziel industrieller Forschung und Entwicklung Die Produktionsstruktur der chemischen Industrie Struktur chemischer Produktionsanlagen 14 2 Chemische Thermodynamik Reaktionswärme Thermodynamisches Gleichgewicht Stoffdaten Reinstoffdaten Mischungsdaten 26 3 Chemische Kinetik Grundlagen Kinetische Modelle Selektivität und Umsatz als Funktion der Prozessparameter 42 4 Hydrodynamik Grundlagen Einphasenströmung in Rohrleitungen Flüssigkeitspumpen [Sulzer 1987] Verdichter 64 5 Katalyse Katalysatorperformance Selektivität Aktivität Lebensdauer Mechanische Festigkeit Herstellkosten Charakterisierung von Katalysatoren [Leofanti 1997a, b] Chemische Zusammensetzung Art des Trägermaterials Promotorenzusätze 81 Lehrbuch Chemische Technologie. Grundlagen Verfahrenstechnischer Anlagen. G. Herbert Vogel Copyright 2004 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim ISBN:

3 Inhaltsverzeichnis Phasenzusammensetzung Partikelgröße Hohlraumstruktur Oberflächenstruktur Nebenprodukte im Feed Kinetik der Heterogenkatalyse [Santacesaria 1997, Santacesaria 1997a] Filmdiffusion Porendiffusion [Keil 1999] Sorption Oberflächenreaktionen Porendiffusion und chemische Reaktion [Emig 1993, Forni 1999, Keil 1999] Filmdiffusion und chemische Reaktion Chemische Reaktionstechnik Grundlagen Ideale Reaktoren Reaktoren mit realem Verhalten Verweilzeitverhalten Verweilzeitverhalten idealer Reaktoren Verweilzeitverhalten realer Reaktoren Nicht-isotherme Reaktoren Ausführungsformen von Reaktoren Produktaufarbeitung (thermische- und mechanische Trennverfahren) Wärmeübertragung, Verdampfung, Kondensation Grundlagen Dimensionierung Destillation, Rektifikation Grundlagen der Gas/Flüssig-Gleichgewichte [Pfennig 2003] Reinstoffe Binäre Mischungen [Ghosh 1999] Einstufige Verdampfung Mehrstufige Verdampfung (Rektifikation) Entwurf von Destillationsanlagen Diskontinuierliche Destillation Kontinuierliche Destillation Trenneinbauten Experimentelle Ausarbeitung Spezielle Destillationsverfahren Absorption und Desorption, Strippung, Trägerdampfdestillation Grundlagen Dimensionierung Desorption Trägerdampfdestillation 204

4 XI 7.4 Extraktion Grundlagen Dimensionierung Apparatives Kristallisation Grundlagen Lösungskristallisation Schmelzkristallisation Dimensionierung Adsorption, Chemisorption Ionentausch Trocknung Sonderverfahren für fluide Phasen Mechanische Verfahren Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten Anhang Mathematische Formeln Naturkonstanten Elementzusammenstellung mit relativen Atommassen und Bindungsradien sowie Schmelz- und Siedepunkten Umrechnung verschiedener Maßeinheiten in SI-Einheiten Wichtige Zusammenhänge zwischen abgeleiteten Einheiten und Basiseinheiten Umrechnung von Konzentrationsangaben binärer Mischungen der gelösten Komponente A im Lösungsmittel B Van-der-Waals-Konstanten a und b und kritische Werte für einige Gase in alphabetischer Reihenfolge Wärmekapazitäten einiger Stoffe und ihre Temperaturabhängigkeit Thermodynamische Daten ausgewählter organischer Verbindungen Größenordnung der Reaktionsenthalpie A R H ausgewählter technischer Reaktionen [Weissermel 1994] Antoine-Parameter ausgewählter organischer Verbindungen Eigenschaften von Wasser Formeln für die Berechnung der physikalisch-chemischen Eigenschaften von flüssigem Wasser zwischen 0 und 150 "C (Tin C, P in bar) [Popiel 1998] Stoffwerte von Wasser p = Dichte, c p = Wärmekapazität, a = Wärmeausdehnungskoeffizient, / = Wärmeleitfähigkeit, rj = Viskositätskoeffizient Dichte p/kg m~ 3 von Wasser bei verschiedenen Temperaturen und Drücken Spezifische Wärmekapazität c p /kj kg 1 K" 1 von Wasser bei verschiedenen Temperaturen und Drücken. 274

5 1 XII Inhaltsverzeichnis Dynamische Viskosität tj/lo^6 kg m" 1 s" 1 von Wasser bei verschiedenen Temperaturen und Drücken Selbstdiffusionskoeffizient D/m 2 s" 1 [Lamb 1981] von Wasser bei verschiedenen Temperaturen und Drücken Wärmeausdehnungskoeffizient /?/10 3 K von Wasser bei verschiedenen Temperaturen und Drücken Wärmeleitfähigkeit A/10" 3 W m" 1 K" 1 von Wasser bei verschiedenen Temperaturen und Drücken Negativer dekadischer Logarithmus des Ionenproduktes von Wasser pk w /mol 2 kg" 2 [Marshall 1981] von Wasser bei verschiedenen Temperaturen und Drücken Relative statische Dielektrizitätskonstante r von Wasser als Funktion von Druck und Temperatur Eigenschaften von trockener Luft (Molmasse: M = 28,966 g mol" 1 ) Realgasfaktoren r = pv/rt von trockener Luft bei verschiedenen Spezifische Wärmekapazität c p in kj kg" 1 K" 1 von trockener Luft bei verschiedenen Temperaturen und Drücken Dynamische Viskosität >//10~ 3 mpa s von trockener Luft bei verschiedenen Wärmeleitfähigkeit A/W m" 1 K" 1 von trockener Luft bei verschiedenen 8.14 Dimensionslose Kennzahlen Wichtige gesetzliche Regelungen beim Umgang mit Stoffen Gefahren- und Sicherheitshinweise Die 25 größten Unternehmen der Welt im Jahr Die 25 größten Unternehmen in Deutschland im Jahr Oberflächenuntersuchungsmethoden Literatur 295 Register 335

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