Technische Chemie

VORWORT ZUR 2. AUFLAGE

VORWORT ZUR 1. AUFLAGE

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
Projektablauf
Projektorganisation
Genehmigungsverfahren für Chemieanlagen
Anlagenplanung
Projektabwicklung

TEIL V: Chemische Prozesse

ORGANISCHE ROHSTOFFE
Erdöl
Erdgas
Kohle
Nachwachsende Rohstoffe

ORGANISCHE GRUNDCHEMIKALIEN
Alkane
Alkene
Aromaten
Acetylen
Synthesegas

ORGANISCHE ZWISCHENPRODUKTE
Sauerstoffhaltige Verbindungen
Stickstoffhaltige Verbindungen
Halogenhaltige Verbindungen

ANORGANISCHE GRUND- UND MASSENPRODUKTE
Anorganische Schwefelverbindungen
Anorganische Stickstoffverbindungen
Chlor und Alkalien
Phosphorverbindungen
Technische Gase
Düngemittel
Metalle

CHEMISCHE ENDPRODUKTE
Polymere
Tenside und Waschmittel
Farbstoffe
Pharmaka
Pflanzenschutzmittel
Metallorganische Verbindungen
Silicone
Zeolithe

"Das Buch bietet einen umfassenden Blick über die technische Chemie und ist leicht verständlich geschrieben."
M.Sc. Moritz Langer, Friedrich Alexander Universität Nürnberg

"Sehr gute und fundierte Erläuterung des mathematischen Hintergrundes der statistischen Versuchsplanung, insbesondere zu den verschiedenen Modellen der Varianz- und Regressionsanalyse."
Prof. Dr. Ing. Peter Graß, Westfälische Hochschule Gelsenkirchen

"Mit diesem umfassenden Lehrbuch klappt es auch schon beim ersten Versuch! Alle wichtigen Bereiche der Technischen Chemie werden in diesem umfassenden Lehrbuch didaktisch, experimentell ausgewogen und anwendungsorientiert äußerst gelungen dargestellt."
Chemie Ingenieur Technik. CIT-Journal (04/2018)


"Aufgrund seiner didaktischen und anwendungsorientierten Ausrichtung eignet sich das Lehrbuch nicht nur für Studierende der Chemie, Verfahrenstechnik und Technischen Chemie sondern auch für Ingenieure anderer Fachrichtungen, Betriebswirtschaftler und Chemielehrer als Nachschlagewerk und Handbuch."
Mitteilungsblatt VDLUFA (Nr.2, 2014)

"Ein empfehlenswertes Lehrbuch und Nachschlagewerk?
Chemie in Labor und Biotechnik (01.02.2014)

"didaktisch, experimentell ausgewogen und anwendungsorientiert äußerst gelungen"
CHEManager-online.com (15.01.2014)

"Endlich - ein umfassendes Lehrbuch zur technischen Chemie in deutscher Sprache."
Metall (12/2013, 12.12.2013)

"sehr gelungenes und empfehlenswertes Fachbuch"
app.uni-regensburg.de - Fachschaft Chemie (15.10.2013)

"äußerst gelungen"
GIESSEREI RUNDSCHAU (9-10/2013, 01.09.2013)

"Kompetent und anschaulich... ein äußerst gelungenes Lehrbuch, das zudem auch für den Chemiker oder Verfahrensingenieur in der industriellen Praxis als Nachschlagewerk sehr hilfreich sein kann."
Biologie in unserer Zeit

"Endlich gibt es ein neues Lehrbuch auf Deutsch, das den Kernbereich der technischen Chemie umfassend abdeckt. Das Buch vereinigt auf einzigartige Weise das grundlegende Wissen aus den tragenden Säulen der technischen Chemie ... Technische Chemie deckt somit den Inhalt mehrerer älterer Lehrbücher ab... Hervorragend sind Sicherheitsaspekte in die Kapitel des Buches eingeflochten... Bei der Erarbeitung des Stoffs sind die zahlreichen Rechenbeispiele äußerst hilfreich, deren Musterlösungen leicht nachzuvollziehbar sind... Insgesammt ist das Buch äußerst ansprechend und gelungen und hat das Potential, das grundlegende Standardwerk für das Studium in technischer Chemie sowie ein wichtiges Nachschlagewerk für die berufliche Praxis zu werden."
Nachrichten aus der Chemie

"...Neben der Darstellung der Grundlagen bestand ein Ziel der Autoren auch darin, Verknüpfungen zwischen den verschiedenen Sachgebieten aufzuzeigen. Dies ist bestens gelungen. Das gesamte Gebiet der technischen Chemie und der Verfahrenstechnik wird grundlegend, jedoch in komprimierter Form dargeboten."
Filtrieren und Separieren, 2/2007

"Umfassendes Buch zu den Grundlagen der Technischen Chemie mit angemessener Tiefgründigkeit, passenden Abbildungen, in verständlichem und gut zu lesendem Schreibstil."
Fabian Schmitt, Technische Universität Darmstadt

Prof. Dr. Manfred Baerns ist seit 2006 Gastwissenschaftler am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin. Er war, nach 5-jähriger Industrietätigkeit, Professor für Technische Chemie an der Ruhr-Universität Bochum (1974), wo er 1999 emeritierte. 1991 bis 1997 war er Mitglied des Vorstands der DECHEMA (Titanplakette), später wissenschaftlicher Direktor des Instituts für Angewandte Chemie Berlin-Adlershof e.V.. Er arbeitet vorwiegend auf den Gebieten Katalyse mit dem Schwerpunkt heterogene Katalyse und der chemischen Reaktionstechnik. Prof. Baerns schrieb ca. 300 wissenschaftliche Artikel, sowie das Buch "Basic Principles of Applied Catalysis" und hat zahlreiche Patente. Unter anderem, wurde er Honorarprofessor in Berlin an der Humboldt-Universität und der Technischen Hochschule und Ehrenmitglied des Instituts für Katalyse an der Universität Rostock.

Prof. Dr. Arno Behr ist Leiter des Lehrstuhls Chemische Prozessentwicklung an der Universität Dortmund, war 10 Jahre Abteilungsleiter (1987) und Hauptbevollmächtigter (1991) bei der Henkel KGaA/ Düsseldorf und ist seit 1997 mehrfach an GDCh-Kursen beteiligt. 1999 bis 2001 war er Dekan der Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen. Er beschäftigt sich überwiegend mit den Forschungsgebieten Technische Katalyse, Petrochemie, Nachwachsende Rohstoffe, Kohlendioxid-Aktivierung und Miniplant-Technologie. Von ihm existieren zahlreiche Bücher, über 120 wissenschaftliche Veröffentlichungen und zahlreiche Patente. Sein neuestes Werk ist "Angewandte Homogene Katalyse" (2008), welches auch in Englisch erhältlich ist ("Applied Homogeneous Catalysis", 2012).

Prof. Dr. Axel Brehm ist seit 1985 Professor für Technische Chemie an der Universität Oldenburg. Bis 1997 schrieb er 24 Beiträge in DECHEMA-Monographien und es folgten 14 weitere bis 2006. Im Mittelpunkt seiner Forschungsaktivitäten stehen Fragestellungen aus dem Gebiet der chemischen Reaktionstechnik, Untersuchungen zum Stoff- und Wärmetransport im Dreiphasensystem Gas/ Flüssigkeit/ Katalysator, Mehrphasenreaktionstechnik, Verbesserung mikro- und makrokinetisch limitierter Reaktionsabläufe, Fixierung von Zeolithen an formgebenden Substraten, sowie Austesten derartiger Komposit-Katalysatoren in dafür entwickelten Laborreaktoren.

Prof. Dr. Jürgen Gmehling ist Professor für Technische Chemie an der Universität Oldenburg, CEO der DDBST GmbH, sowie Direktor der Laboratory for Thermophysical Properties (LTP) GmbH. Seine Forschungsgebiete belaufen sich auf die computergestützte Auslegung und Optimierung chemischer Prozesse (Messungen, Datensammlungen, Modell- und Softwareentwicklung). Er hat neben zahllosen wissenschaftlichen Artikeln auch Lehrbücher zur Thermodynamik, zu Grundoperationen und zur Technischen veröffentlicht und ist Mitherausgeber von drei wissenschaftlichen Zeitschriften. Prof. Gmehling wurde mit der Arnold-Eucken-Preis (1982), dem "Rossini Lectureship Award" (2008) und der Gmelin-Beilstein-Denkmünze (2010) ausgezeichnet.

Prof. em. Dr. h. c. mult. Dr. rer. nat. Dipl. Chem. Hanns P. K. Hofmann war Inhaber des Lehrstuhls für Chemische Reaktionstechnik an der Universität Erlangen-Nürnberg. Durch seine Initiative entstand der Studiengang "Chemieingenieurwesen". Bis Anfang 1998 war er Präsident der Europäischen Föderation für Chemieingenieurwesen. Am 4. Januar 2006 verstarb Prof. Hofmann. Seine Forschungsgebiete hatten den Schwerpunkt in der Reaktionsanalyse, Mehrphasenreaktoren, Reaktorauslegung und Optimierung, Katalyse und rechnergestütztes Experimentieren. Prof. Hofmann war Verfasser zweier wichtiger Standardlehrbücher und von über 200 Veröffentlichungen in internationalen wissenschaftlichen Fachzeitschriften, sowie Solvaypreisträger (1982). Im Jahr 1982 bekam er das Bundesverdienstkreuz und später die DECHEMA-Medaille (1994).

Prof. em. Dr. Ulfert Onken ist Professor für Technische Chemie an der Universität Dortmund. Von 1958 bis 1971 war er Leiter des Bereiches Chemische Verfahrenstechnik bei der Hoechst AG . Seine Forschungsgebiete sind Biotechnologie, Gas-Flüssigkeits-Reaktoren und Mischphasenthermodynamik. Aufbau der Dortmunder Datenbank für Phasengleichgewichte (mit J. Gmehling). Prof. Onken ist Autor von Monographien und Tabellenwerken, sowie Ehrenmitglied der Czech Society of Chemical Engineering und gab Gastprofessuren u. a. in Kyoto (Japan, 1985). Im Jahr 2000, wurde er mit der Emil-Kirschbaum-Medaille der Deutschen Vereinigung für Chemie- und Verfahrenstechnik ausgezeichnet (DVCV).

Prof. Dr. Albert Renken ist seit 1977 Professor für Chemische (Mikro-)Reaktionstechnik an der Eidgenössischen TH Lausanne, Schweiz. Von 1992 bis 2006 war er Mitglied der Kommission für Technologie und Innovation (KTI). Seine Forschung gilt der Polymerisationstechnik, Heterogene Katalyse, Instationäre Prozessführung chemischer Reaktoren und der (Mikro-)Reaktionstechnik. Es gibt über 350 wissenschaftliche Veröffentlichungen und zahlreiche Patente von ihm. 2007 wurde er mit der DECHEMA-Plakette ausgezeichnet.

Prof. Dr.-Ing. Kai-Olaf Hinrichsen ist Professor für Technische Chemie an der Technischen Universität München und befasst sich in seiner Gruppe mit heterogener Katalyse, Reaktionskinetik und Computational Fluid Dynamics. Er wurde 2003 mit dem Jochen-Block-Preis der Deutschen Gesellschaft für Katalyse ausgezeichnet.

Prof. Dr. rer. nat. Regina Palkovits ist seit Oktober 2010 Universitätsprofessorin für das Fach "Nanostrukturierte Katalysatoren" der Fakultät für Mathematik, Information und Naturwissenschaften der RWTH Aachen. Prof Palkovits studierte Chemieingenieurwesen an der TU Dortmund und promovierte bis 2006 am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr. 2007 war sie Postdoktorandin in der Arbeitsgruppe von Prof. Bert Weckhuysen für Anorganische Chemie und Katalyse, Universität Utrecht, Niederlande und von 2008 bis 2010 Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr. 2010 erhielt sie die Robert Bosch Juniorprofessur zur nachhaltigen Nutzung erneuerbarer natürlicher Rohstoffe und den Jochen-Block-Preis der Deutschen Gesellschaft für Katalyse. Ihr besonderes Forschungsinteresse gilt der Entwicklung neuartiger fester Katalysatoren für die effiziente Nutzung fossiler Ressourcen und die Entwicklung von Verfahren zur Umsetzung von Biomasse in Chemikalien und Treibstoffe.

M. Baerns, Institut für Angewandte Chemie Berlin-Adlershof e.V., Berlin, Deutschland; A. Behr, Universität Dortmund, Lehrstuhl für Technische Chemie A, Dortmund, Deutschland; A. Brehm, Universität Oldenburg, Fachbereich Chemie, Oldenburg, Deutschland; J. Gmehling, Carl Ossietzky Universität Oldenburg, Fachbereich Technische Chemie, Oldenburg, Deutschland; H. Hofmann, Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Technische Chemie, Erlangen, Deutschland; U. Onken, Universität Dortmund, Lehrstuhl für Technische Chemie, Dortmund, Deutschland; A. Renken, Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne, Institut de Génie Chimique, Lausanne, Switzerland; K.-O. Hinrichsen, Techn. Universität München, Garching, Germany; R. Palkovits, RWTH Aachen, Germany