Zum Lehrbuch:
Dieses kompakte Einführungslehrbuch vermittelt die wesentlichen Grundlagen der Technischen Chemie. Es richtet sich in erster Linie an Studierende der Chemie sowie des Chemie- und des Bioingenieurwesens und setzt lediglich solide Grundkenntnisse in organischer, anorganischer und physikalischer Chemie voraus. Das Werk ist in 19 etwa gleich lange Kapitel unterteilt, die jeweils ungefähr dem Umfang einer doppelstündigen Vorlesung mit Übung entsprechen. Die überschaubaren Einheiten erleichtern es auch, sich den Inhalt im Selbststudium anzueignen. Die vier Kapitelblöcke „Grundlagen’, „Reaktions- und Trenntechnik’, „Verfahrensentwicklung’ und „Chemische Prozesse’ folgen im Wesentlichen dem „Lehrprofil Technische Chemie’ des DECHEMA-Unterrichtsausschusses für Technische Chemie.
Der Teil „Grundlagen’ liefert allgemeine Definitionen und beschreibt den Weg von der Laborchemie über den Technikums- bis zum Produktionsmaßstab. Der Leser erhält hier Informationen über den aktuellen Prozessverbund der chemischen Industrie und über die wesentlichen Produktstammbäume. Zwei Kapitel über physikalisch-chemische Grundlagen legen die Basis für das Verständnis der Abläufe in industriellen Reaktions- und Trennapparaturen.
Im Teil „Reaktions- und Trenntechnik’ wird zunächst der Reaktionsteil eines chemischen Prozesses betrachtet, einschließlich einer Übersicht über ideale und reale Reaktortypen. Das nächste Thema sind die thermischen und mechanischen Grundoperationen, die zur Vorbereitung von Edukten und zur Nachbereitung von Prozessströmen von wesentlicher Bedeutung sind. Schließlich wird der Leser mit dem Aufbau von chemischen Fließschemata vertraut gemacht, die die Kommunikation zwischen dem Chemiker und dem Ingenieur erleichtern.
Der Teil „Verfahrensentwicklung’ widmet sich den entscheidenden Aspekten bei der Auswahl eines chemischen Verfahrens für die industrielle Chemie. Hier geht es um Fragen wie die Auswahl der optimalen Rohstoffe, die Verwendung von Koppelprodukten und die Nutzung von Energieströmen. Auch die bei der Verfahrensentwicklung zu berücksichtigenden Sicherheitsauflagen und Umweltaspekte kommen zur Sprache. Da bei der Optimierung chemischer Prozesse katalytische Reaktionen eine zentrale Rolle einnehmen, stellen eigene Kapitel die heterogene und die homogene Katalyse an wichtigen Beispielen vor.
Der Teil „Chemische Prozesse’ gibt einen kurzen Überblick über die wichtigsten Produktgruppen der industriellen Chemie. Von den Rohstoffen Erdöl, Erdgas und Kochsalz ausgehend werden bedeutende organische und anorganische Basis- und Zwischenchemikalien vorgestellt. Wesentliche Endprodukte der chemischen Industrie, die Polymeren und die organischen Feinchemikalien, sind ein weiteres Thema. Ausführlich diskutiert werden schließlich auch moderne Trends wie beispielsweise der langfristige Wechsel von fossilen zu nachwachsenden Rohstoffen.
Jedes Kapitel ist kompakt aufgebaut und mit Abbildungen, Gleichungen, Fließschemata, Tabellen, Apparatezeichnungen und Fotos anschaulich gestaltet. Die Kapitel enden jeweils mit einer kurzen Zusammenfassung, den „Take Home Messages’. Diese rekapitulieren noch einmal alle wesentlichen Aussagen des Kapitels und ermöglichen eine zügige Wiederholung des Lernstoffes. Ergänzt wird jedes Kapitel durch zehn kurze Testfragen, die sogenannten „Quickies’, die sich nach sorgfältigem Durcharbeiten des Textes schnell lösen lassen; die Antworten stehen zudem am Ende des Buches. Dort findet man ferner zu allen Kapiteln die Literaturangaben, die sich auf wesentliche Nachschlagewerke und Lehrbücher konzentrieren.
Table des matières
I GRUNDLAGEN.- 1 Die Chemische Industrie.- 1.1 Was ist Technische Chemie? 1.2 Chemiewirtschaft.- 2 Vom Rohstoff zur Endchemikalie.- 2.1 Verbundstruktur der chemischen Industrie. 2.2 Wert-, Koppel- und Nebenprodukte. 2.3 Ein typischer Produktstammbaum.- 3 Vom Laborversuch zur chemischen Anlage.- 3.1 Grundlagen der Maßstabsvergößerung. 3.2 Versuchs- und Produktionsanlagen.- 4 Physikalisch-chemische Grundlagen I: Gleichgewichte und Thermodynamik.- 4.1 Enthalpie. 4.2 Chemisches Gleichgewicht. 4.3 Phasengleichgewicht.- 5 Physikalisch-chemische Grundlagen II: Kinetik und Transportprozesse.- 5.1 Bedeutung der Kinetik. 5.2 Wärme- und Stofftransport.- II REAKTIONS- UND TRENNTECHNIK.- 6 Chemische Reaktoren.- 6.1 Bedeutung des Reaktors. 6.2 Leistung des Reaktors. 6.3 Ideale Reaktoren. 6.4 Leistungsberechnung idealer Reaktoren. 6.5 Nichtideale Reaktoren. 6.6 Technische Reaktoren.- 7 Thermische Trennverfahren I (Destillation und Rektifikation).- 7.1 Einfache Destillation. 7.2 Relative Flüchtigkeit in unterschiedlichen Stoffsystemen. 7.3 Rektifikation. 7.4 Bilanzierung und graphische Auslegung der Rektifikation. 7.5 Praktische Durchführung der Rektifikation. 7.6 Trennung von Azeotropen.- 8 Thermische Trennverfahren II (Absorption und Extraktion).- 8.1 Übersicht über thermische Trennverfahren. 8.2 Absorption. 8.3 Extraktion. 8.4 Adsorption. 8.5 Weitere Trennverfahren.- 9 Mechanische Verfahren.- 9.1 Übersicht über mechanische Verfahren. 9.2 Mischen. 9.3 Pumpen und Verdichter. 9.4 Sedimentieren, Zentrifugieren und Filtrieren.- 10 Fließbilder.- 10.1 Typen von Fließbildern. 10.2 Normsymbole für Fließbilder. 10.3 Konkreter Aufbau von Chemieanlagen im RI-Fließbild.- III VERFAHRENSENTWICKLUNG.- 11 Verfahrensauswahl.- 11.1 Allgemeine Kriterien für die Verfahrensauswahl. 11.2 Beispiel: Acrylsäure.- 12 Heterogene Katalyse.- 12.1 Grundlagen der Katalyse. 12.2 Heterogene Katalysatoren. 12.3 Die Ammoniak-Synthese.- 13 Homogene Übergangsmetallkatalyse.- 13.1 Grundlagen der homogenen Übergangsmetallkatalyse. 13.2 Die Hydroformylierung („Oxo-Synthese’). 13.3 Industriell bedeutsame Homogenkatalysen.- IV CHEMISCHE PROZESSE.- 14 Organische Basischemikalien (Erdöl und Raffinerieverfahren).- 14.1 Erdöl – der derzeit wichtigste fossile Rohstoff der chemischen Industrie. 14.2 Die Konversion des Erdöls in der Raffinerie. 14.3 Der Steamcracker.- 15 Technische Chemie der Alkene und Aromaten.- 15.1 Verwendungsmöglichkeiten des Ethens. 15.2 Verwendungsmöglichkeiten des Benzols.- 16 Organische Endprodukte.- 16.1 Übersicht. 16.2 Die wichtigsten Kunststoffe. 16.3 Die technische Herstellung von Polymeren. 16.4 Polystyrol.- 17 Organische Feinchemikalien.- 17.1 Definitionen. 17.2 Übersicht. 17.3 Pharmaka. 17.4 Beispiel 1: L-Dopa. 17.5 Beispiel 2: Vitamin C.- 18 Nachwachsende Rohstoffe.- 18.1 Was sind nachwachsende Rohstoffe? 18.2 Fette und Öle. 18.3 Der Rohstoff Holz. 18.4 Kohlenhydrate. 18.5 Pflanzliche Sekrete und Extrakte.- 19 Elektrochemische Verfahren.- 19.1 Energieformen in chemischen Reaktionen. 19.2 Grundprinzip elektrochemischer Reaktionen. 19.3 Elektrochemische Reaktionstechnik. 19.4 Herstellung von Chlor und Natronlauge (Chlor-Alkali-Elektrolyse). 19.5 Herstellung von Metallen. 19.6 Organische Elektrosynthese.- Antworten zu den Quickies.- Literatur
A propos de l’auteur
Arno Behr hat den Lehrstuhl ‘Technische Chemie A (Chemische Prozessentwicklung)’ an der Technischen Universität Dortmund inne. Er ist seit über 30 Jahren in der Lehre im Fach ‘Technische Chemie’ tätig und hält Vorlesungen zur Technischen Chemie fossiler und nachwachsender Rohstoffe sowie zur angewandten homogenen Katalyse. Behr hat an der RWTH Aachen habilitiert und anschließend zehn Jahre lang in der Industrie bei der Firma Henkel KGa A gearbeitet. Er ist Autor bzw. Coautor von insgesamt fünf Büchern, die sich mit Themen der Technischen Chemie beschäftigen.David W. Agar hat den Lehrstuhl ‘Technische Chemie B (Reaktionstechnik)’ an der Technischen Universität Dortmund inne. Zuvor hat er 16 Jahre lang in der Industrie bei der Firma BASF gearbeitet. Er hält Vorlesungen und Übungen zu den Themengebieten Reaktionstechnik, multifunktionale Reaktoren, Gaswäschen und industrielle Chlorchemie. Agar war maßgeblich an der Einführung eines erfolgreichen internationalen Masters-Programms in Chemieingenieurwesen an der Universität Dortmund beteiligt und verfügt über umfangreiche Erfahrungen in der Lehre der Technischen Chemie in Großbritannien, den Vereinigten Staaten und Indien.Jakob Jörissen ist akademischer Oberrat und außerplanmäßiger Professor am Lehrstuhl ‘Technische Chemie A’ der Technischen Universität Dortmund und betreut dort seit vielen Jahren die chemisch-technischen Praktika. Außerdem hält er Vorlesungen auf den Gebieten der technischen Elektrochemie und der Brennstoffzellen.Alle drei Professoren halten gemeinsam seit Jahren eine Veranstaltung ‘Einführung in die Technische Chemie’ für Diplom- und Bachelor-Studierende der Fachrichtung Chemie mit einer Vorlesung im Umfang von drei Semesterwochenstunden und einer Übung im Umfang von einer Semesterwochenstunde, kombiniert mit einer eintägigen Exkursion zu Werken der chemischen Industrie. Diese Veranstaltung präsentiert die wesentlichen Grundlagen der Technischen Chemie und bildet das Fundament ihres neuen Lehrbuches.
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