- Titel: Technische Chemie
- Autor: havlik
- Organisation: UNI HANNOVER
- Seitenzahl: 17
Inhalt
- Skript für die Vorlesung Technische Chemie I Version
- break even point Gesamtkosten
- Einteilung der Technik
- Verfahrenstechnik theoretische VT physikalische Verfahrenstechnik mechanische VT
- chemische Verfahrenstechnik Technische Reaktionsführung
- mi ci M i VR
- Molekülmasse ni nj
- V Re aktor V
- mit Volumenstrom V
- cP c P c c A A
- Für eine stöchiometrische Reaktion wie unten folgt
- Beachte N H
- N H NH
- G RT ln K P R
- d ln K P H R dT RT
- r k T c c c
- Wie lässt sich die Reaktionsordnung bestimmen
- dc A k cn A dt
- n n für n n k cA cA
- Steigung ergibt n
- Kinetik chemischer Zwischenreaktionen
- Es gibt noch komplexere Reaktionen Parallelreaktion Folgereaktion
- Katalyse I Katalyse II
- L Produkt D Produkt
- erwünscht ist LProdukt ee Enantiomerenüberschuß
- nur Katalyse I Katalyse II spielt Rolle
- K A A B B Produkte
- K A A B B Produkte
- bezogen auf A gilt
- Integralmethode mit ln
- k c m k c n A p
- dcs k cn P dt
- Irreversible Reaktion Satzreaktor m n
- k c A e kt k c p
- Hier findet die chemische Umsetzungsreaktion statt
- b z B nach Reaktionsphasen Einphasenreaktoren Zwei Mehrphasenreaktoren
- c z B nach Konstruktion Horde
- a diskontinuierlich b kontinuierlich c halbkontinuierlich
- Konzentrationsverlauf zeitlich örtlich
- Kontinuierlich a Idealrohr b Idealkessel
- cA aus cA L x L
- cA aus cA t
- cA aus cA x
- Wir betrachten Konvektion Konduktion Dispersion Reaktion Stoffübergang
- y x z z z z
- Konvektion rein bei z
- Differenz über den Bilanzraum
- n iz n iz z n i z
- ci u z x y z z
- ci i j rj ri t i
- Mathematisch läßt sich diese Beziehung als Bilanzgleichung formulieren
- Ideale Reaktoren Idealer Satzreaktor Rührkesselreaktor batch reactor
- Die Bilanzgleichung lautet
- dc a k ca dt
- U k c U dt a
- Ideales Strömungsrohr plug flow reactor
- d u c i ri dx
- u dc i ri dx
- r dU i dV ci V
- Durch Integration erhält man
- Idealer Durchflußrührkessel continuous stirred tank reactor
- Integration über Volumen der Reaktionsmasse
- r r c u dF
- r r r c u e dF
- V c ein c aus
- Dieses Skript wurde im Februar überarbeitet
Vorschau
1
Skript für die Vorlesung Technische Chemie I (Version2011)
(erstellt von Sascha Beutel und Thomas Scheper) (Bitte beachten Sie, dass ein Skript fehlerhaft sein kann. Falls Sie Fehler finden oder einige Dinge unklar sind, senden Sie uns eine email: Beutel@iftc.uni-hannover.de, scheper@iftc.unihannover.de)
Eine der Kernfunktionen der Technischen Chemie ist es, Grundlagenkenntnisse in praktische Anwendung zu übertragen. Dazu ist es nötig, die thermodynamischen und kinetischen Informationen über die Reaktionen zu kennen und sie in geeignete Reaktorsysteme zu übertragen. Die Technische Chemie ist die wissenschaftliche Disziplin, die den chemischen Produktionsverfahren zugrunde liegt. Sie behandelt verschiedene Aspekte chemischer Produktionsverfahren: – Entwicklung von Verfahren – Übertragung in den Technikumsmaßstab Betrieb von Produktanlagen
In der Technischen Chemie werden dazu die Kenntnisse bestimmter Methoden und deren Grundlagen und das Wissen über stoffliche usammenhänge vermittelt. Die Chemische Reaktionstechnik und die Grundoperationen beschäftigen sich hauptsächlich mit den Methoden; die Chemische Prozesstechnik mit den stofflichen Gesichtspunkten und der Beschreibung technischer Prozesse. Kurz: Es geht um die wirtschaftliche, umweltgerechte und ressourcenschonende Überführung der im Labor gewonnenen Grundlagenkenntnisse in die Praxis.
Kosten [DM/ eit]
break even point Gesamtkosten
s lö Er
Gewinn
∆I Fixkosten
variable Kosten
45
Produktion [%]
Solange ∆I kleiner als die Fixkosten ist, sollte weiter produziert werden.
2 Einteilung der Technik
Energietechnik (Energieumwandlung)
Verfahrenstechnik (Stoffumwandlung)
Regelungstechnik (Informationsumwandlung)
Verfahrenstechnik: theoretische VT physikalische Verfahrenstechnik mechanische VT
chemische Verfahrenstechnik ≙ Technische Reaktionsführung
Technische Reaktionsführung Vier Aufgabenbereiche Raumabgrenzung für Stoffumwandlung und ausreichende Verweildauer darum ⇒ chem. Reaktor Transportieren und Mischen der Reaktionsmasse Kontrolle des Wärmehaushaltes der Reaktion und der Temperaturerhaltung im Reaktionsraum Umgehung von Reaktionshemmungen (Katalysatoren) gezielte Umsatzbeeinflussung (Druck, Licht, ufuhr freier Energie)
–
–
3 Grundbegriffe: Folgende Grundbegriffe sind für Vorlesungen der Technischen Chemie wichtig: Masse ni = VR Stoffmenge Volumen der Reaktionsmasse
Konzentration:
mi ci = M i ⋅ VR
Molekülmasse ni ∑nj
j
Molenanteil:
xi =
Massenanteil:
wi =
mi ∑mj
j
Hydrodynamische Verweilzeit:
τ hydrodynam isch =
V Re aktor & V
& mit Volumenstrom V
Umsatz:
U=
c0 − c = 1 − f ; 0 ≤ U ≤ 1 und Restanteil f. c0
Für eine Reaktion der Art A → P gilt: 0 cp − cp Ausbeute: Y= c0 A Für eine Reaktion der Art A → P+x gilt: Selektivität:
S=
cP − c0 P c0 − c A A
Für eine stöchiometrische Reaktion wie unten folgt:
νA ⋅ A → νP ⋅ P
Y= cP − c0 ν A P ⋅ cA νP cP − c0 ν A P ⋅ c0 − cA ν P A