Antworten zu den „Quickies“ - Springer978-3-8274-2195-1/1.pdf · 6. Die Semi-Batch-Fahrweise mit langsamer Zudosierung des Chlors ist gün stiger, da durch die geringen Chlorkonzentrationen

Antworten zu den „Quickies“

1. Die Technische Chemie (TC) ist das Binde-glied zwischen der klassischen Grund lagen-chemie (OC, AC, PC) und dem Chemiein-genieurwesen.

2. Zum Beispiel Chemiker, Chemieingenieu-re, Physiker, Kaufl eute, teilweise auch Ma-schinen bauer, Mathematiker, Biologen, Biotechnologen oder Marketing-Experten.

3. Vorab müssen Th ermodynamik (7 Kap. 4), Kinetik und Transportprozesse (7 Kap. 5) der Reaktion untersucht werden.

4. Eine typische mechanische Grundope-ration (7 Kap. 9) ist das Zerkleinern von Feststoff en. Wichtige thermische Grund-operationen (7 Kap. 8) sind das Trocknen, die Destillation oder die Extraktion.

5. Stoffl iche Fragen (optimale Rohstoff e und Synthesewege), energetische Fragen, Si-cherheitsaspekte, Umweltaufl agen, Pro-zesssteuerung etc.

6. USA, China, Japan, Deutschland. 7. Zum Beispiel Fein- und Spezialchemika-

lien, Pharmaka, Kunststoff e, organische Grundstoff e, Waschmittel, anorganische Grundstoff e.

8. 5,5 % (8,9 Mrd. € von 162 Mrd. € Um-satz).

9. Weltweit werden auf dem Chemiemarkt die EU-Länder von asiatischen Ländern, speziell China, zurückgedrängt.

10. Vorteile großer Chemiefi rmen: Optima-le Nutzung der Verbundwirtschaft , Bau größerer und damit wirtschaft licher Pro-duktionsanlagen, international günstiger Einkauf von Rohstoff en und Verkauf von Chemieprodukten, große und dadurch vielseitig ausgerichtete Forschungsabtei-lungen, Streuung des wirtschaft lichen Risi-kos auf verschiedene Produktgruppen.

Antworten zu Kapitel 1

1. Erdöl, Erdgas, Kohle und nachwachsende Rohstoff e (Fette/Öle, Kohlenhydrate, ...).

2. Durch Rektifi kation des Erdöls wird der Destillationsschnitt „Naphtha“ isoliert, der

durch Erhitzen (Steamcracken) die Alke-ne Ethen und Propen sowie die Aromaten Benzol, Toluol und die Xylole liefert.


A. Behr et al., Einführung in die Technische Chemie, DOI 10.1007/978-3-8274-2195-1,© Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg 2010

Antworten 242

3. Die kurzkettigen Alkene sind einfache Kohlenwasserstoff e, die sich direkt aus dem Erdöl gewinnen lassen. Sie sind des-halb Basischemikalien.

4. Die Zwischenprodukte werden häufi g aus den Basischemikalien durch Ein führung von Heteroatomen (Sauerstoff , Stickstoff , Halogene) her gestellt. Ty pische Gruppen von Zwischenprodukten sind Alkohole, Aldehyde, Epoxide und Carbonsäuren (mit dem Heteroatom Sauerstoff ), die Amine und Nitrile (mit dem Heteroatom Stick-stoff ) und die halogenhaltigen Verbindun-gen, z. B. das Vinylchlorid.

5. Schwefelsäure, Ammoniak und Chlor (sie-he Tabelle 2.1).

6. Zum Beispiel Kunststoff e, Pharmaka, Wasch-mittel, Insektizide, Fasern, organische Farb -stoff e, Klebstoff e, Harze, Lösungsmittel.

7. Zum Beispiel Baustoff e, Keramika, Silico-ne, Düngemittel, anorganische Farbstoff e und Fasern.

8. Koppelprodukte fallen bei einer che-mischen Reaktion aufgrund der Stöchio-metrie zwangsläufi g mit an und lassen sich somit nicht vermeiden. Die Bil dung unerwünschter Nebenprodukte hingegen kann in der Technik häufi g vermieden oder zumindest deutlich verringert werden.

9. Durch Optimierung der Reaktionsbedin-gungen und durch den Einsatz selektiver homogener bzw. heterogener Katalysatoren.

10. Homogen katalysiert ist die Hydroformy-lierung von Alkenen mit Synthese gas zu Aldehyden bzw. Alkoholen. Heterogen ka-talysiert wird z. B. die Syn these von Ammo-niak aus Luft -Stickstoff und Wasserstoff .

1. Zum Beispiel durch Siedekühlung, Mantel-kühlung und zusätzliche Kühlschlangen.

2. Niederdruck (3−5 bar), Mitteldruck (10−25 bar), Hochdruck (> 40 bar).

3. a) Benzintank aus unlegiertem Stahl, b) Bromierung in einem Reaktor aus hoch legiertem Stahl, c) Cracken in einem Reak-tor aus niedrig legiertem Stahl.

4. Der Mikroreaktor hat das höchste Flächen/Volumen-Verhältnis, gefolgt vom 1 L- und vom 100 L-Reaktor.

5. Der technische Rührer besteht aus einer Rührachse mit eventuell mehreren Rühr-elementen, die über ein Getriebe von einem Elektromotor angetrieben werden. Durch Strömungsbrecher wird die Effi -zienz erhöht, da die kreisför mige Strömung zur Mitte hin umgelenkt wird und dadurch Turbulenzen er zeugt werden.

6. Die Semi-Batch-Fahrweise mit langsamer Zudosierung des Chlors ist gün stiger, da durch die geringen Chlorkonzentrationen

im Rührkessel die Zweit- und Drittchlorie-rung zurückgedrängt werden.

7. Die zehn Tonnen des festen Azofarbstoff s werden am besten in diskontinuier licher Fahrweise hergestellt. Für die geringe Men-ge lohnt sich keine kontinuierliche Anlage. Ebenfalls lassen sich Feststoff e in kontinuier-lichen Anlagen nur sehr schwer handhaben.

8. Eine Mehrproduktanlage besteht mindes-tens aus mehreren Ansatz-Rührbe häl tern, einem Reaktor und mehreren Vorlagen für die Produkte. Günstig ist die weitere Kom bination mit Geräten für Trennopera-tionen, z. B. Dest illa tions ko lonnen, Zentri-fugen, Fil ter und Trockner.

9. Die Miniplant ist schnell aus Standard-Ge-räten zusammengestellt und kann gegebe-nenfalls ohne große Probleme modifi ziert werden. Der Preis für die Anlage ist relativ gering. Sie ermöglicht die schnelle Bestim-mung der opti ma len Reaktionsbedingun-gen sowie die Produktion kleinerer Mus-termengen.


Antworten 243

10. Die Miniplant ermöglicht nur bedingt das Auffi nden von Ablagerungen in den sehr dünnen Kapillarleitungen. Auch Werkstoff -Untersuchungen lassen sich nicht optimal durchführen. Nicht möglich ist die genaue Untersuchung des An- und Abfahrverhal-tens der späteren Produktionsanlage sowie

eine de taillierte Schulung des Betriebs-personals. Der relativ hohe Vergrößerungs-faktor von der Miniplant zur Produktions-anlage bedeutet ein gewisses Risiko beim Scale-up, insbesondere bei vollkommen neuen Technologien.

1. Eine extensive Zustandsfunktion hängt vom Umfang des betrachteten Systems ab und ist unabhängig von dem Weg, wie der Zustand erreicht wird. Beispiele dafür sind die Enthalpie und die Gibbs-Energie.

2. Standardreaktionsenthalpien lassen sich durch eine stöchiometrisch gewichtete Summierung aus den Standardbildungsen-thalpien oder den Standardverbrennungs-enthalpien der Reaktionsteilnehmer ermit-teln. Sie können auch durch Betrachtung der Bindungsenergien abgeschätzt werden.

3. Bei einer adiabaten Reaktionsführung fi n-det während der Reaktion kein Wärme-austausch mit der Umgebung statt. Die gesamte benötigte bzw. freigesetzte Reak-tionswärme wird vom Reaktionssystem ge-liefert bzw. aufgenommen.

4. Die Konzentrationen bzw. Aktivitäten der einzelnen Reaktionspartner werden als Funktionen des Gleichgewichtsumsatzes (X=) und der Ausgangszusammensetzung erstellt. Setzt man diese Beziehungen in das Massenwirkungsgesetz (Gl. 4.14) ein, erhält man ein Polynom höherer Ordnung in X=, das im allgemeinen iterativ und nu-merisch gelöst werden muss.

5. Das Le Chatelier-Prinzip lautet: die Um-stellung eines Betriebsparameters, der das Gleichgewicht mitbestimmt, löst eine Ver-schiebung der Gleichgewichtslage aus, die der Parameteränderung entgegen wirkt.

Bei einer reversiblen exothermen Reaktion führt daher eine Temperaturerhöhung zur Verschlechterung des Gleichgewichtsum-satzes, weshalb eine Reaktionsführung bei niedrigen Temperaturen in dieser Hinsicht günstiger wäre. Kommt es bei der Reak-tion zur Verringerung der Gesamtmolzahl, kann die Erhöhung des Reaktionsdruckes den Gleichgewichtsumsatz auf einen güns-tigeren höheren Wert verschieben.

6. Im Phasengleichgewicht sind der Druck und die Temperatur sowie das chemische Potenzial und die Fugazität der einzelnen Bestandteile der Mischung in allen Phasen gleich.

7. Das chemische Potenzial ist die partielle Ableitung der Gibbs-Energie bezüglich der Molzahl einer Gemischkomponente und stellt die Triebkraft für chemische Reak-tion, Phasenwechsel und diff usiven Stoff -transport dar. Die Fugazität ist eine abge-wandelte Form des chemischen Potenzials, die den eff ektiven Druck eines nichtidealen Gases wiedergibt. Die Fugazität weist eine leichtere Handhabung als das chemische Potenzial bei asymptotischer Annäherung an das ideale Verhalten (f → P bei P → 0) auf.

8. Die van der Waals-Zustandsgleichung be-rücksichtigt die kohäsiven Wechselwirkun-gen zwischen den Molekülen sowie deren volumetrischen Beitrag.


Antworten 244

1. Die Mikrokinetik berücksichtigt nur die chemischen Reaktionsschritte, während die Makrokinetik auch die Einfl üsse von Stoff - und Wärmetransport umfasst.

2. Konzentration (Reaktionsordnung) und Temperatur (Arrhenius-Ansatz).

3. Siehe Abbildung 5.4. 4. Bei endothermen reversiblen Reaktionen

ist die maximal mögliche Temperatur so-wohl für die Reaktionskinetik als auch für die Gleichgewichtslage der Reaktion am günstigsten. Für exotherme reversible Re-aktionen fängt man bei einer hohen Tem-peratur zur Beschleunigung der Reaktions-kinetik an. Mit zunehmendem Umsatz muss die Temperatur laufend abgesenkt werden, um eine übermäßige Abbremsung in der Nähe des Gleichgewichtszustands zu verhindern (Abb. 5.5).

5. Der Langmuir-Hinshelwood-Ansatz geht von einer irreversiblen Oberfl ächenre-aktion zwischen zwei chemisorbierten Spezies aus. Im Eley-Rideal-Ansatz wird die direkte Reaktion zwischen einem chemisorbierten Edukt und einem Reak-tionspartner aus dem Reaktionsmedium angenommen. In beiden Fällen wird die

Einstellung des Gleichgewichts beim Che-misorptionsschritt sowie eine sofortige Desorption der Reaktionsprodukte unter-stellt. Der Hougen-Watson-Ansatz lässt reversible Oberfl ächenreaktionen zu und kann auf endliche Geschwindigkeiten der Chemisorptions- und Desorptionsschritte erweitert werden.

6. Wärmetransport setzt einen Temperatur-gradienten voraus. Der Wärmetransport kann durch Wärmeleitung, Wärmekonvek-tion oder Wärmestrahlung erfolgen.

7. Der Wärmeübergangskoeffi zient be-schreibt die Proportionalität zwischen Wärmestromdichte und der treibenden Temperaturdiff erenz bei konvektivem Wärmetransport (Gl. 5.34). Er hängt von den Strömungsverhältnissen, den Stoff wer-ten und der geometrischen Anordnung des Systems ab.

8. a) Ficksches Gesetz, b) Stefan-Maxwell-Diff usionsgleichungen.

9. Das Zweifi lmmodell von Lewis und Whit-man, das Penetrationsmodell von Higbie und das Oberfl ächenerneuerungsmodell von Danck werts.

10. Siehe Abbildung 5.14 d.


9. Azeotrope sind Mischungen, die im Pha-sengleichgewicht eine identische Zusam-mensetzung der Dampfphase und der Flüssigphase aufweisen. Azeotrope entste-hen bei stark nichtidealen Mischungen mit erheblich intensiveren oder schwächeren Wechselwirkungen zwischen den Molekü-

len der verschiedenen Bestandteile als in den entsprechenden Reinstoff en.

10. Das Raoultsche Gesetz zur Beschreibung von Dampf-Flüssig-Phasengleichgewich-ten nimmt ein ideales Gasverhalten für die Dampfphase und ein ideales Mischungs-verhalten für die Flüssigphase an.

Antworten 245

1. Die Anforderungen des Reaktors bezüg-lich Eduktreinheit bestimmen die eventuell benötigte Vorreinigung der Einsatzstoff e. Umsatz und Selektivität beeinfl ussen die Art und den Umfang der Aufarbeitung so-wie die anfallenden Kreislauf- und Neben-produktströme. Die gebildeten Nebenpro-dukte legen wiederum die erforderlichen Maßnahmen für ihre Verwertung oder Entsorgung sowie für die Feinreinigung des Produktes fest. Der Reaktor nimmt auch eine Schlüsselrolle im Wärmeverbund einer Chemieanlage ein.

2. Die Vorteile des kontinuierlichen Reaktor-betriebs liegen vor allem in der einfachen Regelung, im geringen Personalbedarf und in der konstanten Produktqualität. Der diskontinuierliche Reaktorbetrieb zeich-net sich durch eine höhere Flexibiliät und eine leichtere Wartung aus. Die Leistung des diskontinuierlich betriebenen Reaktors wird durch die benötigten Rüstzeiten zwi-schen den Chargen beeinträchtigt.

3. Im idealen Strömungsrohrreaktor nimmt die Konzentration eines Eduktes entspre-chend der Reaktionskinetik stetig entlang des Reaktors ab. Es fi ndet keine Vermi-schung zwischen den einzelnen Strö-mungselementen statt. Im idealen, konti-nuierlich betriebenen Rührkesselreaktor hingegen wird der Zulaufstrom augen-blicklich im Reaktorinhalt, der die gleiche Zusammensetzung wie der Ablaufstrom aufweist, untergemischt. Die Vermischung der einzelnen Strömungselemente ist da-durch vollständig.

4. Die Damköhler-Zahl stellt das Verhältnis zwischen der Reaktionszeit bzw. mittleren Verweilzeit in einem Reaktor und der cha-rakteristischen Zeit der einschlägigen Re-aktionskinetik dar. Sie gibt an, wie viel Zeit der Reaktion nach der eigenen Zeitskala zur Verfügung gestellt wird.

5. Die Damköhler-Zahl für eine gegebene Umsetzung lässt sich durch eine Auft ra-gung des reziproken umsatzabhängigen Teils der Reaktionskinetik gegen den Um-satz grafi sch ermitteln. Die Damköhler-Zahl ergibt sich aus einer Flächenberech-nung je nach Art des idealen Reaktors.

6. Die Temperatur entwickelt sich beinahe linear mit dem Umsatz bei einer adiaba-ten Reaktionsführung, weil ohne Wärme-austausch mit der Umgebung die gesamte freigesetzte bzw. aufgenommene Reak-tionswärme, die dem Umsatz proportio-nal ist, durch das Reaktionsmedium auf-genommen bzw. abgegeben wird. Bei näherungsweise konstanten Werten für die spezifi sche Wärme des Reaktionsme-diums ist der resultierende Temperatur-anstieg ebenfalls der freigesetzten Reak-tionswärme proportional. Es gilt daher: T = T0 + ΔTad · X, mit dem so genann-ten adiabaten Temperaturanstieg ΔTad =– ΔRH · CA0 / Cp (ΔRH = Reaktionswärme, CA0 Anfangskonzentration des limitieren-den Eduktes, Cp = spezifi sche Wärme des Reaktionsmediums).

7. Die Verweilzeitverteilung eines realen Re-aktors wird durch die gemessene Verzer-rung eines im Reaktorzulauf aufgegebenen Pulssignals eines inerten Markierungs-stoff es (Tracer) ermittelt. Sie liefert ein Gesamtbild der Strömungs- und Vermi-schungsverhältnisse im Reaktor und ge-stattet mithilfe der Reaktionskinetik eine Berechnung dessen Umsatzverhaltens.

8. Die Verweilzeitverteilung E(t) eines idealen Strömungsrohrreaktors ist ein unverzerrtes Pulssignal, das den Reaktor nach der Auf-enthaltszeit τ verlässt. Beim nichtidealen Strömungsrohrreaktor (Bo = 100) ergibt sich eine enge Glockenkurve um τ. Für den idealen Rührkesselreaktor erhält man eine exponentiell abklingende Kurve entspre-chend dem Ansatz: E(t) = exp(−t/τ)/τ.


Antworten 246

1. Voraussetzung für die Destillation ist ein Unterschied in den Zusammensetzungen von Dampf- und Flüssigphase. Dies kann durch einen ausreichenden Unterschied in den Siedetemperaturen der reinen Stoff e gegeben sein, häufi g treten aber komplexe-re Zusammenhänge auf.

2. In einem idealen Gemisch aus Flüssigkei-ten sind die Wechselwirkungen zwischen allen Mole külen unabhängig von ihrer Art gleich. Dann gilt das Raoultsche Gesetz.

3. Ein typisches Beispiel, das einem idealen Stoff system sehr nahe kommt, ist ein Ge-misch aus aliphatischen Kohlenwasser-stoff en wie bei der Erdöldestillation. Hier treten weitestgehend nur van der Waals-Wechselwirkungen auf. Die Moleküle sind sich chemisch sehr ähnlich und enthalten keine funktionellen Gruppen, zwischen denen zusätzliche Wechselwirkungen wie Wasserstoff -Brücken entstehen könnten. Ein exakt ideales System kann es nicht ge-ben.

4. Bei einer positiven Abweichung vom Ra-oultschen Gesetz wird der Dampfdruck im Vergleich zu den reinen Komponenten er-höht und die Siedetemperatur erniedrigt, weil die Wechselwir kungen zwischen den Molekülen – z. B. Wasserstoff -Brücken – ge-lockert werden. Die Aktivi tätskoeffi zienten sind größer als eins. Bei einer negativen Abweichung ist alles umgekehrt.

5. Der Rücklauf muss am Kolonnenkopf eine ausreichend hoch angereicherte Flüssig-keit zur Verfügung stellen, damit die ge-wünschte Destillatkonzentration im Dampf

erreicht werden kann. Außerdem muss der Rücklauf schwerer siedende Komponenten in Richtung zum Kolon nensumpf abtrans-portieren. Ohne Rücklauf würde der Ver-stärkungsteil der Kolonne keine Flüssigkeit enthalten und völlig wirkungslos bleiben.

6. Bei einheitlichen molaren Verdampfungs-wärmen, adiabatem Betrieb der Kolonne und fl üssi gem Zulauf bei Siedetemperatur kann man von konstanten Molenströmen jeweils im Verstär kungs- und Abtriebsteil der Kolonne ausgehen. Aus den Stoffb ilan-zen für den Gesamtstrom und dem Anteil des leichter siedenden Stoff es erhält man Arbeitsgeraden im McCabe-Th iele-Dia-gramm für den Verstärkungs- und Ab-triebsteil der Kolonne.

7. Beginnend beim Sumpf wechselt man zwi-schen den Arbeitsgeraden, die die vor al-lem vom Rücklaufverhältnis beeinfl ussten Massenbilanzen in einem Kolonnenquer-schnitt unterhalb eines Bodens darstel-len, und der Gleichgewichtskurve, die das Dampf-Flüssig-Gleichgewicht auf einem Boden anzeigt, durch senkrechte und waa-gerechte Verbindungslinien hin und her, bis man die gewünschte Destillatkonzen-tration erreicht hat. Die Zahl der Punkte auf der Gleichgewichtskurve minus Eins für den Sumpf ist die erforderliche theore-tische Bodenzahl.

8. Durch Steigerung des Rücklaufverhält-nisses nimmt die Anzahl der benötigten Böden ab, der Energie- und Kühlmedium-Verbrauch sowie der Querschnitt der Appa-rate nehmen aber zu. Die Investitions- und


9. Rohrbündelreaktoren, Wirbelbettreakto-ren und mikrostrukturierte Reaktoren ge-statten eine eff ektive Abfuhr der freigesetz-ten Reaktionswärme bei stark exothermen Reaktionen.

10. Füllkörperkolonnen eignen sich wegen des großen Verhältnisses von oberfl ächlicher Film-Flüssigkeit zur fl üssigen Kernphase für Gas-Flüssig-Reaktionen, bei denen die Reaktion hauptsächlich im Flüssigkeitsfi lm an der Phasengrenzfl äche abläuft .

Antworten 247

Betriebskosten müssen minimiert werden. Als Richtwert gilt das 1,1- bis 1,3-fache des Mindest-Rücklaufverhältnisses, bei dem theoretisch unendlich viele Böden für die geforderte Trennaufgabe erforderlich wä-ren.

9. Der Boden-Wirkungsgrad ist das Verhält-nis der praktisch erreichten zur theoretisch, bei voll ständiger Gleichgewichtseinstellung möglichen Anreicherung. Weil die Kontakt-fl äche zwi schen Flüssigkeit und Dampf zu klein und die Kontaktzeit zu kurz sind, so-wie weil Flüssig keitströpfchen vom Dampf zum nächsten Boden mitgerissen werden, liegt der Boden-Wir kungsgrad unter 100 % (oft bei 80 %). Bei einer Füllkörperschüt-

tung oder Strukturpackung gibt der HETP-Wert (engl. height equivalent to a theo-retical plate) die erforderliche Höhe an, bei der die Wirkung eines theoretischen Bodens erreicht wird.

10. Die Zweidruck-Rektifi kation nutzt die Temperaturabhängigkeit eines Azeotrops aus, bei der Extraktiv-Rektifi kation setzt ein höher siedender Hilfsstoff die Flüchtig-keit einer Komponente selektiv herab und bei der Azeotrop-Rektifi kation bildet ein leicht siedender Hilfsstoff mit einer Kom-ponente selektiv ein leichter fl üchtiges (ter-näres) Azeotrop, das im Idealfall nach der Kondensation in zwei fl üssige Phasen zer-fällt (Heteroazeotrop-Rektifi kation).

1. Zu den thermischen Trennverfahren ge-hören: Absorption, Adsorption, Extraktion (Extraktion von Feststoff en, Flüssig-Flüs-sig-Extraktion), Kristallisation, Trocknung, Membranverfahren.

2. Das Gegenstromprinzip erreicht bei der Absorption oder Flüssig-Flüssig-Extraktion die opti male Ausnutzung des Hilfsstoff es. Er kommt frisch regeneriert mit dem aus-tretenden Reingas bzw. Raffi nat in Kontakt, sorgt also für die unter den gegebenen Be-dingungen maximal mög liche Reinigung, und wird andererseits beim Austritt als be-ladenes Absorptionsmittel bzw. als Extrakt vom eintretenden Zustrom auf die höchst-mögliche Konzentration gebracht.

3. Zur Absorption von sauren Gasen (z. B. Schwefelwasserstoff , Kohlendioxid) ver-wendet man eine basische Flüssigkeit, die die sauren Gase reversibel bindet. Typische Beispiele sind in Wasser gelöste Ethanol-amine: Sie sind gut löslich und bilden mit den Säuren Ammoniumsalze, die sich ther-misch wieder spalten lassen.

4. Der zu extrahierende Extraktstoff ist im Trägerstoff gelöst (Zulauf) und geht teil-

weise in das Lösungsmittel über, das eine zweite fl üssige Phase bildet. Der Zulauf wird durch die Extrak tion zum Raffi nat, das Lösungsmittel zum Extrakt. Grund-lage der Auslegung einer Flüssig-Flüssig-Extraktionsanlage ist das Phasengleich-gewicht zwischen Extraktstoff , Trägerstoff und Lösungsmittel. Eine mehrstufi ge Ex-traktion arbeitet vorzugsweise im Gegen-strombetrieb. Extrakt und Raffi nat müssen anschließend aufgearbeitet werden, meis-tens durch Rektifi kation.

5. Im Dreiecksdiagramm lassen sich alle Zu-sammensetzungen eines Drei-Stoff -Gemi-sches anzei gen. Die vollständigen Infor-mationen zum Phasengleichgewicht sind enthalten in der Binodal kurve, die das ein-phasige vom zweiphasigen Gebiet trennt, und in den Konoden, die die im Gleich-gewicht stehenden Raffi nat- und Extrakt-Phasen verbinden. Durch Verbindungs-geraden zwischen zwei Punkten und das Hebelgesetz lassen sich auch Stoffb ilanzen darstellen, auf deren Basis die Stufenkons-truktion zur Auslegung der Flüssig-Flüs-sig-Extraktion möglich ist.


Antworten 248

1. Propellerrührer verursachen bevorzugt axiale Strömungen, die sich z. B. für Sus-pensionen an bieten, während bei Schei-benrührern vor allem radiale Strömungen auft reten, die z. B. für Gas-Flüssig-Reaktio-nen interessant sind. Beide Rührer sind für niedrigviskose Flüssigkeiten geeig net. Für hochviskose Flüssigkeiten sind z. B. Anker-rührer vorgesehen.

2. Lippendichtung, Stopfb uchse, (Doppel-) Gleitringdichtung, Magnetkupplung.

3. Die Spülfl üssigkeit zwischen den beiden Teilen einer Stopfb uchspackung oder den beiden Gleitringen einer Doppel-Gleit-ringdichtung sorgt für Schmierung, Küh-lung und Abdichtung einer Welle bzw. eines Kolbens einer Kolbenpumpe. Mit ihr

lässt sich ein direkter Kontakt zwischen Be-hälterinhalt bzw. Fördermedium und der Umwelt vermeiden.

4. Scherkräft e wirken auf ein Teilchen wie eine Schere ein, oder wie die Kraft , mit der man die beiden Deckel eines geschlossenen Buches gegeneinander zu verschieben ver-sucht, bis der Buchdeckel reißt.

5. Beim Dispergieren sind hohe Scherkräf-te erwünscht. Sie entstehen auch in Krei-selpumpen. Bei der Arbeit mit lebenden Zellen dürfen sie nicht auft reten. Im Air-lift -Schlaufenreaktor und bei statischen Mischern mit laminarer Strömung werden größere Scherkräft e vermieden.

6. Verdrängerpumpen sind zwangsfördernd, d. h. ihr Förderstrom liegt weitgehend


6. Mischer-Scheider-Einheiten erreichen ho-he Wirkungsgrade, sind aber aufwendig. Extraktionskolonnen sind in zahlreichen Varianten bekannt, z. B. ohne Einbauten, mit Füllkörpern oder Gewebepackungen und als Siebbodenkolonnen; Pulsations-kolonnen, in denen die Sieb böden oder die Flüssigkeiten bewegt werden, sind beson-ders wirksam; Extraktionskolonnen mit Mischungs- und Beruhigungszonen sind mit übereinander gebauten Mischer-Schei-der-Einheiten vergleichbar.

7. Besonders bei guter Durchmischung und einer geringen Dichte-Diff erenz kann die Phasen trennung zu lange dauern. Man kann sie durch Füllkörper oder Gewebe-packungen, ggf. auch durch Glaswolle be-schleunigen. Sehr viel schneller gelingt die Phasentrennung durch Zentri fugalkräft e in einem „Zentrifugal-Extraktor“. Der-artige Extraktoren sind kostspielig und ver-brauchen viel Energie, man kann mit ihnen aber einen hohen Durchsatz erreichen.

8. Das Lösungsmittel muss den Extrakt-stoff (gut) lösen, eine (möglichst große)

Mischungslücke mit dem Trägerstoff auf-weisen, eine (schnelle und einwandfreie) Phasentrennung ermögli chen, (leicht) aus dem Extrakt und Raffi nat abtrennbar sein und chemische Reaktionen in dem Stoff ge-misch vermeiden. Erwünscht – aber nicht Voraussetzung – ist eine Anreicherung des Extraktstoff es im Lösungsmittel (Extrakt) gegenüber dem Trägerstoff (Raffi nat).

9. Bei der Absorption werden Gase in einer Flüssigkeit gelöst, bei der Adsorption wer-den Atome oder Moleküle, häufi g auch von Gasen, an einer Festkörperoberfl äche ge-bunden.

10. Durch den Karussellbetrieb von drei Ad-sorbern wird ein (quasi-)kontinuierlicher Ablauf er reicht: Wenn der erste Adsorber voll beladen ist, wird er auf Regeneration umgeschaltet; der bisher zweite Adsorber wird mit dem Zustrom beaufschlagt und arbeitet dann als erster Adsor ber; der bis-her dritte, frisch regenerierte Adsorber sorgt als zweiter Adsorber dafür, dass der Ablauf frei vom zu adsorbierenden Stoff bleibt (auch „Polizeifi lter“ genannt).

Antworten 249

druckunab hängig fest; der von der Pumpe aufzubringende Förderdruck ergibt sich aus dem Förderstrom und den Bedingun-gen der Anlage. Kreiselpumpen bewirken eine Drucksteigerung; der stark vom Druck abhängige Förderstrom ergibt sich aus den Bedingungen der Anlage.

7. Der Zulauf erfolgt axial in die Mitte des Laufrades, durch dessen Schaufeln die Flüs-sigkeit in Rotation versetzt und nach außen geschleudert wird. Außer diesem Eff ekt der Zentrifugalkraft müssen die Trägheitskräf-te der rotierenden Flüssigkeit optimal für den Förderstrom bzw. für die Drucksteige-rung der Flüssigkeit genutzt werden.

8. Kavitation ist das Verdampfen der geförder-ten oder gerührten Flüssigkeit durch einen strö mungsbedingten Unterdruck und die anschließende Implosion der Dampfb la-sen. Die dabei hoch beschleunigte Flüssig-keit trifft auf dem Material auf und kann Schäden verursachen. Bei der Auslegung einer Pumpenanlage oder eines Rührers muss die Kavitation beachtet werden.

9. Durch die Spalte rund um die Laufräder von Turbokompressoren strömt das ver-

dichtete Gas teilweise wieder zurück, was Energieverluste bedeutet. Bei sehr großen Anlagen wird dies ver nachlässigbar, so-dass dann die Vorteile der Turbokompres-soren, wie relativ einfacher Aufb au und direkte Antriebmöglichkeit durch eine Dampft urbine, die Wirtschaft lichkeit be-stimmen.

10. Im Vakuum-Trommelfi lter laufen die Vor-gänge der Kuchenfi ltration kontinuierlich nachein ander ab. Im unteren, in die Sus-pension eingetauchten Teil wird Flüssigkeit angesaugt, und ein Filterkuchen baut sich auf, der im oberen Bereich gewaschen wird. Die betreff enden Bereiche der Trommel stehen unter Vakuum, wobei die angesaug-ten Flüssigkeiten unter schiedlich weiter-geleitet werden: Das trübe Filtrat aus dem Anfangsbereich wird in die Sus pension zurückgeführt, das klare Filtrat und die be-nutzte Waschfl üssigkeit werden getrennten Aufarbeitungsschritten zugeführt. Im letz-ten Bereich wird Überdruck aufgegeben, um den Filterkuchen zu lockern und seine Entfernung durch das Schälmesser zu er-leichtern.

1. Das Grundfl ießbild enthält nur die wesent-lichen Prozessstufen als Kästchen-Schema mit den hauptsächlichen Stoff strömen. Es ermöglicht dadurch einen raschen Über-blick über die grund sätzlichen Zusammen-hänge des Prozesses. Informationen über seine tatsächliche Realisierung kann es da-gegen nicht liefern.

2. Im Verfahrensfl ießbild wird der konkrete Aufb au des Prozesses durch Normsymbole ans chau lich gemacht. Es bietet dadurch die Möglichkeit, das Verfahren übersichtlich darzustellen und sich dabei trotzdem auf das Wesentliche zu beschränken.

3. Das RI-Fließbild (Rohrleitungs- und Ins-trumenten-Fließbild) enthält sämtliche Informationen zu einer Chemieanlage: Ap-parate (als Normsymbole etwa maßstabs-gerecht in richtiger Höhen position darge-stellt), Rohrleitungen und Armaturen (mit Angaben zu Durchmesser, Material und Verbindungen, einschließlich z. B. aller wegen der Wärmeausdehnung notwendi-gen Rohr-Bögen und -Schleifen oder Kom-pensatoren sowie der Wärmeisolierungen) und Mess-, Steuer- und Regeleinrichtun-gen (MSR-Technik).


Antworten 250

1. Herstellwege zum Edukt, Preise des Eduk-tes, langfristige Verfügbarkeit des Eduktes, Anfall und Verwertbarkeit von Koppel- und Nebenprodukten, Se lek tivität der Syn-theseroute und deren Beeinfl ussung durch Katalyse und Pro zesstechnik.

2. Brennbare Stoff e (z. B. Alkane, Alkene, Aromaten, ...), explosive Stoff e (Per oxide,

Hy dra zin, Ethylenoxid, ...), toxische Stof-fe (Isocyanate, Phosgen, Koh lenmon oxid, Blausäure, ...).

3. Luft verunreinigungen (Schwefeloxide, Stick-oxide, Feinstäube, ...), Abwasser belastungen (Phosphate, Düngenitrate, Waschmittel, hohe Salzgehalte, halo genierte organische Ver-bindungen, Schwermetalle wie Hg, Zn oder


4. Mannlöcher mit etwa 24'' = 60 cm Durch-messer sind als verschließbare Flansche in großen Apparaten vorgesehen, um diese von innen reinigen, warten und reparieren zu können.

5. Die allgemeinen Symbole für Wärme-austauscher deuten eine Rohrschlange in einem Gehäuse an. Das Symbol für einen Rohrbündel-Wärmeaustauscher zeigt ver-einfacht dessen Aufb au. Die Symbole be-inhalten nicht die Information, ob geheizt oder gekühlt wird (der Apparat kann ja auch für beides genutzt werden). Dagegen sind Heizer und Kühler in der amerikani-schen Norm eindeutig unterschieden.

6. Die üblichen elektrischen Temperatursen-soren sind für Temperaturen bis 500 °C Pt-100-Widerstandsthermometer (Platin-Widerstand mit 100 Ω bei 0 °C) und für höhere Temperatu ren verschiedene Th er-moelemente. Die Widerstandstemperatur- bzw. Th ermospannungstemperatur-Kenn-linien sind genau bekannt und genormt. Darüber hinaus sind zahlreiche z. B. elek-tronische Temperatursensoren verfügbar, die aber weniger genau und zuverlässig sind.

7. Aus Sicherheitsgründen ist es unerlässlich, dass Leitungen für Chemikalien in einem Chemie werk und einzelne Abschnitte von Pipelines schnell und sicher verschlossen werden können. Alle Apparate, die Ver-schleißteile enthalten, müssen sich mithil-fe von Absperrarmaturen von der Anlage

trennen lassen, damit sie gewartet, repa-riert oder ausgetauscht werden können, ohne die Anlage still legen zu müssen.

8. Grundsätzlich störanfällige Apparate, die für die Funktion der Anlage unverzicht-bar sind, wie z. B. Pumpen, werden doppelt (redundant) ausgelegt. Der zweite Apparat ist über Absperr armaturen angeschlossen und steht betriebsbereit zur Verfügung, um bei einer Störung sofort einspringen zu können (wenn erforderlich mithilfe von automatisch betätigten Absperrarma turen innerhalb von Sekunden).

9. T = Temperatur, I = Anzeige (indication), R = Registrierung, C = Regelung (con -trol), A+ = Alarm bei Überschreitung eines Grenzwertes.

10. Ein PID-Regler arbeitet mit folgenden, in der ausgegebenen Steuergröße addierten Anteilen:

P = Proportional-Regler, d. h. die Stell-größe ändert sich proportional zur Regelabweichung zwischen Ist- und Sollwert;

I = Integral-Regler, d. h. die Stellgröße ändert sich immer weiter, solange eine Regelabweichung vorhanden ist (Integration der Regelabweichung über die Zeit);

D = Diff erenzial-Regler, d. h. die ausge-gebene Stellgröße hängt davon ab, wie schnell sich die Regelabweichung ändert (Diff erenziation der Regelab-weichung nach der Zeit).

Antworten 251

Cd, …), Abfälle (Salze, wie z. B. NaCl, Gips etc., verbrauchte Katalysatoren, beladene Ad-sorptionsmittel, feste Verunreinigungen aus den Rohstoff en, …).

4. Relativ teures C2-Edukt Ethylenoxid, gif-tiger C1-Baustein Blausäure, mehre re Pro-zessschritte, Arbeiten mit starken Säuren (Korrosion!), großer Anfall nicht verwert-barer Salze.

5. Die Reppe-Synthese beruht auf Ethin, das früher in großem Umfang aus der Kohle gewonnen wurde. In der heutigen Petro-chemie spielt hingegen das Ethin keine große Rolle mehr.

6. Beim Einstufenverfahren entsteht ein Ge-misch aus Acrolein und Acrylsäure, das aufwendig getrennt werden muss. Die Acrylsäure-Ausbeute liegt bei nur 40 %. Beim Zweistufenverfahren wird zuerst an einem Katalysator Acrolein hergestellt, das dann in der zweiten Stufe in Gegenwart eines anderen Kata lysators zur Acrylsäure weiter oxidiert wird. Die Acrylsäureausbeu-te in bei den Teilschritten beträgt > 95 %.

7. Für beide Oxidationsschritte werden Rohr-bündel-Festbettreaktoren einge setzt; der erste erhält den Mo/Bi- und der zweite den Mo/V-Heterogenkata lysator. Die Wärme wird mit Wärmeträgern oder Salzschmel-zen abgeführt.

8. Kostengünstiger und gut verfügbarer Roh-stoff Propen, günstiges Oxidations mittel Luft sauerstoff , ausreichende Selek tivität, sichere Durchführbarkeit, nur wenige Nebenprodukte.

9. Siehe Abbildung 11.2; der Technologie-sprung erfolgt von C nach B’.

10. Die Oxycarbonylierung von Ethen wäre bei einem im Vergleich zum Propen sehr güns-tigen Ethenpreis wirtschaft lich interessant. Die beiden Verfahren auf der Basis von Milchsäure und Glycerin würden nach-wachsende Roh stoff e als Ausgangsstoff e nutzen. Die Carboxylierung von Ethen mit CO2 nutzt den Rohstoff Kohlendioxid, die Selektivoxidation von Propan das preis-werte nas se Erdgas.

1. Die Verwendung von Katalysatoren ge-stattet höhere Selektivitäten und verringert den Energieaufwand der Reaktionsführung gegenüber einer nichtkatalytischen Hoch-temperaturfahrweise.

2. Die Diff usion der Reaktionspartner zu den aktiven Zentren sowie deren anschließende Adsorption an der heterogenkatalytischen Oberfl äche können die Geschwindigkeit des gesamten Reaktionsablaufs mitbestim-men.

3. Bei sehr großen Körnern eines heterogenen Katalysators muss man mit erheblichen Porendiff usionswiderständen rechnen. Sehr kleine Körner erschweren die Kata-lysatorrückgewinnung bzw. verursachen einen hohen Druckverlust in Katalysator-schüttungen.

4. Der Th iele-Modul spiegelt das Verhältnis zwischen der Mikrokinetik der chemi-schen Reaktion und der Porendiff usions-geschwindigkeit wider. Bei hohen Werten des Th iele-Moduls wird die heterogenka-talytische Leistung durch Stofft ransport-limitierungen erheblich verringert. Der Porenwirkungs grad gibt an, mit welchem Anteil der eigentlich verfügbaren katalyti-schen Leistung man infolge der Porendif-fusionswiderstände rechnen kann.

5. Vergift ung, Ablagerung, Sinterung und Verlust der katalytisch aktiven Komponen-ten können zur Desaktivierung heteroge-ner Katalysatoren führen.

6. Erdgas (Methan) dient derzeit als wichtigs-ter Rohstoff zur Wasserstoff -Erzeugung für die Ammoniak-Synthese.


Antworten 252

1. Wilkinson-Komplex: Rh(PPh3)3Cl; der P-Ligand wird als Triphenylphosphin be-zeichnet. Der Komplex ist hervorragend für Hydrierungen geeignet.

2. Chelatliganden enthalten mindestens zwei koordinierende Atome, z. B. Phosphor-Ato-me. Ein typischer enantioselektiver Chelat-ligand ist das Chiraphos (Gl. 13.6).

3. Die Rückreaktionen sind: Dissoziation, mi-gratorische Insertion, oxidative Addition.

4. Die beiden produktbildenden Elementar-schritte in der homogenen Katalyse sind die migratorische Insertion und die oxida-tive Kupplung.

5. Es entsteht ein Metallacylkomplex (vgl. Abb. 13.6).

6. Durch Sulfonierung aromatischer Phos-phin-Liganden bilden sich Liganden mit wasserlöslichen Sulfonatgruppen, z. B. das Natrium-Triphenylphosphin -trisulfo-nat Na-TPPTS (vgl. Abb. 13.7). Es wird in Kombination mit Rhodium z. B. im Ruhr-chemie-Rhône-Poulenc-Ver fahren zur Hy-

droformylierung von Propen zu Butanalen eingesetzt (vgl. Abb. 13.9).

7. Bei der Hydroformylierung fi nden Phos-phin-Komplexe des Cobalts und des Rho-diums Verwendung. Das LPO-Verfahren zeichnet sich durch relativ milde Reak-tionsbedingungen mit Drücken bis zu 20 bar aus.

8. Hydroformylierung von Propen zu den Butanalen.

9. Am aktivsten ist 1-Buten, gefolgt von 2-Bu-ten und 2-Methyl-2-buten.

10. Oxidationen (z. B. Ethen zu Acetaldehyd), Carbonylierungen (z. B. Methanol zu Es-sigsäure oder der letzte Schritt bei der ka-talytischen Ibuprofen-Synthese, vgl. Abb. 13.10), Oligomerisationen (z. B. Ethen zu 1-Alkenen), Hydro cyanierungen (z. B. Butadien zu Adipodinitril), Hydrierungen (z. B. zum Herbizid Metolachlor), Isomeri-sierungen (z. B. bei der Mentholsynthese) oder Epoxidierungen (z. B. von Allylalko-hol zum Glycidol).


7. Im Primärreformer wird Methan mit Was-serdampf unter Wärmezufuhr zu Synthese-gas umgesetzt. Im Sekundärreformer wird restliches Methan durch exotherme Oxida-tion mit Luft sauerstoff abgebaut. In der ers-ten Konvertierungsstufe bei ca. 400 °C läuft eine schnelle Reaktion mit ungünstiger Gleichgewichtslage ab. In der anschließen-den Tieft emperatur -Konvertierungsstufe bei ca. 220 °C fi ndet die langsamere An-näherung an das Gleichgewicht mit hohem Umsatz des restlichen CO statt.

8. Die technische Ammoniak-Synthese wird meist bei 300 bar und 400−500 °C durchge-führt. Der hohe Betriebsdruck begünstigt

sowohl die Glei chgewichtslage der Ammo-niakbildung als auch die Reaktionskinetik. Das Temperaturniveau entspricht einem Mittelweg, der akzeptable Gleichgewichts-umsätze und katalytische Aktivitäten ge-stattet.

9. Der Ammoniak-Synthesekatalysator be-steht aus Eisen (vor allem Fe111), zunächst in Form von Magnetit Fe3O4, mit Zusätzen von Al2O3, K2O und CaO als Promotoren in geringen Mengen (einige Gew.-%).

10. Die Ausschleusung des Purgegases verhin-dert eine Anreicherung von Inertkompo-nenten (Argon, Methan) im Kreisgas.

Antworten 253

1. Primärförderung: durch Lagerstättendruck. Sekundärförderung: durch Ein pumpen von Wasser. Tertiärförderung: durch Ein-pumpen von weiteren Hilfs mitteln, z. B. von Tensiden und/oder wasserlöslichen Polymeren.

2. Tenside setzen die Grenzfl ächenspannung zwischen dem Wasser und dem in Ge-steinskapillaren befi ndlichen Erdöl herab. Es bilden sich dabei Tensid-sta bilisierte Öltropfen, die mit dem Flutwasser zur Fördersonde wandern. Der Zusatz von wasserlöslichen Polymeren erhöht die Vis-kosität des Flutwassers. Dadurch kann ein „Durchbrechen“ der Flutwasserfront zur Fördersonde ver hindert werden.

3. Hauptelemente: C, H; Nebenelemente: S, N, O; Spurenelemente: Metalle.

4. Rein statistisch wird Erdöl in ca. 4 Jahr-zehnten, Erdgas in ca. 6 Jahrzehnten ver-braucht sein. Stein- und Braunkohle sind hingegen noch für mehr als 100 bzw. 200 Jahre verfügbar. Nachwachsende Rohstoff e erneuern sich hingegen jedes Jahr aus dem Kohlendioxid der Atmosphäre und sind somit theoretisch unendlich verfügbar, so-lange genügend Lichtenergie für die Photo-synthese zur Verfügung steht.

5. Die atmosphärische Rektifi kation des Erd-öls erfolgt bei Temperaturen um 370 °C. Diese Temperaturen werden durch Auf-heizen in einem von außen beheizten Röh-renofen erreicht. Zusätzlich wird in die Trennkolonne überhitz ter Wasserdampf eingeleitet. Bei einer Temperatur > 370 °C würden schon bei der Rektifi kation Crack-prozesse stattfi nden, die hier jedoch nicht er wünscht sind.

6. Die Kraft stoff -Raffi nerie produziert in ers-ter Linie Produkte für den Energie- und Kraft stoff markt, also Flüssiggase, Benzi-ne, Diesel, Heizöle und Flug zeug benzine. Dies wird durch Cracken, Hydrotreating,

Hydrocracken und Re forming erreicht. Die petrochemische Raffi nerie produziert insbesondere Pro dukte für die chemische Industrie, speziell Alkene und Aromaten, u. a. mithilfe des Steamcrackers.

7. Skizze siehe Abbildung 14.2. Die Regene-rierung des Katalysators geschieht durch Abbrand des Kokses durch Einleiten von Luft sauerstoff , wodurch gleichzeitig die ge-wünschte Cracktemperatur (ca. 500 °C) er-zielt wird.

8. Im Hydrocracker wird ein Zeolith-Kataly-sator eingesetzt, auf dem in kleinen Men-gen ein hydrier aktives Metall, z. B. Nickel oder Palladium, auf getragen ist. Der Zeo-lith katalysiert das Spalten, das Metall die Hydrierung. Schwe felhaltige Verbindun-gen wie z. B. Th iophen werden hydrierend ge spalten unter Bildung von Schwefelwas-serstoff .

9. Die Aromaten Benzol, Toluol und die Xy-lole (BTX) werden sowohl im Re former als auch im Steamcracker erzeugt. Bei der Auf-bereitung der Steam cracker-Produkte fallen Sie im „Pyrolysebenzin“ an. Da Aromaten und Nicht aromaten häufi g sehr ähnliche Siedepunkte haben (z. B. sieden Benzol und Cyclohexan beide bei ca. 80 °C) und Azeotrope bilden, erfolgt die Abtren nung der Aromaten meist besser durch Extrak-tion mit speziellen Aromaten-Extraktions-mitteln, wie z. B. Sulfolan.

10. Beim Spalten des n-Octans zwischen den C-Atomen C3 und C4 entstehen Pro pan und n-Penten bzw. Propen und n-Pentan. Propan kann zum Propen dehy drieren oder zu Methan und Ethen spalten. n-Pen-ten kann in Propen und Ethen cracken oder zum 1,3-Pentadien (= Piperylen) dehydrie-ren. n-Pentan spaltet in Ethan und Propen bzw. in Ethen und Propan oder kann zum n-Pen ten dehydrieren.


Antworten 254

1. Es gibt einerseits ein Polyethylen, das auf-grund seiner starken Verzwei gun gen eine niedrige Kristallinität und eine niedrige Dichte aufweist (LDPE) und durch ra-dikalische Poly merisation unter hohem Druck hergestellt wird. An der erseits gibt es ein kataly tisch hergestelltes, nahezu li-neares Polyethylen mit hoher Kristallinität (70–90 %) und somit auch relativ hoher Dichte (0,96 g/cm3) und hohem Schmelz-bereich (125–135 °C). Als Katalysatoren werden Ziegler-Natta-Systeme verwendet, die aus einem Metallsalz der Neben grup-pen 4 bis 8 und einer Alkylverbindung der Hauptgruppen 1 bis 4 gebildet wer den.

2. Sie setzen ein Mol Ethin mit einem Mol Chlorwasserstoff zum VCM um. Parallel lassen Sie ein Mol Ethen mit einem Mol Chlor zum 1,2-Dichlorethan abreagieren, das durch Erhitzen auf 500–600 °C unter Freisetzung von einem Mol HCl das zweite Mol VCM bildet. Das freigesetzte Mol HCl wird erneut in die erste Reaktion einge-setzt! In Summe bilden sich aus einem Mol Ethin, einem Mol Ethen und einem Mol Chlor zwei Mole VCM.

3. Sie setzen ein Mol Ethen mit einem Mol Chlor zu 1,2-Dichlorethan um, das bei Er-hitzen unter Freisetzung von einem Mol HCl ein Mol VCM bildet. Pa rallel führen Sie mit einem Mol Ethen, dem Mol HCl aus der ersten Reaktion und einem halben Mol Sauerstoff die Oxychlorierung des Ethens durch und erhalten erneut ein Mol 1,2-Dichlorethan, das Sie wiederum zum VCM py ro lysieren. In Summe bilden sich aus zwei Molen Ethen, einem Mol Chlor und einem halben Mol Sauerstoff zwei Mole VCM und ein Mol Wasser.

4. Ausgehend vom Ethen gibt es zur Synthese von Ethylenoxid (EO) zwei Routen: Beim

Chlorhydrinverfahren wird zuerst mit Chlor und Wasser das Ethylenchlorhydrin hergestellt, das mit Calciumhydroxid in EO, Calcium chlorid und zahlreiche Neben-produkte überführt wird. Wesentlich güns-tiger ist die Direktoxidation des Ethens mit Sauerstoff zum EO unter Anwendung se-lektiver Silber-Trägerkatalysatoren.

5. Durch Hydratisierung von Propen entsteht Isopropanol, aus 1-Buten bildet sich 2-Bu-tanol, aus Isobuten der tertiär-Butylalkohol (2-Methyl-2-propanol). Die ausschließliche Bildung sekundärer bzw. tertiärer Alkohole beruht auf der Regel von Markownikow.

6. Antwort siehe Gleichungen in Abbildung 15.5.

7. Acetaldehyd kann nicht nur ausgehend von Ethen nach dem Wacker-Hoechst-Ver-fahren, sondern auch durch Oxidation von Ethanol oder von kurzkettigen Alkanen her-gestellt werden. Durch Weiteroxidation des Acet aldehyds entstehen die Hauptfolgepro-dukte Essigsäure und Essigsäure anhydrid.

8. Will man Ethen (C2H4) und Essigsäure (C2H4O2; addiert also C4H8O2) in Vinyl-acetat (C4H6O2) überführen, dann müssen oxidativ zwei Wasserstoff -Atome entfernt werden. Die Acetoxylierung von Ethen mit Essigsäure zum Vinylacetat verläuft deshalb ana log dem Wacker-Hoechst-Verfahren unter Zusatz von Sauerstoff : Aus einem Mol Ethen, einem Mol Essig säure und einem halben Mol Sauerstoff bilden sich ein Mol Vinylacetat und ein Mol Wasser. Auch der Katalysator ist mit dem Wacker-Hoechst-Verfahren identisch: PdCl2/CuCl2.

9. Antwort siehe Abbildung 15.6.10. Ethylbenzol kann bei Temperaturen um

600 °C – auch bei herabgesetztem Partial-druck – zu Toluol und Methan bzw. zu Ben-zol und Ethen/Ethan gespalten werden.


Antworten 255

1. Zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen, (Polytetrafl uorethylen, Polyisobuten, ...).

2. Plexiglas ist Polymethylmethacrylat. 3. Durch Polykondensation von Ethylengly-

kol und Terephthalsäure. 4. Nylon-6,6 ist das Polykondensat aus Hexa-

methylendiamin und Adipinsäure. 5. Als elastomere Kautschuke z. B. bei der

Herstellung von Autoreifen, Gurten und Schläuchen.

6. Peroxide oder Azoverbindungen, z. B. das AIBN.

7. Ein Ziegler-Natta-Katalysator ist ein Über-gangsmetallkatalysator, der sich in situ z. B. aus einer Titan- oder Zirkonium-Verbin-dung und einem Aluminiumalkyl bildet.

8. Isotaktizität, Syndiotaktizität, Ataktizität. 9. Bei der Suspensionspolymerisation wird

das Monomere im Wasser zu kleinen Ku-geln suspendiert. Da die Polymerisation in diesen Kugeln stattfi ndet, muss sich dort auch der organisch lösliche Starter befi n-den. Bei der Emulsionspolymerisation ver-läuft die Polymerisation in den im Wasser verteilten Mizellen. Der Starter muss des-halb im Wasser gelöst sein und von dort aus in die Mizellen eindringen.

10. Durch Kombination zweier Radikale, durch Disproportionierung sowie durch Zu sammen stoß mit Lösungsmittelmole-külen, Verunreinigungen oder absichtlich zuge setzte Ab bruchs reagenzien.


1. Pharmaka werden meist in Mengen von 1 bis 1000 t/a produziert, Pfl anzen schutz-mittel in Mengen bis 10 000 t/a.

2. Verkleben von Papier, Pappe, Holz, Glas, Kunststoff en und Metallen, Klebebänder, selbstklebende Etiketten etc.

3. Herbizide wirken gegen Unkräuter, Insektizi-de gegen Insekten und Fungizide gegen Pilze.

4. Jeweils ca. ein Drittel (30 % Pharma, 35 % Pfl anzenschutz).

5. Am Metallzentrum des Katalysators sind Liganden gebunden, die ihrerseits ein chi-rales Zentrum besitzen und diese Asymme-trie auf das gebildete Pro dukt über tragen.

6. Entweder sind am Phosphor drei unter-schiedliche Reste R gebunden (wie im PAMP oder CAMP), oder einer der Reste enthält ein asymmetrisches C-Atom (wie im DIOP).

7. Vitamine sind lebenswichtige Spurenbe-standteile der Nahrung, die der Kör per nicht selber bilden kann. Man unterschei-det zwischen den fettlöslichen (Vitamine A, E, D und K) und den wasserlöslichen Vitaminen (Vitamine C, B1, B2, B3, B6, B12, Biotin, Folsäure, Pantothensäure).

8. Die Synthese erfolgt in sechs Schritten: Hydrierung von d-Glucose zu d-Sorbit, mikrobiologische Dehydrierung des d-Sorbits zur l-Sorbose, Schützen von vier Hydroxylgruppen der l-Sorbose durch Ketalisierung mit Aceton, katalyti sche oder elektrolytische Oxidation der geschützten l-Sorbose zur geschütz ten 2-Oxo-l-gu-lonsäure, Entfernen der Schutzgruppen und dehydratisierende Lactonisierung zur l-Ascorbinsäure (= Vitamin C).

9. Die mikrobiologische Dehydrierung des d-Sorbits zur l-Sorbose erfolgt mit dem Bakterium Acetobacter suboxidans in einem sterilen Fermenter mit einer genauen Kon-trolle der Temperatur (37 °C) und des pH-Wertes (5−6). Zum ge regelten Wach stum der Bakterien sind außer dem − unter vor-sichtigem Rühren – der Zu satz einer Nähr-stoffl ösung und eine dosierte Begasung mit sterilem Luft sauerstoff er for der lich.

10. Vitamin C dient als Antioxidans zur Kon-servierung von Lebensmitteln, z. B. von Obst, Ge müse, Fleischprodukten. Mehl, Bier und Fetten.


Antworten 256

1. Fette und Öle machen 50 % der in Deutsch-land eingesetzten nachwachsenden Roh-stoff e aus; alle anderen teilen sich auf die restlichen 50 % auf.

2. Jatropha, ein Wolfsmilchgewächs, wächst auch in Trockensavannen.

3. C18:0 = Octadecansäure (Stearinsäure); C18:1 = Octadecensäure (Ölsäure).

4. Kokos- und Palmkernöl. 5. Siehe Abbildung 18.2 und zugehöriger

Text. 6. Anionische Tenside: Fettalkoholsulfate,

Fettalkoholethersulfate; nichtionische Tensi-de: Fettalkoholether, Alkylpolyglucoside.

7. Die katalytische Umsetzung von Glycerin mit Chlorwasserstoff führt in zwei Schrit-ten zum Epichlorhydrin.

8. Hemicellulosen sind Polysaccharide unter-schiedlichster Pentosen und Hexo sen. Ein typisches Beispiel ist das Xylan, ein Poly-saccharid mit Xylose-Einheiten.

9. Beim Kraft -Prozess werden Holzschnitzel bei hohem pH-Wert (10−14) und hohen Temperaturen (150−180 °C) aufgeschlos-sen. Die Verweilzeit beträgt bis zu sechs Stunden. Dabei bilden sich die Cellulose und das Tallöl, welches Fettsäuren, Koh len-wasserstoff e (z. B. Terpene) und das Kolo-phoniumharz enthält.

10. Die Stärke besteht aus Amylose (M = 50 000−150 000) und dem 1,6-verzweigten Amylo-pektin (M = 300 000−2 000 000).


1. Bei chemischen Reaktionen erfolgt der Elektronenübergang direkt zwischen den Atomen, die Reaktionsgeschwindigkeit ergibt sich aus der Kinetik, die Reaktions-energie kann nur in Form von Wärme ab-geführt werden. Bei elektrochemischen Reaktionen fi nden die Abgabe und die Aufnahme von Elektronen getrennt an den Elektroden statt, eine unmittelbare che-mische Re aktion ist ausgeschlossen. Die Reaktionsgeschwindigkeit entspricht dem elektrischen Strom. Die Reaktionsenergie wird als elektrische Energie abgegeben.

2. An der Anode fi ndet eine Oxidation, also die Abgabe von Elektronen statt. Bei einer Elek trolyse (ΔG > 0) ist dies der positive Pol. An der Kathode erfolgt die Reduk-tion, also die Auf nahme der Elektroden, bei einer Elektrolyse also am negativen Pol. Der Elektrolyt ist der Ionenleiter zwischen den Elektroden.

3. ΔG = – z · F · U mit z = Zahl der Elek-tronen und F = 96485 As · Äquivalent–1, der

Ladung eines Mols Elektronen. Das negati-ve Vorzeichen ergibt sich, weil die Zellspan-nung U als positiv defi niert ist, wenn die Reaktion freiwillig abläuft , also ΔG < 0 ist.

4. Die Gleichgewichtspotenziale unter Stan-dardbedingungen aus der elektrochemi-schen Span nungsreihe lassen sich mithilfe der Nernstschen Gleichung auf die aktuel-len Werte der Temperatur und der Aktivi-täten der oxidierten und reduzierten Spe-zies umrechnen. Die Diff e renz zwischen den so ermittelten Potenzialen von Anode und Kathode ergibt die Zellspannung im Gleichgewichtszustand.

5. Eine Überspannung ist eine Potenzial-Ab-weichung vom Gleichgewichtspotenzial. Die Durch tritts-Überspannung vermindert bzw. erhöht analog zur Arrhenius-Glei-chung die Aktivie rungsenergie des Elek-tronen-Durchtritts zwischen Elektrode und Reaktant und löst somit einen anodi-schen bzw. kathodischen Strom aus, der ex-ponentiell mit der Überspannung ansteigt.


Antworten 257

6. Chlorid-Ionen werden anodisch zu Chlor-gas oxidiert. Da das Potenzial hierfür (E0 = 1,37 V) höher liegt als für die Sauerstoff -Entwicklung aus Wasser (E0 = 1,23 V), müsste bevorzugt Sauerstoff entstehen. Die Sauerstoff -Bildung ist aber stark kinetisch gehemmt.

7. Dimensionsstabile Anoden (DSA) bestehen aus dem korrosionsfesten Trägermetall Ti-tan. Durch eine leitfähige Beschichtung aus Titan- und Ruthenium-Oxid mit dem leichten Wechsel zwischen Ru4+/Ru3+ wird die Chlor-Abscheidung katalysiert. Im Gegensatz zu den früher ein gesetzten Gra-phit-Anoden verlieren DSA kein Material durch die Bildung von Sauerstoff .

8. Bei der Chlor-Alkali-Elektrolyse dürfen sich Chlor, Wasserstoff und Natronlauge nicht mi schen. Beim Diaphragma-Ver-fahren wird dies durch eine vom Anolyten durchströmte Asbest-Schicht zwischen Anode und Kathode erreicht. Danach muss NaCl aus dem Katholyten durch Eindamp-fung entfernt werden, was nur teilweise ge-lingt. Beim Amalgam-Verfahren dient eine fl ießende Quecksilber-Schicht als Kathode, an der zunächst Natrium-Metall abgeschie-den und gelöst wird. Außerhalb der Elek-

trolysezelle wird es an Graphit-Kugeln mit Wasser zu Wasserstoff und hochreiner Na -tronlauge zersetzt. Das Membran-Verfah-ren verwendet eine Kationen-Austauscher-membran als Trennwand zwischen Ano-den- und Kathoden-Raum, die mit hoher Selektivität nur hydratisierte Natrium-Io-nen durchlässt, sodass sofort hochreine Natronlauge entsteht. Das Membran-Ver-fahren spart verglichen mit den anderen Verfahren etwa 25 % an Energie ein und wird für Neuanlagen ausschließlich ver-wendet.

9. Metallurgisch hergestelltes Rohkupfer wird anodisch aufgelöst und reines Kupfer wird katho disch abgeschieden. Unedlere Me-talle blieben dabei in Lösung, edlere lösen sich nicht auf und verbleiben im Anoden-schlamm.

10. Durch entsprechend hohe Zellspannungen können prinzipiell alle Metalle hergestellt werden. Voraussetzung ist die Abwesen-heit von Stoff en, z. B. einem Lösungsmittel, die schon bei nied rigerer Energie reagie-ren würden. Die Elektrolyse wird deshalb in einer Schmelze durchge führt, z. B. aus Chloriden oder beim Aluminium aus in Kryolith Na3[AlF6] gelöstem Al2O3.

Literatur

Generelle Nachschlagewerke zur Technischen Chemie

Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim

a) Buchfassung: 6. Aufl age, Bände 1–40, 2002b) elektronische Fassung: wird laufend aktualisiert

R. Dittmeyer, W. Keim, G. Kreysa, A. Oberholz (Hrsg.) Winnacker-Küchler: Chemische Technik 5. Aufl age, Bände 1–8, Wiley-VCH, Weinheim, 2003–2005

Verband der Chemischen Industrie, VCI, Che-miewirtschaft in Zahlen, Frankfurt am Main, jährliche Neuaufl age, verfügbar auch über www.vci.de

DECHEMA Chemistry Data Series (gedruckte Fassung) sowie DETHERM-Datenbank, um-fassende Stoffdatensammlung z. B. mit Dampf-Flüssig- und Flüssig-Flüssig-Gleichgewichts-daten, Näheres unter www.dechema.de

Ausführlichere Lehrbücher der Technischen Chemie

M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hof-mann, U. Onken, A. Renken: Technische Chemie, Wiley-VCH, Weinheim, 2006

J. A. Moulijn, M. Makkee, A. van Diepen: Chemical Process Technology, Wiley, Chichester, 2001

Lehrbuch der Technischen Chemie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart

a) Band 1: Chemische Reaktionstechnik (M. Baerns, H. Hofmann, A. Renken), 3. Aufl age, 2001

b) Band 2: Grundoperationen (J. Gmehling, A. Brehm), 1996

c) Band 3: Chemische Prozeßkunde (U. Onken, A. Behr), 1996

E. Ignatowitz, G. Fastert: Chemietechnik, Europa-Lehrmittel, 9. Aufl age, 2009(insbesondere anschauliche Skizzen zu den The-men der Kapitel 6–10)

Kapitel 1 und 2

R. Staudigl: Chemieindustrie: Herausforderun-gen und Antworten, Chem. Ing. Tech. 76, 2004, 21–29

Verband der Chemischen Industrie, VCI, Che-miewirtschaft in Zahlen, Frankfurt am Main, jährliche Neuaufl age, verfügbar auch über www.vci.de

Kapitel 3

L. Deibele, R. Dohrn (Hrsg.): Miniplant-Technik in der Prozessindustrie, Wiley-VCH, Weinheim, 2006

F. P. Helmus: Anlagenplanung, Wiley-VCH, Wein-heim, 2003

K. Sattler, W. Kasper: Verfahrenstechnische Anlagen – Planung, Bau und Betrieb, Bände 1–2, Wiley-VCH, Weinheim, 2000


Literatur260

Kapitel 4

P. W. Atkins, J. de Paula: Kurzlehrbuch Physikali-sche Chemie, 4. Aufl age, Wiley-VCH, Weinheim, 2008

J. Gmehling, B. Kolbe: Thermodynamik, 2. Aufl age, Wiley-VCH, Weinheim, 1992

J. M. Smith, H. C. Van Ness, M. M. Abbott: Intro-duction to Chemical Engineering Thermodyna-mics, 7th edition, McGraw-Hill-Education, Mai-denhead, 2005

Kapitel 5

P. W. Atkins, J. de Paula: Kurzlehrbuch Physikalische Chemie, 4. Aufl age, Wiley-VCH, Weinheim, 2008


R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot: Transport Phenomena, Wiley, New York, 2007

P. V. Danckwerts: Gas-liquid reactions, McGraw-Hill, New York, 1970

R. E. Dickerson, H. B. Gray, H.-W. Sichting, M. Y. Darensbourg: Prinzipien der Chemie, 2. Aufl age, de Gruyter, Berlin, 1988

M. Kraume: Transportvorgänge in der Verfahrens-technik, Springer, Berlin, 2003

O. Levenspiel: The Chemical Reactor Omnibook, OSU Book Stores, Corvallis, Oregon, 1996

R. Taylor, R. Krishna: Multicomponent Mass Trans-fer, Wiley, New York, 1993

VDI-Wärmeatlas, 10. Aufl age, Springer-Verlag, Berlin, 2006

Kapitel 6

R. Aris: Elementary chemical reactor analysis, Dover Publications, Mineola NY, 2000


H. S. Fogler: Elements of chemical reaction enginee-ring, 4th edition, Prentice-Hall, Upper Saddle River NJ, 2005

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Kapitel 7 und 8

M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hof-mann, U. Onken, A. Renken: Technische Chemie,Wiley-VCH, Weinheim, 2006

DECHEMA Chemistry Data Series, www.dechema.de

J. Gmehling, A. Brehm: Lehrbuch der Technischen Chemie, Band 2: Grundoperationen, Georg Thie-me Verlag, Stuttgart, 1996

R. Goedecke (Hrsg.): Fluidverfahrenstechnik, Wiley-VCH, Weinheim, 2006

E. Ignatowitz, G. Fastert: Chemietechnik, Europa-Lehrmittel, 9. Aufl age, 2009

J. Jörissen: Excel-Arbeitsblätter (Dampf-Flüssig-Gleichgewicht, Destillation, McCabe-Thiele-Verfahren), Download www.bci.tu-dortmund.de/mccabe

K. Sattler, T. Adrian: Thermische Trennverfahren, Wiley-VCH, Weinheim, 2007

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J. Gmehling, A. Brehm: Lehrbuch der Technischen Chemie, Band 2: Grundoperationen, Georg Thie-me Verlag, Stuttgart, 1996


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D. Steinborn: Grundlagen der metallorganischen Komplexkatalyse, Teubner, Wiesbaden, 2007

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Aktuelle Artikel in der Zeitschrift: Erdöl Erdgas Kohle

M. Hinterschweiger: Zur Preisentwicklung von Erdöl,VDM Verlag, 2008

R. A. Myers: Handbook of Petrochemicals Production Processes, McGraw-Hill, 2004

R. E. Wiley: Petroleum Technology, John Wiley, 2007

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R. Dittmeyer, W. Keim, G. Kreysa, A. Oberholz (Hrsg.) Winnacker-Küchler: Chemische Technik, 5. Aufl age, Band 5: Organische Zwischenverbin-dungen, Polymere, Wiley-VCH, Weinheim, 2005

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H. A. Wittcoff, B. G. Reuben, J. S. Plotkin: Indus-trial Organic Chemicals, 2nd edition, John Wiley, 2004

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Sachverzeichnis

A

Abbaubarkeit 212Abluftreinigung 102Abscheider 90, 137, 162, 216Absorber 93f, 135fAbsorption 52, 93–99, 136, 150,

185Absorptionsmittel 93–95Absperrschieber 127–129Abtriebsgerade 82Abtriebsteil 81fAcetaldehyd 164, 183, 187Acetobacter suboxidans 206Aceton 79, 188Acetoxylierung 184β-Acetoxypropionsäure 139Acetylen 134f, 177, 185Acrolein 136, 218Acrylamid 135Acrylat 139Acrylnitril 14

-Butadien-Styrol-Terpolymer (ABS) 197

-Hydrodimerisierung 237-Hydrolyse 135

Acrylsäure 14, 27, 134–140Cyanhydrinsynthese 134Hydrolyse von Acrylnitril 135Keten-Route 135Reppe-Synthese 134Verfahrensfl ießbild 136Verwendung 139

Acrylsäureanlage 133

Acrylsäureester 139adiabat 29, 46, 66f, 81, 153adiabate Temperatur 29, 66adiabates Verhalten 29, 66f, 153Adipinsäure 188, 195Adipodinitril 164, 237Adsorption

am heterogenen Katalysator 46–49, 145f

als Trennverfahren 94, 102–104, 150, 237

Druckwechsel- 103, 148Adsorptionsmittel 103Adsorptionsterm 49Agglomerieren 107Agrochemikalien 201fAirlift-Schlaufenreaktor 110, 124Akkumulator 228aktive Zentren 46f, 156Aktivierungsenergie 42f, 143f,

150f, 229fAktivitätskoeffi zient 36f, 78fAktivkohle 102Aldehyd 159, 238

Verwendung 163n-Aldehyd 159Aldolkondensation 163Aliphat 89, 100Alizarin 224Alkalicellulose 221Alkalimetall 230n-Alkane 176Alkene 163, 177, 1831-Alkene 183f

Alkenhydrierung 156Alkohol 163Alkydharze 195Alkylbenzol 188Alkylbenzolsulfonate 188Alkylierung 183, 188Alkylkomplex 159Alkylpolyglucoside (APG) 216allothermes Verhalten 30Aluminium 236fAluminiumhydroxid 104, 236Aluminiumoxid 176, 236Aluminiumtrichlorid 188Aluminiumtriethyl 183Amalgam 234

-Verfahren 233fAmid 102Amin 102α-Aminosäure 203Aminozucker 223Ammoniak 11, 32, 96, 114, 147fAmmoniak-Synthese 59,

147–153Aktivierungsenergie 151Katalysator 150fKatalysator, Reduktion 151Reaktor 46, 151–153Rohstoffe 148

Ammonium-Perchlorat 236Amylopektin 222Amylose 222Analgetika 203Anästhetika 203Anilin 188


Sachverzeichnis264

Anionenaustauscher 104Anker-Rührer 108, 121Anlage

chemische 17kontinuierliche 21Neuanlage 138

Anode 228fDimensions-stabile 231

anorganische Grundstoffe 5Antibiotika 102, 224Antipyretika 203Antitussiva 203Antoine-Gleichung 37, 33Apparat

Normsymbole 121Apparatekonstruktion 18Arabinose 218Arbeitsgerade 82–84, 95Armaturen 127fAroma 202Aromastoffe 102, 201fAromaten 89, 100, 176f, 183Arrhenius

Ansatz (Gleichung) 42, 45, 227f

Plot 42Asbest 233L-Ascorbinsäure 207Aspartam 165Asphaltene 173Assoziation 158asymmetrische Synthese 204ataktisch 198Atmosphärendestillation 173Atmosphärenrückstand 173atomökonomisch 166Aufl ager 19Aufschlussverfahren (Holz) 219Ausbeute 4, 12, 60, 136, 206, 237Ausgangskomplex 157Auslegung, redundante 113, 128Austauschfl äche 86autokatalytisches Verhalten 67autothermes Verhalten 30axiale Kreiselpumpe 112Azeotrop 36, 76f, 88f, 96

-Rektifi kation 89ternäres 90

azeotroper Punkt 76, 78, 88, 101Azeotropkolonne 136fAzodiisobutyronitril (AIBN)

197

B

BASF-Prozess 162Basischemikalien 9

nachwachsende 212oleochemische 214organische 171petrochemische 212Preise 212

Batch-Betrieb 21Baumharze 211Bauxit 236Bedeckungsgrad 47begaster Rührkessel(reaktor) 70fBehälter 121fBemusterungen 22Benzin 144, 174Benzol 79, 89, 100, 120, 177–179,

188Alkylierung 188Chlorierung 18Derivate 188Hydrierung 188Nitrierung 188Verwendung 188

Bernstein 224Betriebssicherheit 128Bilanzhülle 81, 99Bilanzraum 64Bindungsenergie 28, 177Binodalkurve (Binode) 97, 99Biodiesel 217Bitumen 173Blasensäule 70–72Blasensäulenreaktor 188fBlausäure 32, 134Boden

Glocken- 121Kolonnen- 121fpraktischer 85Sieb- 121theoretischer 85Ventil- 121

Bodenkolonne 72Bodenstein-Zahl 69fBodenwirkungsgrad 85f, 95, 99Bodenzahl

praktische 86, 95theoretische 83, 86

Bohrlochsole 233Boscalid 165Bosch, C. 147fBosch-Löcher 147Braunkohle 172Brechen 107Brechnungsindex 126Brennstoffzelle 228Brüden 80Brüdenleitung 20, 88Bruttopolymerisationsgeschwin-

digkeit 197BTX 100

-Aromaten 188Butadien 89, 164, 178f

Telomerisation 165 Butan 173Buten 1771-Buten 178fButylacetat 102

C

Cadmium 87Calciumcarbid 135Calciumcarbonat 96Calciumhydroxid 96Calciumsulfi t 96CAMP 205ε-Caprolactam 195Carbapenem 165Carbonsäure 163, 212Carbonylierung 159, 163, 165

katalytische 166von Ethen 165von Methanol 165

Carboxylat-Anion 235Carboxylierung des Ethens 139Carboxymethylcellulose 222Catcracking 174Celanese 161Cellophan 221

Sachverzeichnis 265

Celluloid 222Cellulose 218f

regenerierte 221Verwendung 221

Celluloseacetat 222Celluloseester 221Celluloseether 222Cellulosegewinnung 220Cellulosexanthogenat 221Chargenbetrieb 21Chelatligand 156Chemieanlage 59Chemiefasern 5, 193Chemiefi rmen 5

große 6kleine und mittlere (KMUs) 6

Chemieindustrie 5Chemienationen 4Chemiepark 6Chemieunternehmen 5Chemiewirtschaft 4chemische Energie 228chemische Industrie 3chemische Prozesse 4chemisches Potenzial 30f, 33f, 36Chemisorption 46, 48Chemotherapeutika 203Chitin 223

Deacetylierung 223Herstellung 223

Chitosan 223Chlor 11, 227, 230f, 235

-Alkali-Elektrolyse 230, 236-Sauerstoff-Verbindungen

236Chloraddition 185Chlordioxid 236Chlorhydrinverfahren 144, 185Chlorierung 185

des Benzols 18des Ethens 183

Chloroform 79Chlorstammbaum 231fChlorwasserstoff 95Chromatographie 104Cilastatin 165Cilazapril 165Citronellal 164f

Clausius-Clapeyron-Gleichung 33

Cluster-Netzwerk-Modell 235Cluster-Struktur 235CO

2

-Absorption 186-Desorption 186-Neutralität 212-Sequestrierung 96

Cobalt 101, 160Coffein 96cold section 179Compact Discs 195Coniferylalkohol 219Crackbenzin 174fCracken 173

katalytisches 174thermisches 174

Cracker 174Crackgase 174Crackgasöl 174Crackschärfe 178C

4-Schnitt 179

Cumarylalkohol 219Cumol 188Cyanamid 147Cyanhydrinsynthese 134Cycloalkane 176Cyclohexan 79, 89f, 188Cytostatika 203

D

Damköhler-Zahl 65f, 70grafi sche Interpretation 66f

Dampfdruck 33, 37, 78fdes Wassers 19

Dampf-Flüssig-Gleichgewicht 76, 83, 85, 95, 101

Dampfstrahlpumpe 115Dampfturbine 152Dehydratisierung des Glycerins

139Dehydrierung 173, 176f, 206

von Ethylbenzol 189Deodorant 223Desaktivierung 147Desorption 46, 48, 94–96, 102

Destillat 75, 80Destillation 27, 36, 59, 75f, 80,

88, 93, 120diskontinuierliche 80fraktionierte 75, 77kontinuierliche 80

Destillationskolonne 120, 122Destillationsverlauf 76Destillatvorlage 75, 77Destillierblase 75, 77, 80Diaceton

-2-Oxo-L-gulonsäure 207-L-Sorbose 207

Diagramm, McCabe-Thiele- 78, 82, 98

P-V-Diagramm 34T-x,y-Diagramm 35x-y-Diagramm 35Diamantbeschichtung 109Diamine 195Diaphragma 233

-Verfahren 232Dicarbonsäure 1951,2-Dichlorethan 183, 185Dichte 97, 99, 126Dichtung

Doppel-Gleitring- 109Gleitring- 109Lippen- 109

Diels-Alder-Reaktion 178Diethylbenzol 188Diethylenglycol 101Differenzdruck 126Diffusion 145fDiffusionskoeffi zient 51fDiffusionsprobleme 156Diffusions-Überspannung 230Diglycerin 217Dihydroxyaceton 218Dimethylformamid (DMF) 89Dimethylsulfoxid 101Dioctylphthalat 185DIPAMP 205Direktoxidation

des Ethens 185Disaccharid 223diskontinuierliche Verfahren 21Dispergiergerät 110

Sachverzeichnis266

Dispersion 110Dispersionsmodell 69Dissoziation 158Diterpen 224Diuretika 203L-Dopa 203Doppel-Gleitringdichtung

109Dosierpumpe 111dream reactions 139Dreiecksdiagramm 97fDreiwege-Katalyse 144Druck 125, 129

hydrostatischer 86Druckabfall 86fDruckdifferenz 125Drucknutschen 115Druckverlust 70, 72, 147, 151Druckwechsel-Adsorption 103,

148Duftstoffe 193Durchfl ussmessung 129

Massen- (Coriolis-) 126Normblenden- 126Schwebekörper- 126

Durchmischung 18, 20Durchtritts-Überspannung 230fdusty gas-Modell 51Dynamit 217

E

Edelgas 87, 95Edelmetall 236eigensicherer Stromkreis 125Eindampfung 233Einrichtung

Mess- 120Regel- 120, 127

Einschubreaktion 157Einstufenverfahren 136Eisen 151Eisenoxidkontakt 189Elastomere 194elektrische Energie 227felektrischer Strom 228Elektrochemie 227, 236elektrochemische Reaktion 227f

elektrochemische Spannungs-reihe 229, 231

elektrochemische Verfahren 227Elektrode 228Elektrokatalysator 232Elektrolyse 148

Chlor-Alkali- 232, 236Raffi nations- 236Schmelzfl uss- 236fWasser- 228

Elektrolyt 228Elektron, Übertragung 227Elektronenfl uss 228elektronischer Promotor 151Elektrosynthese, organische 237Elementarreaktion 43Elementarschritte, katalytische

158Eley-Rideal-Mechanismus 47Emulgator 216Emulsion 99–101Emulsionspolymerisation 196Enantiomere 204enantioselektive Hydrierung 205enantioselektive Hydroformylie-

rung 163enantioselektive Katalyse 204Enantioselektivität 205Endchemikalien 9endergones Verhalten 30endotherme Reaktion 28endothermes Verhalten 32, 46Endprodukte 10f, 13

organische 193Energie 11, 27

Aktivierungs- 227chemische 228elektrische 227finnere 27Licht 227thermische 93, 227

Energieaufwand 133Energiebedarf 108Energiebilanz 59Energieverbrauch 93Energieverschaltung 137Enthalpie 27f

Bildungs- 28

Reaktions- 28Druckkorrektur 29Temperaturkorrektur 29

Reaktionsstandard- 28spezifi sche 28Verbrennungs- 28

Entkupplung 158Entropie 30Entschäumerseifen 215Entschwefelung 95Entsorgung 59enzymatisch 215Epichlorhydrin 217Epoxidharze 194, 218, 232Epoxidation

des Ethens 183Erdgas 95f, 172Erdöl 13, 95, 171

Bestandteile 171Entstehung 171Gewinnung 171konventionelles 171Konversion 173Reichweite 172Reserven 172Ressourcen 172Verbrauch 172Vorkommen 172

Erdölförderung, tertiäre 171Erdölpreis 173Erdölraffi nerie 87fErdölrektifi kation 173Erdölverbraucher 172Erucasäure 213erzwungene Konvektion 50Essigsäure 37, 135, 183f, 187f

-Wasser-Gemisch 102Essigsäureanhydrid 188Ethan 177, 179Ethanal 184Ethanol 11, 79, 90, 183f, 187Ethanolamin 95, 187Ethen 11, 177–179, 188

Alkylierung 183Carboxylierung 139Chlorierung 183Direktoxidation 185Epoxidation 183

Sachverzeichnis 267

Folgechemie 179Hydratisierung 183, 187Kapazität 179Oxidation 12, 187Oxycarbonylierung 139Pipelines 179Polymerisation 183Reinheitsgrade 179Trimerisierung 165Verwendung 183

Ether 102Ethin 134f, 177, 185Ethoxylierung 216Ethylbenzol 119f, 183f,

188Dehydrierung 189

Ethylcellulose 222Ethylen, siehe EthenEthylenchlorhydrin 185Ethylenglykol 187, 195Ethylenoxid 12, 134, 144,

183–185Syntheseweg 186

Ethylenoxidsynthese, Verfah-rensfl ießbild 186

Ethylester 184, 187Etiketten, selbstklebende 202Exenterschneckenpumpe 199exergones Verhalten 30exotherme Reaktion 20, 28exothermes Verhalten 45f, 67,

71, 150Explosion 228Explosionsschutz 88, 124,

127Extrakt 96–99, 101, 224Extraktion 79, 93, 96, 202

fl üssig/fest 94, 96fl üssig/fl üssig 88f, 93f, 96, 98,

101fMetall- 101f

Extraktionskolonnen 99Extraktiv-Rektifi kation 88–90,

100Extraktphase 97Extraktstoff 96f, 101Extrusion 158Exzessanteil 36

F

Fällungspolymerisation 196Faltenbalg 124, 127Faraday, M. 229Farben 221

und Lacke 11Färberwaid 224Farbstoffe 188, 193Fasern 193, 195

pfl anzliche 211Feed (Zulauf) 81, 96, 98Feinchemikalien 5

Herstellung 201Lebensdauer 201organische 201Preis 201Reinheit 201

Feinreinigung 60, 87fFeinseifen 215Fermentation 187, 202

von Zuckern 224Fermentationsanlage 139,

208Fermenter 110, 206Festbett

axiales 153radiales 153

Festbettreaktor 70, 151, 189Fettalkohol 214, 216

Ethoxylierung 216Sulfi erung 216

Fettalkoholethersulfate (FAES) 216

Fettalkoholethoxylate (FAE) 216Fettalkoholsulfate (FAS) 216Fette 212

Hochdruckspaltung 215Produktion 213Umesterung 214Zusammensetzung 213

Fetthydrolyse 214Fettsäuremethylester 214f

Hydrierung 216Fettsäuren 212

gesättigte 213Hydrierung 214ungesättigte 213

Fettspaltung, enzymatische 215

Feuchthaltemittel 2171. Ficksches Gesetz 51Filmdiffusion 145fFilter 121

Kies- 115Filtergewebe 116Filterhilfsmittel 115Filterkuchen 115Filtermittel 115Filtration

Kuchen- 115Tiefen- 115Ultra- 115

Fischöl 214Flanschverbindung 124Fliehkraft 115Fließbild 121, 126

Grund- 119fRI- 119f, 122–124, 129Rohrleitungs- und Instru-

menten- 119fVerfahrens- 119f, 122f

Fließprozess 21Flockungsmittel 223Flüchtigkeit, relative 77fl uid catalytic cracking (FCC)

174Fluor 230Fluorierung 238fl üssige Luft 87Flüssig-Flüssig-Extraktion 98,

101fFlüssiggas 173Flüssigkeitsfi lm 71fFlutpunkt 71fFolgereaktion 43fFolien 193Fördern 107Förderung, primäre 171Formaldehyd 135Formamid 32N-Formylmorpholin 101Forschung und Entwicklung 6Fortschreitungsgrad 28Fouriersches Gesetz 49Fraktion 13, 75, 77

Sachverzeichnis268

freie Reaktionsenthalpie 227, 229

Friedel-Craft-Katalysator 188Frostschutzmittel 187Fugazität 34, 36Fugazitätskoeffi zient 34Füllkörper 86, 94f, 100, 122Füllkörperkolonne 70–72Füllstand 125, 129Fungizide 202Futteradditive 201f

G

Galactose 218, 224Galenik 203Galvanotechnik 236Gasfi lm 71fGas-Flüssig

-Reaktion 54, 70f-Stoffübergang 53

Gaslöslichkeit 93, 95Gasöle 173fGasphasenpolymerisation 183,

196Gasverteilung 19Gaswäsche 93–95Gebläse 111, 114, 121Gegen-Ionen 235Gegenstrom 93f, 97f, 100Gegenstromextraktion 223Gemische, Verhalten 34Gerbstoffe 219geschlossener Stromkreis 228Geschmackstoff 164geschwindigkeitsbestimmender

Schritt 43Gesetz

Faradaysches 229Henrysches 95Raoultsches 78f

Gewicht, Messung 125Gibbssche Phasenregel 32Gibbs-Duhem-Gleichung 31Gibbs-Energie 30

Fundamentalgleichung 30Gibbs-Helmholtz-Gleichung 31Gips 96

Gleichgewicht 27, 62, 99, 104, 149, 229chemisches 30–32, 45, 60,

143, 150Defi nition 30dynamisches 230Phasen- 32–34, 36

n-Propanol - Wasser 37Wasser - Essigsäure 37

Potenzial 229Gleichgewichtsabstand 45Gleichgewichtsdiagramm 95Gleichgewichtskonstante 31, 45

Temperaturkorrektur 31Gleichgewichtskurve 78, 82–84Gleichgewichtslinie 95Gleichgewichtsumsatz 31, 45Gleichung

Arrhenius- 227, 229fNernstsche- 229f

Gleitmittel 215Gleitringdichtung 109, 113Globalisierung 6Glockenboden 80, 85fGlucose 218, 222f

Hydrierung 224D-Glucose 206Glucoseeinheiten 219Glycerin 139, 212

Anwendungen 217Dehydratisierung 139, 218Folgechemie 218Oxidation 218Veresterung 217Vergasung 218

Glycerincarbonat 217Glycerinchemie 216Glycerinester 217Glycerinether 217Glycerintelomere 217Glycerintertiärbutylether

(GTBE) 217Glycerintrinitrat 217Glycidol 165Glykol 184Glykolether 187Gold 236Graphit 233, 237

Grenzschicht 50Grenzschichtfi lm 145Grenzwert 129

-Überwachung 127Großraumreaktor 185Grundchemikalien 9fGrundfl ießbild 120Grundöl 202Grundoperationen 17Grundstoffe, organische 5Guttapercha 224

H

Haarpfl ege 223Haarspray 223Haber, F. 147f, 150Haftnotizen 202halbkontinuierliche Reaktions-

führung 21halogenierte Kohlenwasserstoffe

102Hart-PVC 185, 194Harze 195, 219, 221Hautcreme 110, 235Hautpfl ege 223HDPE 183Hebelgesetz 98height equivalent to a theoretical

plate (HETP) 86Heizdampf 19Heizen 121fHeizenergie 84Heizgas 175Heizmantel 19Heizmedium 80, 87Hemicellulose 218n-Heptan 178Herbizide 164, 202hermetische Abdichtung 127Herstellkosten 24Herz- und Kreislaufmittel 203Hessscher Satz 28Heteroazeotrop-Rektifi kation 90heterogene Katalyse 102

Kinetik 46–49HETP-Wert (height equivalent to

a theoretical plate) 86f, 95

Sachverzeichnis 269

Hexamethylendiamin 195Hilfsstoff 88f, 93Hochdruckdampf 19Hochdruckhydrierung 216Hochdruckpolyethylen 183Hochdruckreaktion 150Hochdruckspaltung, kontinuier-

liche 215Hochtemperaturpyrolyse 177Hoechst/Celanese-Route 166Holz 218

Aufschluss 219Brennstoff 219Inhaltsstoffe 219

HolzaufschlussOrganocell-Verfahren 221Organosolv-Verfahren 221Sulfi t-Verfahren 221Sulfat-Verfahren 220

Holzeinschlag 218Holzkohle 219Holzschliff 219Holzschnitzel 220homogene Übergangsmetallka-

talyse 155Homogenisieren 110Homogenkatalyse 155, 163hot section 178Hot-spots 71Hougen-Watson-Kinetik 49Hubkolbenkompressor 114Hydrathülle 235Hydratisierung

von Ethen 183, 187Hydrierung 159, 165, 173, 204,

214enantioselektive 205katalytische 166Rhodium-katalysierte 159von Alkenen 157von Benzol 188von Fettsäuren 214von Glucose 224

Hydrochlorierung 185Hydrocracker 175

zweistufi ger 175Hydrocyanierung 159, 164f

Hydro-Dimerisierung, kathodi-sche 237

Hydroformylierung 148, 159enantioselektive 163Grundfl ießbild 162Katalysator 161Mechanismus 161von Alkenen 163, 165von Propen 164

Hydrolyse 214hydrostatischer Druck 86Hydrotreating 173Hydroxyethylcellulose 222Hydroxypropylcellulose 222Hypnotika 203

I

Ibuprofen 165fidealer Reaktor 60

diskontinuierlicher 62kontinuierlicher 62

idealer Rührkessel(reaktor) 61diskontinuierlicher (Satzreak-

tor, batch) 43, 61fhalbkontinuierlicher

(semiba tch) 61kontinuierlicher 61f

idealer Strömungsrohrreaktor 61f

ideales Gasverhalten 34Immobilisierung 145, 155Indigo 224Industrie, chemische 3Industriepfl anzen 212Initiator 196fInsektizide 202Integral-Regler 128Investitionskosten 22Ionenaustauscher 103iso-Aldehyd 159Isoalkane 176Isobuten 179Isobutylbenzol 164Isomerisation 165Isomerisierung 173, 176Isopren 179isotaktisch 198

isothermes Verhalten 29, 64Istwert 127f

J

Jatrophapfl anze 212

K

Kaliumcarbonat 96Kaliumchlorid 231Kanada-Balsam 224Karussellbetrieb 102Katalysator 133, 136, 143,

230Ammoniak- 147bifunktioneller 175Desaktivierung 46, 59, 147,

151dualer 176heterogener 41, 145homogener 145, 155Konvertierung 148fKonzentrations- und Tempe-

raturprofi le 146Porosität 145Promotor 151ringförmiger 70Rückgewinnung 145Schalen- 147Schüttung 151Standzeit 23Steamreforming- 148Träger- 145Waben- 70, 72Zeolithe 145

Katalysatorabtrennung 156Katalysatoraktivität 156Katalysatoraufbereitung 162Katalysatorbett 176Katalysatordesaktivierung 72Katalysatorlebensdauer 156Katalysatorselektivität 156Katalysatorspezies, aktive 159Katalysatorvergiftung 156Katalyse

duale 175fenantioselektive 204

Sachverzeichnis270

heterogene 102, 143–147homogene 155Vergleich 156

Katalysecyclus 157Kathode 228, 230fKationenaustauscher 104Kationenaustauschermembran

235kationische Polymerisation 196Kautschuk 5, 193fKautschukbaum 225Kavitation 114, 123Kernphase 53, 71Kerosin 173Ketalisierung 207Keten 135

-Route 135Kettenabbruch 197Kettenstart 197Kettenwachstum 197Kiefern 224Kiesfi lter 115Kinetik 41, 104, 149f

Makro- 145Mikro- 145reversible Reaktion 45

kinetischer Term 49Kirchhoffsche Gleichung 29Kläranlage 115Klärschlamm 115Klassieren 107Klebebänder 202Klebstoffe 193, 201f, 222Knallgas 227Knowles, W. S. 205Kochlauge 220Kohlendioxid 95f, 103, 217, 237

überkritisches 96Kohlendioxidwäsche 187Kohlenhydrate 219Kohlenmonoxid 32, 95, 103, 134,

144, 149, 237Kohlenwasserstoff 79, 90, 95,

102, 202Dehydrierung 173halogenierter 102Isomerisierung 173Spaltung 173

Kokosnuss 211Kokosöl 211, 213Kokospalme 211Koks 175f, 178Kolbendichtung 111Kolbenkompressor 152Kolbenpumpe 111, 114Kolonne 93, 121, 215

Destillations- 120–122Extraktions- 121Packungs- 121Rektifi kations- 121, 123, 126

Kolonnenboden 80, 100, 121Kolonnenkopf 80f, 86, 88, 90Kolophonium 221Kompaktieren 107Kompensator 124Komplexbildung 158Komplexkatalysator 155Komplexkatalyse 155Kompressibilitätsfaktor 29, 34Kompressor 114

Hubkolben- 114Kolben- 121Membran- 114, 121Turbo- 114, 121f

Kondensatableiter 121f, 129Kondensation 152Kondensator 75, 80, 84, 88, 95,

120–124Koniferen 224Konode 35, 97, 99Konsekutivreaktion 12Konservierung 207kontinuierliche Anlage 21kontinuierliches Verfahren 21Kontinuitätsansatz 64Konvektion

erzwungene 50natürliche 50

konvektiver Wärmetransport 50Konversion 173Konvertierung 148–150Konzentration 120, 126Konzentrationsgradient 49Konzentrationsprofi l 52, 54, 62fKonzentrationsverlauf 43fKoordinationszahl 156

Koppelprodukt 11, 133, 216Körperpfl egemittel 193Korrosion 60, 152Kosmetika 216f, 223Kraft-Prozess 220Kraftstoff-Raffi nerie 174Krählwerk 115Krapp-Pfl anze 224Kreiselpumpe 112, 122

axiale 112hermetisch dichte 113radiale 112

Kreislaufreaktor (Schlaufenreak-tor) 62, 66

Kreislaufstrom 59Kreuzstrom 97Kreuzungspunkt 122Krill 223Kristallisation 94, 102, 104, 206,

223Kristallkeim 104, 236kritischer Punkt 33Kryolith 236fKuchenfi ltration 115fKugelhahn 128Kugelmizelle 196Kühlen 17f, 70, 75, 121f, 151Kühlmedium 20, 80, 84Kühlsole 20Kühlung, siehe KühlenKunstdünger 147fKunststoffe 5, 11, 193Kupfer 101, 187, 236Kupferchromit-Katalysator 216

L

Labormaßstab 18Laborversuch 17Lacke 221Lactose 224laminare Strömung 68Langmuir-Hinshelwood-Mecha-

nismus 47Langmuir-Isotherme 47Latex 196laurics 214Laurinsäure 213

Sachverzeichnis 271

Laxanzien 203LDPE 183Lebenscyclus 137Lebensdauer 201Lebensmitteladditive 201fLe Chatelier-Prinzip 31, 46, 150Leichtbenzin 173Leitfähigkeit 126Leitstand 124fLevodopa 203Lichtbogenverfahren 144Ligand 155, 204Lignin 219Lind, J. 205Linolensäure 213Linolsäure 213Lipase 215Lippendichtung 109Lithium 237LLDPE 193Lösungsmittel 96, 101, 224Lösungspolymerisation 196low pressure Oxoverfahren

(LPO) 161Luft

fl üssige 87sterile 206

Lysin 202

M

Magnesium 171, 237Magnetkupplung 109, 113Magnetrührer 108Mahlen 107Makrokinetik 41Makrolon 195Makromoleküle 193Maleinsäure 136Mannloch 124Mannose 218Mantel

Heiz- 121fKühl- 121f

Massenwirkungsgesetz 31Massepolymerisation 196, 198Maßstabsvergrößerung 17Mastix 224

Maxwell-Boltzmann-Verteilung 42

Maxwell-Konstruktion 34fMcCabe-Thiele

-Diagramm 77f, 98-Verfahren 81f, 95

mechanische Apparate 121Mechanismus

homogene Katalyse 156Hydroformylierung 161

Mehrphasenreaktor 71Mehrproduktanlage 22Mehrzweckanlage 22Membran 112, 125, 127, 222Membrankompressor 114Membranpumpe 111, 114Membrantrennung 94Membranverfahren 104, 234L-Menthol 165Messdatenverarbeitung 124, 126Messeinrichtung 124Messfühler (Sensor) 124, 128Messgröße 124, 127Messtechnik 124, 129Messumformer (Transmitter)

124Messwarte (Leitstand) 124, 126Messwert 124, 126Metalle 227, 236

unedle 236Metall-Extraktion 102Metallkomplex 155

-katalysierte Polymerisation 196

Metallocene 198Methan 144, 179Methanisierung 148, 150Methanol 11, 79, 144, 148Methionin 202Methoxylierung, anodische 238Methylcellulose 222Methyldihydrojasmonat 165N-Methylpyrrolidon 101Methyltertiärbutylether 102(S)-Metolachlor 165Mizelle 196migratorische Insertion 158Mikrofi brillen 220

Mikrokinetik 41, 48Mikroplant 22–24Mikroreaktor 70–72mikrostrukturierter Reaktor 23Mikrovermischung 69Milch 110, 115Milchsäure 130

Dehydratisierung 139Milchzucker 224Mindest-Rücklaufverhältnis 84Miniplant 17, 22–24Minze 202Mischen 107fMischer, statischer 110Mischer-Scheider-Einheit 97,

99fMischregel 34, 36Mischung, ideale 36Mischungslücke 79, 97, 101Mittasch, A. 147Mitteldestillate 175Mitteldruckdampf 19Mitteltemperaturpyrolyse 177molare Verdampfungswärme 81molekulare Reibung 51Molekularsieb 103, 150Molke 224Molsieb 103, 150Monochlorbenzol 18Monolith 71Monomere 193monomolekulare Schicht 47Monosaccharid 223Monoterpen 224Monsanto-Verfahren 204moving bed-Verfahren 174MSR-Technik 129Myristinsäure 213

N

nachwachsende Rohstoffe 172, 211

Nafi on 235Nagellack 223Nährstoffl ösung 206Nahrungsmittelergänzung 193Nahrungsmittelpfl anzen 212

Sachverzeichnis272

Naphtha 13, 173, 178Naphthene 176Narkotika 203Natrium 171, 234, 237Natriumchlorid 231, 236Natriumhypochlorit 236Natriumsulfi d 220Natronlauge 12, 14, 89, 96, 221,

227fNaturfarbstoffe 224Naturharze 224Naturkautschuk 224natürliche Konvektion 50Naturumlaufverdampfer 123fNebenprodukt 59f, 133, 144

Defi nition 12Nernstsche Gleichung 229fNernstscher Verteilungssatz 97Newtonscher Ansatz 50Nickel 101, 171, 175, 236Nickeltetracarbonyl 135Niederdruckdampf 19Niederdruckpolyethylen 183Nitrierung 188Nitrobenzol 188Nitrocellulose 222Nobelpreis der Chemie 205Normsymbol 119–123Noyori, R. 205Nylon 237

-6 195-6,6 195

O

Oberfl ächenerneuerungsmodell 52f

Oberfl ächenfi lm 53Oberfl ächenreaktion 46, 48Octadienole 165Ohmscher Widerstand 230ökologische Aspekte 133Öle 212

ätherische 75, 211siehe auch Fette

α-Olefi ne 183Olefi n-Polymerisation 165Oleochemie 214, 216

Oligomerisation 159, 164von Ethen 165

Öl-in-Wasser-Emulsion 110Ölkrisen 173Öllein 213Ölsande 171Ölsäure 213Ölschiefer 171organische Elektrosynthese 237organische Endprodukte 193organische Grundstoffe 5Organocell-Verfahren 221Organosolv-Verfahren 221Orlistat 165Ostwald-Verfahren 148(S)-Oxafl oxazin 165Oxidation 11, 12, 28

anodische 228von Ethen 12, 187von Glycerin 218von Propan 139von Propen 136

Oxidationsverfahren 163, 165Oxidationszahl 156oxidative Addition 158oxidative Kupplung 1582-Oxo-L-gulonsäure 207Oxo-Synthese 159Oxycarbonylierung 139Oxychlorierung 185

P

Packung 95, 100, 121fFüllkörper- 121Struktur- 121

Palladium 175, 187Palmitinsäure 213Palmkernöl 213Palmöl 213PAMP 204Parallelreaktion 12, 43fParkinsonsche Krankheit 203Partialdruck 36Payen, A. 219Penetrationsmodell 52Penetrationstheorie 53Penicilline 224

Perlon 195petrochemische Raffi nerie

174Petroleum 173Pfeil 121fPfl anzenschutzmittel 188, 193,

201fPfropfenströmung 61Pharmaindustrie 203Pharmaka 5, 188, 193, 201fPharmaunternehmen 203Phasenabscheider 90, 137, 162,

216Phasendiagramm 33Phasengleichgewicht 93,

97Phasengrenzfl äche 52f, 71Phasenseparator 162Phasentrenner 119fPhasentrennung 99–101Phasenverhalten

nichtideales 34von Gemischen 35

Phenol 188Phosgenierung 59Phosphin 156, 204

Basizität 156Phosphinligand 156, 204Photochemie 227pH-Wert 126

-Kontrolle 206PID-Regler 128Pigmente 193Pilotanlage 23fPipeline 128Platin 176Plexiglas 195Polyacetal 195Polyacrylat 140, 194Polyacrylsäure 139, 194Polyaddition 195Polyamid 195Polybutadien 194Polycarbonat 195Polydiene 194Polyester 187, 195

verzweigte 195Polyether 195

Sachverzeichnis 273

Polyethylen 183f, 193Eigenschaften 184Herstellung 183

Polyethylenglykol 187Polyethylenterephthalat 195Polyglucosid 218Polyisopren 194, 224Polykondensation 195Polymere 21, 104, 193f

Herstellung 195-Stammbaum 194

Polymerisation 59, 120, 159, 195anionische 195des Ethens 165, 183des Styrols 197kationische 196katalytische 196Kettenabbruch 197Kettenstart 197Kettenwachstum 197radikalische 183f, 195von Alkenen 165

Polymerisationsgeschwindigkeit 198

Polymerisationswärme 196Polymethylacrylat 194Polymethylmethacrylat 195Polyolefi ne 193Polyosen 218Polyoxymethylen 195Polypropylen 193Polysaccharid 218, 222fPolystyrol 104, 183, 189, 193f,

197ataktisches 198isotaktisches 198Massepolymerisation 198Suspensionspolymerisation

198syndiotaktisches 198verschäumbares 199

Polytetrafl uorethylen (PTFE) 194, 235

Polytetrahydrofuran 195polytropes Verhalten 29, 67, 153Polyurethan 195Polyvinylacetat 184, 194

Polyvinylchlorid (PVC) 183, 185, 194

Porendiffusion 145fPorenwirkungsgrad 145fPorosität 145, 147Potenzialterm 49Pottasche-Wäsche 96praktische Bodenzahl 86, 95praktische Trennstufe 99praktischer Boden 85Primärreformer 149Produktbildung 158Produkteliminierung 158Produktionsfermenter 206Produktionsmaßstab 19Produktionsstammbaum 10Produktionsverfahren 165Produktqualität 22, 59, 62, 126Produktstammbaum 12Propan 173, 179

Oxidation 139Propandiol 2171,2-Propandiol 2171,3-Propandiol 217n-Propanol 37, 79Propeller-Rührer 18, 108, 121Propen 11, 134f, 177–179, 188

Reinheitsgrade 179Propenoxidation 136Propiolacton 135Proportionalbereich 128Proportional-Regler 128Propylen, siehe PropenProzesse, chemische 4Prozessleitsystem 124, 126–128Prozess-Simulation 24pseudostationäres Verhalten 43Psychopharmaka 203Pt-100-Widerstandsthermome-

ter 125PTFE (Polytetrafl uorethylen)

109, 112, 114-Fasern 233

Pulsation 111Pumpe 111f, 120, 122, 128f

hermetisch dichte 111Kolben- 111, 121Kreisel- 112, 121f

radiale 113Membran- 111, 121Seitenkanal- 112fVerdränger- 111Zahnrad- 121, 126

Punkt, azeotroper 76, 78, 88, 101

Purgegas 152Purpur 224Pyrolysebenzin 89, 100, 179

Q

quasikontinuierlich 199Quecksilber 233, 235Quecksilberverlust 234Quencher 178Quenchöl 178

R

radiale Kreiselpumpe 112Radikalstarter 195, 197Raffi nat 96–99, 101Raffi nations-Elektrolyse 236Raffi natphase 97Raffi nerie 144, 173f

Kraftstoff- 174petrochemische 174

Raffi nerieverfahren 171Rahmenfi lterpresse 115Randgängigkeit 86Raoult, F. M. 78Raoultsches Gesetz 37, 79Raps 213Rapsöl 213

altes 214neues 214

Raschig-Ring 86Rauchgas 96Rauchgasentschwefelung 96Raum-Zeit-Ausbeute 60, 62, 199Reaktion

elektrochemische 227ftechnische 17Temperaturabhängigkeit 42

Reaktionsbedingungen 156Reaktionsenergie 228

Sachverzeichnis274

Reaktionsenthalpie 30, 42ffreie 227, 229

Reaktionsfront 53fReaktionsgeschwindigkeit 41f,

46, 62–65, 143Reaktionsgeschwindigkeitskons-

tante 42–44, 48Reaktionskinetik 60, 62, 65fReaktionsmechanismus 41, 46,

151, 156Reaktionsnetzwerk 43Reaktionsordnung 43fReaktionstechnik 228Reaktions-Überspannung 230Reaktions- und Trenntechnik 4Reaktionswärme 198Reaktionszeit 62Reaktivierung 176Reaktor 19, 59–72, 121

Ablauf 64Energiekosten 21idealer 61–68Labor- 18Leistung 60, 64–72mikrostrukturierter 23nichtidealer 68–70Produktionsreaktor 19Rühren 20technischer 17, 70–72Totzeiten 21Volumen 20Wandfl äche 20Zulauf 64

Reaktorkühlung 71Redoxpotenzial 126Reduktion, kathodische 228reduktive Eliminierung 158reduktive Spaltung 158redundante Auslegung 128reduzierte Temperatur 29, 34reduzierter Druck 29, 34Reformer 100, 176Regelabweichung 128Regeleinrichtung 127Regelparameter 128Regelstrecke 128Regeltechnik 124, 129Regeneration 94, 102, 147

Regenerator 176regenerierte Cellulose 221Registrierung 126Regler

Differenzial- 127Integral- 127fPID- 127fProportional- 127fstetiger 127Zweipunkt- 127

Reichstein-Synthese 206Reichweite 172Reifen 225Reingas 94Reinigungsmittel 193Rektifi kation 36, 75, 80, 83,

86–89, 93, 96, 98–100, 122f, 129, 148Azeotrop- 89Erdöl 173Extraktiv- 88–90, 100Heteroazeotrop- 90

Rektifi kationskolonne 80, 123, 126, 173

Reppe, W. 134Reppe-Synthese 134Retorte 75reversibel 228Rhenium 176Rhodium 160

-Chiraphos-Katalysator 163-katalysierte Hydrierung 159

Riechstoffe 201fRieselbett 176RI-Fließbild 120–124, 129riser 174Roelen, O. 160Rohgas 93fRohöl 172Rohrbündelreaktor 70–72, 120,

137, 185, 189Rohrleitung 120, 122, 124, 127Rohrleitungs- und Instrumen-

ten-Fließbild 120Rohrreaktor 61, 183, 199, 215Rohstoffe 9f, 13, 144, 172

fossile 171fnachwachsende 172, 211

Rohstoffkosten 211Roots-Gebläse 115Rosenöle 202rotating disk contactor (RDC)

100Rote Liste 202Rücklauf 80f, 90, 124, 126Rücklaufverhältnis 83

minimales 84optimales 84f

Rückvermischung 100Rührantrieb, hermetisch dichter

109Ruhrchemie-Rhône-Poulenc-

Prozess 161, 163Rühren 108Rührer 19, 108, 122

Anker- 108, 121Propeller- 18, 108, 121Scheiben- 108, 121

Rührerachse 19Rührerkupplung 19Rührkessel 19, 21, 61f, 121f, 183,

199Rührkesselkaskade 61–63, 66Rührkesselreaktor 70

kontinuierlicher 66Rührung 206Rührwelle 109Rührwerk 109Ruthenium 151, 231

S

Saccharose 223Salpetersäure 79Salzsäure 79, 95, 231Salzschmelze 137, 236Satzbetrieb 21Satzreaktor 61, 63Sauergaswäsche 95Sauerstoff 9, 11f, 79, 87, 96, 103,

110, 126, 135, 137, 139, 148, 156, 171, 185, 187, 205f, 218, 227f

Scale-up 18, 27Schädlingsbekämpfungsmittel

193

Sachverzeichnis 275

Schalenkatalysator 147Scheiben-Rührer 108Scheidetrichter 96fSchellack 224Schema

Block- 119Kästchen- 119Prinzip- 119

Scherkraft 110, 114Schießbaumwolle 222Schlaufenreaktor 61Schleppmittel 88Schmalz 213Schmelze 104Schmelzfl uss-Elektrolyse 236fSchmieröle 212Schmierseifen 215Schmierstoffe 201, 217Schmierung von Kettensägen

212Schnapsbrennen 76Schutzkolloide 196Schwefel 96, 175

-Entfernung (Desulfurierung) 175

Schwefelsäure 11, 96, 187Schwefelwasserstoff 95f, 175Schwerbenzin 173Schweröle 171Sedimentieren 115Segregation 69Seifen 193, 212Seitenkanalpumpe 113Sekrete, pfl anzliche 224Sekundärreformer 148Sekundärreforming 148Selektivität 59f, 66f, 143fSensor 124Separator 175Sesquiterpen 224Shampoo 223Sharpless, K. B. 205Shell 161SHOP-Prozess 164Sicherheit 133Sicherheitstechnik 27Sicherheitsventil 129Sichten 107

Siebboden 85, 100Sieben 107Siedebereich 88Siedelinie 35Siedetemperatur (Siedepunkt)

76f, 120, 123, 129Silber 326

-Trägerkatalysator 185Sinapylalkohol 219Sinterung 147Skorbut 205Slurrypolymerisation 196Sohio-Verfahren 135Sojaöl 213Sole 231

Kühlsole 20Solekreislauf 235Solereinheit 235Sollwert 127fsolutropes System 101Sonnenblumenöl 213Sonogashira-Kupplung 165Sorbit 224D-Sorbit 206

-Dehydrierung 208L-Sorbose 206Sorona-Faser 217Sortieren 107Spaltfettsäure 215Spaltung 173Spannungsreihe, elektrochemi-

sche 229, 231Speiseöl 96Spezialchemikalien 5, 201Spezialkleber 202Sprühturm 70, 72Sprühturmreaktor 71Spülmittel 216Stahl 20

hoch legierter 20niedrig legierter 20

Stahlgerüst 19Standardbedingungen 28Standarddruck 31Standard-Mehrproduktanlage

22Standardpotenzial 229Standardreaktionsenthalpie 29

Standard Oil of Ohio (Sohio) 135

Standort 6, 133Stärke 206, 219, 222

modifi zierte 223native 223

Stärkeester 223Stärkeether 223Stärkerohstoffe 223stationärer Zustand 61, 63fstatischer Mischer 110Steamcracker 27, 68, 84, 87, 89,

100, 177cold section 179hot section 178Kapazität 179Rohstoffe 178

Steamcracking, Mechanismus 177

Steamreforming 27, 148Stearinsäure 213Stefan-Boltzmann-Gesetz 50fStefan-Maxwell-Diffusionsglei-

chung 51fSteinkohle 172Stellglied 127fStellventil 127–129Sterilisation 208stetiger Regler 127Steuergröße 128Steuertechnik 124, 129Stickstoff 87, 95

-Düngemittel 11-Fixierung 147

stöchiometrischer Koeffi zient 28, 41, 64

Stoffaustausch 80, 85f, 99Stoffaustauschfl äche 99Stoffbilanz 64, 67, 81f, 95, 98fStoffdurchgang 52stoffl iche Gesichtspunkte 133Stoffstrom 119f, 126fStoffsystem

ideales 78reales 78

Stofftransport 41, 49, 52, 60, 145, 151, 230Diffusion 51

Sachverzeichnis276

Stofftransportlimitierung 145

Stoffübergangskoeffi zient 52Stopfbuchse 109, 113, 127Stoßfaktor 42Stoßtheorie 43Strippkolonne 163Strom, elektrischer 228Stromausbeute 229, 235Stromkreis

eigensicherer 125geschlossener 228

Strömungsbrecher 19, 108Strömungsrohr(reaktor) 21,

61f, 178Strukturpackung 87, 122Strukturstabilisator 151Stufenkonstruktion 83f, 86, 95,

98f, 101fStufenreaktion 195Stufenwirkungsgrad 99Stufenzahl, theoretische 95Styrol 119f, 163, 183f, 188

-Acrylnitril-Copolymer (SAN) 197

Polymerisation 197Reinheit 197

Styrolcopolymere 189Styropor 199Sulfatverfahren 220Sulfi erung 216Sulfi tablauge 221Sulfi tverfahren 221Sulfolan 101Sulfonat 104Sulfonsäure-Anion 235Sumpf 80f, 86, 89fSuspension 115f, 196Suspensionspolymerisation 185,

196, 198fSüßungsmittel 217Suzuki-Kupplung 165syndiotaktisch 198Synthese

enantioselektive 165gerüstaufbauende 134

Synthesegas 96, 218-Reinigung 162

System, solutropes 101

T

Taktizität 198Tallöl 220

-Fettsäure 221Taulinie 35Taylor-Approximation 65Technikum 22Technologiesprung 138Tefl on 194Telomerisation 165Temperatur 125, 129Temperaturführung 46Temperaturgradient 49Temperaturkonstanz 18Tenside 196, 216Terbafi n 165Terephthalsäure 195ternäres Azeotrop 90Terpene 219, 224Terpentinöl 221, 224Tetrahydrofuran (THF) 88

-Wasser-Gemisch 89Textilhilfsmittel 222theoretische Bodenzahl 83, 86theoretische Stufenzahl 95theoretische Trennstufe 83, 99theoretischer Boden 85thermische Energie 93, 227thermische Trennverfahren 93Thermodynamik 104Thermoelement 125Thermoplast 199Thermostatisierung 19Thiele-Modul 145fTiefenfi ltration 115Tierernährung 202Tipranavir 165Titan 231, 237Titantetrachlorid 183Toluol 100, 177, 179, 188Totzeit 128Tracer 68Trägergas 93, 95Trägerstoff 96, 101Trägheitskraft 113Transmitter 124Traubenzucker 224treibende Kraft 30

Trennen 107Trennfaktor 77f, 80, 84, 88, 90Trennoperationen 17Trennsequenz 88Trennstufe

praktische 99theoretische 83, 99

Trennung 119fTrennverfahren, thermisches

32, 93Triacetin 217Triebkraft 49Triglyceride 212Trimerisierung von Ethen 165Tripelpunkt 33Triphenylphosphintrisulfonat

162Trocade 165Trocknung 94, 104Trocknungsmittel 103Trombe 108Trübe 115Turbine 122, 126Turbokompressor 114, 122, 152turbulente Strömung 68Turmverfahren 199Twitchell-Verfahren 214

U

Übergangsmetallkatalysator 155Übergangsmetallkatalyse 204

homogene 155Übergangsmetallkomplex 155Übergangszustand 143Überhitzung 88Überschwingen 128Überspannung

Diffusions- 230Durchtritts- 230fReaktions- 230

Ultrafi ltration 115Umesterung 214Umkristallisieren 104Umlaufverdampfer 87, 94Umsatz

der Chemieindustrie 5chemischer Reaktionen 60f

Umstrukturierung 6

Sachverzeichnis 277

Umwandlungsverfahren 173Umweltschutz 144unedle Metalle 236

V

Vakuum 86f, 94, 120feines 114grobes 114

Vakuumdestillate 176Vakuumdestillation 173Vakuumkolonne 173Vakuumpumpe 75, 114, 121Vakuumrückstand 173Vakuumtrommelfi lter 116Vanadin 171van der Waals

-Gleichung 34-Wechselwirkung 78

Vanillin 202fvan’t Hoffsche Gleichung 31vapour-liquid equilibrium (VLE)

76Vaska-Komplex 158V4A-Stahl 20fVentil 120, 122

Absperr- 121Sicherheits- 121, 129Stell- 121Überdruck- 121

Ventilator (Lüfter) 114, 121Ventilboden 85Verbundstruktur 9Verdampfer 80, 84, 87, 120–123,

129für Wasser 120

Verdampfungsenthalpie 33Verdampfungswärme, molare 81Verdichter 111, 114, 121f, 152Verdrängerpumpe 111fVeresterung 217Verfahren

Amalgam- 233, 236Diaphragma- 232diskontinuierliche 21elektrochemische 227kontonuierliche 21McCabe-Thiele 81, 86, 95mechanische 122

Membran- 234Sohio- 135

Verfahrensauswahl 133Verfahrensentwicklung 4Verfahrensfl ießbild 120, 122fVerfahrensvariante 133Vergärung 139Vergrößerungsfaktor 24Verkokung 147Vermischungsverhältnisse 60Verriegelung 127Verstärkungsgerade 82Verstärkungsteil 81fVerteilerstation 22Verteilungssatz, Nernstscher 97Verweilzeit 53, 65, 69Verweilzeitverteilung 68–70Verwertung 59Vinylacetat 183fVinylchlorid 11, 183–185

-Monomer (VCM) 185Vinylpolymere 194Viskose 221Viskosefasern 221Viskoseseide 221Viskosität 108Vitamin C 202, 205

Anwendungen 207Bedarf 207Herstellpreis 207reduzierende Wirkung 207

Vitamin E 165, 202Vitamine 102, 205

fettlösliche 205wasserlösliche 205

vollentsalztes Wasser 104Volumenarbeit 27Vorpolymerisation 199Vorreinigung 59f

W

Waals, J. D. van der 78Wacker-Hoechst-Verfahren

187Wärme 27Wärmeabfuhr 18Wärmeausdehnung 124Wärmeaustausch 80, 86

Wärmeaustauscher 27, 87f, 95, 119–122, 151f

Wärmeaustauschfl äche 20Wärmebilanz 27, 30, 66, 68Wärmeintegration 27Wärmeisolierung 199Wärmekapazität 29Wärmeleitfähigkeit 50, 126Wärmeleitung 49Wärmestrahlung 50Wärmetauscher

siehe Wärmeaustauscherexterne 176

Wärmeträgeröl 137Wärmetransport 41, 49, 60Wärmeübergangskoeffi zient

50Wärmeverbund 59Waschhilfsmittel 222Waschmittel 193Waschmitteltenside 215Wasch- und Pfl egemittel 5Wasser 37, 79, 88, 90, 103, 119

Elektrolyse 228vollentsalztes 104

Wasserdampf 87, 177Wasserdampfdestillation 76Wasserdampfnetze 19wasserfreies Medium 236Wasser-in-Öl-Emulsion 110, 235Wasserstoff 9, 12, 14, 59, 79, 88f,

95, 103, 120, 144, 147f, 156f, 171, 176, 204, 216, 227f-Brücke 78f, 88, 90, 95

Wasserstrahlpumpe 115Wechselwirkung 79, 88f

van der Waals 78, 95Weichmacher 185Weich-PVC 185, 194Wellendichtung 109, 113Weltproduktion, Chemikalien

11Werkstoffe 18, 20, 121, 123f, 193Wertprodukt 11Widerstand, Ohmscher 230Widerstandsthermometer, Pt-

100- 125Wirbelbettreaktor 70–72, 147Wirbelschicht 196

Sachverzeichnis278

Wirksubstanzen, pharmazeuti-sche 203

Wirkungsgrad 112Wirtschaftlichkeit 133

X

Xanthogenat 222Xylan 218Xylol 100, 177, 188p-Xylol 179Xylose 218

Z

Zahnradpumpe 112, 126Zeaxanthin 165

Zellglas 221Zellspannung 228Zellstoff 219fZentren, aktive 145, 156Zentrifugalkraft 112Zentrifugation 225Zentrifuge 115, 121Zentrifugieren 115Zeolith 103, 175

-Katalysator 174Zerkleinern 107Ziegler-Natta-Katalysator 183,

196, 198Polymerisation 184

Zilva, S. 205Zink 87, 101, 236Zucker 223

Fermentation 224Zuckerrohr 223Zuckerrübe 223Zulauf (feet) 81Zündquelle 124Zustandsgleichung 34zwangsfördernd 111Zweidruck-Rektifi kation 88Zweifi lmmodell 52fZweiphasengebiet 35Zweipunkt-Regler 127Zweistufenverfahren 136Zwischenprodukte 9fZyklon 216

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Antworten zu den „Quickies“ - Springer978-3-8274-2195-1/1.pdf · 6. Die Semi-Batch-Fahrweise mit langsamer Zudosierung des Chlors ist gün stiger, da durch die geringen Chlorkonzentrationen