Cover	1
	Inhaltsverzeichnis	7
	Vorwort zur 3. Auflage	17
	Vorwort zur 2. Auflage	19
	Vorwort zur 1. Auflage	21
	Die Autoren	25
	Enzyklopädien und Nachschlagewerke zur technischen Chemie	29
	Symbolverzeichnis für häufig benutzte Formelzeichen	31
	Teil I Einführung in die technische Chemie	37
	1 Chemische Prozesse und chemische Industrie	39
	1.1 Besonderheiten chemischer Prozesse	39
	1.2 Chemie und Umwelt	40
	1.3 Chemiewirtschaft	41
	1.3.1 Einteilung der Chemieprodukte	41
	1.3.2 Chemiefirmen werden Großunternehmen€– ein historischer Rückblick	42
	1.3.3 Strukturwandel in der Chemieindustrie	44
	1.4 Struktur von Chemieunternehmen	45
	1.5 Bedeutung von Forschung und Entwicklung für die chemische Industrie	46
	1.5.1 Wissenschaft und chemische Technik	46
	1.5.2 Betriebsinterne Forschung	47
	1.6 Entwicklungstendenzen und Zukunftsaussichten der chemischen Industrie	49
	Literatur	51
	2 Charakterisierung chemischer Produktionsverfahren	53
	2.1 Laborverfahren und technische Verfahren	53
	2.1.1 Chlorierung von Benzol	53
	2.1.2 Oxychlorierung von Benzol	55
	2.1.3 Herstellung von Azofarbstoffen	55
	2.1.4 Zusammenfassung	56
	2.2 Gliederung chemischer Produktionsverfahren	56
	2.3 Darstellung chemischer Verfahren und Anlagen durch Fließschemata	59
	2.3.1 Grundfließschema	60
	2.3.2 Verfahrensfließschema	60
	2.3.3 Rohrleitungs- und Instrumenten (RI)-Fließschema	61
	2.3.4 Mess- und Regelschema	62
	2.3.5 Spezielle Schemata	62
	Literatur	64
	3 Katalyse als Schlüsseltechnologie der chemischen Industrie	65
	3.1 Was ist Katalyse?	65
	3.2 Arten von Katalysatoren	68
	3.2.1 Heterogene Katalyse	68
	3.2.2 Homogene Katalyse	72
	3.2.3 Spezielle Aspekte in der Katalyse	80
	3.2.4 Biokatalyse	83
	3.2.5 Elektrokatalyse	87
	3.2.6 Photokatalyse	90
	Literatur	91
	Teil II Chemische Reaktionstechnik	95
	4 Grundlagen der Chemischen Reaktionstechnik	97
	4.1 Grundbegriffe und Grundphänomene	97
	4.1.1 Klassifizierung chemischer Reaktionen	97
	4.1.2 Grundbegriffe und Definitionen	98
	4.1.3 Stöchiometrie chemischer Reaktionen	100
	4.2 Chemische Thermodynamik	108
	4.2.1 Reaktionsenthalpie	108
	4.2.2 Gleichgewichtsumsatz	110
	4.2.3 Simultangleichgewichte	113
	4.3 Stoff- und Wärmetransportvorgänge	117
	4.3.1 Molekulare Transportvorgänge	117
	4.3.2 Diffusion in porösen Medien	123
	4.3.3 Wärmeleitfähigkeit in porösen Feststoffen	128
	4.3.4 Stoff- und Wärmetransport an Phasengrenzflächen	129
	4.3.5 Wärmeübertragung in Mehrphasenreaktoren	132
	Literatur	137
	5 Kinetik chemischer Reaktionen	139
	5.1 Mikrokinetik chemischer Reaktionen	140
	5.1.1 Einführung	140
	5.1.2 Kinetik homogener Gas- und Flüssigkeitsreaktionen	142
	5.1.3 Kinetik heterogen katalysierter Reaktionen	148
	5.1.4 Kinetik der Desaktivierung heterogener Katalysatoren	153
	5.1.5 Kinetik von Gas-Feststoff-Reaktionen	154
	5.1.6 Kinetik homogen und durch gelöste Enzyme katalysierter Reaktionen	155
	5.2 Ermittlung der Kinetik chemischer Reaktionen	161
	5.2.1 Zielsetzungen kinetischer Untersuchungen	161
	5.2.2 Betriebsweise und Bauart von Laborreaktoren für kinetische Untersuchungen	162
	5.2.3 Planung und Auswertung kinetischer Messungen zur Ermittlung von Geschwindigkeitsgleichungen	180
	5.3 Makrokinetik chemischer Reaktionen€– Zusammenwirken von chemischer Reaktion und Transportvorgängen	206
	5.3.1 Heterogen katalysierte Gasreaktionen	206
	5.3.2 Fluid-Fluid-Reaktionen	225
	5.3.3 Gas-Feststoff-Reaktionen	232
	Literatur	238
	6 Chemische Reaktoren und deren reaktionstechnische Modellierung	245
	6.1 Allgemeine Stoff- und Energiebilanzen	245
	6.2 Absatzweise betriebene Rührkesselreaktoren	246
	6.2.1 Stoffbilanz	247
	6.2.2 Wärmebilanz	250
	6.3 Halbkontinuierlich betriebene Rührkesselreaktoren	254
	6.4 Kontinuierlich betriebener idealer Rührkesselreaktor	257
	6.4.1 Stoffbilanz des kontinuierlich betriebenen Rührkesselreaktors	257
	6.4.2 Wärmebilanz des kontinuierlich betriebenen Rührkesselreaktors	261
	6.5 Ideale Strömungsrohrreaktoren	265
	6.5.1 Stoffbilanz	266
	6.5.2 Wärmebilanz	267
	6.6 Kombination idealer Reaktoren	269
	6.6.1 Kaskade kontinuierlich betriebener Rührkesselreaktoren	269
	6.6.2 Strömungsrohrreaktor mit Rückführung	272
	6.7 Reale homogene und quasihomogene Reaktoren	274
	6.7.1 Verweilzeitverteilung in chemischen Reaktoren	275
	6.7.2 Experimentelle Bestimmung der Verweilzeitverteilung	276
	6.7.3 Verweilzeitverteilung in idealen Reaktoren	279
	6.7.4 Verweilzeitmodelle realer Reaktoren	282
	6.7.5 Verweilzeitverhalten realer Reaktoren	288
	6.7.6 Einfluss der Verweilzeitverteilung und der Vermischung auf die Leistung realer Reaktoren	292
	6.7.7 Vermischung in realen Reaktoren	295
	6.8 Reale Mehrphasenreaktoren	299
	6.8.1 Fluid-Feststoff-Systeme	299
	6.8.2 Fluid-Fluid-Systeme	306
	6.8.3 Gasförmig-flüssig-fest-Systeme	311
	Literatur	314
	7 Auswahl und Auslegung chemischer Reaktoren	319
	7.1 Reaktorauswahl und reaktionstechnische Optimierung	319
	7.1.1 Einfache Reaktionen (Umsatzproblem)	320
	7.1.2 Komplexe Reaktionen (Ausbeuteproblem)	337
	7.2 Thermische Prozesssicherheit	353
	7.2.1 Theorie der Wärmeexplosion	354
	7.2.2 Parametrische Sensitivität	358
	7.2.3 Halbkontinuierlich betriebene Rührkesselreaktoren	360
	7.2.4 Kontinuierlich betriebene Rührkesselreaktoren	365
	7.2.5 Strömungsrohrreaktoren	365
	7.3 Mikrostrukturierte Reaktoren	365
	7.3.1 Homogene Reaktionen	366
	7.3.2 Feststoffkatalysierte Fluidreaktionen	374
	7.3.3 Fluid-Fluid-Reaktionen	375
	Literatur	376
	Teil III Grundoperationen	381
	8 Thermodynamische Grundlagen für die Berechnung von Phasengleichgewichten	383
	8.1 Phasengleichgewichtsbeziehung	385
	8.2 Dampf-Flüssig-Gleichgewicht	386
	8.2.1 Anwendung von Zustandsgleichungen	387
	8.2.2 Virialgleichung	389
	8.2.3 Assoziation in der Gasphase	391
	8.2.4 Weitere Zustandsgleichungen	392
	8.2.5 Anwendung von Aktivitätskoeffizientenmodellen	393
	8.2.6 Aktivitätskoeffizientenmodelle	395
	8.3 Vorausberechnung von Phasengleichgewichten	399
	8.4 Konzentrationsabhängigkeit des Trennfaktors binärer Systeme	402
	8.4.1 Bedingung für das Auftreten azeotroper Punkte	402
	8.4.2 Rückstandslinien, Grenzdestillationslinien und Destillationsfelder	405
	8.5 Flüssig-Flüssig-Gleichgewicht	407
	8.6 Gaslöslichkeit	410
	8.7 Fest-Flüssig-Gleichgewicht	413
	8.8 Phasengleichgewicht für die überkritische Extraktion	417
	8.9 Adsorptionsgleichgewichte	418
	8.10 Osmotischer Druck	421
	Literatur	422
	9 Auslegung thermischer Trennverfahren	425
	9.1 Grundlagen der Wärmeübertragung	425
	9.1.1 Wärmetransport durch Leitung	426
	9.1.2 Konvektiver Wärmetransport	427
	9.1.3 Wärmeübergang bei Kondensation	428
	9.1.4 Wärmeübergang bei Verdampfung	429
	9.1.5 Wärmedurchgang	430
	9.1.6 Wärmetransport durch Strahlung	430
	9.2 Technischer Wärmetransport	431
	9.2.1 Einteilung der Wärmeübertrager	431
	9.2.2 Technisch wichtige Wärmeübertrager	432
	9.3 Konzept der idealen Trennstufe für die Destillation	439
	9.4 Realisierung mehrerer Trennstufen	439
	9.5 Kontinuierliche Rektifikation	441
	9.5.1 Rektifikationskolonne	441
	9.5.2 Ermittlung der Zahl theoretischer Trennstufen	442
	9.5.3 Konzept der Übertragungseinheit	465
	9.6 Trennung azeotroper und engsiedender Systeme	467
	9.6.1 Rektifikative Trennung azeotroper und engsiedender Systeme ohne Zusatzstoff	468
	9.6.2 Rektifikation mit Hilfsstoffen	472
	9.6.3 Wasserdampfdestillation	476
	9.7 Reaktive Rektifikation	477
	9.8 Zahl der Kolonnen und mögliche Trennsequenzen	478
	9.8.1 Energieeinsparung	480
	9.8.2 Trennwandkolonnen	481
	9.9 Diskontinuierliche Rektifikation	483
	9.9.1 Einfache diskontinuierliche Destillation	484
	9.9.2 Mehrstufige diskontinuierliche Rektifikation	485
	9.10 Auslegung von Rektifikationskolonnen	486
	9.10.1 Bodenkolonnen	487
	9.10.2 Packungskolonnen	490
	9.11 Absorption	495
	9.11.1 Lösemittelauswahl	496
	9.11.2 McCabe-Thiele-Verfahren	496
	9.11.3 Kremser-Gleichung	500
	9.11.4 Chemische Absorption	502
	9.11.5 Absorberbauarten	502
	9.12 Flüssig-Flüssig-Extraktion	503
	9.12.1 Auswahl des Extraktionsmittels	505
	9.12.2 McCabe-Thiele-Verfahren	505
	9.12.3 Kremser-Gleichung	507
	9.12.4 Anwendung von Dreiecksdiagrammen	507
	9.12.5 Extraktoren	509
	9.13 Fest-Flüssig-Extraktion	513
	9.14 Extraktion mit überkritischen Fluiden	514
	9.15 Kristallisation	514
	9.15.1 Kristallisationsprozess	515
	9.15.2 Kristallisatoren	517
	9.16 Adsorption	521
	9.16.1 Adsorptionsmittel	522
	9.16.2 Adsorptions- und Desorptionsschritt	523
	9.16.3 Adsorberbauarten	524
	9.17 Entfernung der Restfeuchten, Entwässern und Trocknen	527
	9.17.1 Trocknungsgüter und Trocknungsarten	527
	9.17.2 Kriterien zur Auslegung von Trocknern	527
	9.17.3 Apparate zum technischen Trocknen	527
	9.18 Membrantrennverfahren	530
	9.18.1 Trennprinzip und Arbeitsweise	530
	9.18.2 Arten von Membrantrennverfahren	533
	9.18.3 Membranmodule	535
	9.18.4 Ionenleitende Membranen	537
	Literatur	537
	10 Mechanische Grundoperationen	541
	10.1 Strömungslehre€– Fluiddynamik in Reaktoren, Kolonnen und Rohrleitungen	541
	10.1.1 Strömungsarten, Reynolds’sche Ähnlichkeit	541
	10.1.2 Strömungsgesetze	542
	10.1.3 Strömungsbedingter Druckverlust	547
	10.2 Erzeugen von Förderströmen€– Pumpen, Komprimieren, Evakuieren	550
	10.2.1 Pumpencharakteristika und Pumpenwirkungsgrade	550
	10.2.2 Pumpen€– Apparate zum Fördern von Flüssigkeiten	552
	10.2.3 Verdichten von Gasen	554
	10.2.4 Vakuumerzeugung	559
	10.3 Mischen fluider Phasen	561
	10.3.1 Mischen in flüssiger Phase	561
	10.3.2 Flüssigkeitsverteilung in der Gasphase	569
	10.4 Mechanische Trennverfahren	573
	10.4.1 Partikelabtrennung aus Flüssigkeiten	573
	10.4.2 Partikelabscheidung aus Gasströmen	582
	10.4.3 Trennen weiterer disperser Systeme	587
	10.5 Verarbeiten von Feststoffen	589
	10.5.1 Zerkleinern von Feststoffen	589
	10.5.2 Klassieren und Sortieren	595
	10.5.3 Formgebung	601
	Literatur	604
	Teil IV Verfahrensentwicklung	607
	11 Gesichtspunkte der Verfahrensauswahl	609
	11.1 Das Konzept der Nachhaltigkeit	609
	11.2 Stoffliche Gesichtspunkte (Rohstoffauswahl und Syntheseroute)	611
	11.2.1 Nachhaltigkeit am Beispiel des Phenols€– sieben technische Synthesewege	611
	11.2.2 Phenol aus nachwachsenden Rohstoffen	616
	11.2.3 Vergleich der Phenolverfahren	616
	11.2.4 Zusammenfassung	617
	11.3 Energieaufwand	617
	11.3.1 Energiearten und Energienutzung	617
	11.3.2 Wasserstoff	618
	11.4 Sicherheit	624
	11.4.1 Exotherme Reaktionen	625
	11.4.2 Druckerhöhung	627
	11.4.3 Brennbare und explosive Stoffe und Stoffgemische	628
	11.4.4 Toxische Stoffe	630
	11.4.5 Zusammenfassung und Folgerungen	631
	11.5 Umweltschutz im Sinne der Nachhaltigkeit	631
	11.5.1 Luftverunreinigungen	632
	11.5.2 Abwasserbelastungen	634
	11.5.3 Abfälle	639
	11.5.4 Zusammenfassung und Folgerungen	641
	11.6 Betriebsweise	642
	11.6.1 Beispiel: Hydrierung von Doppelbindungen	642
	11.6.2 Unterschiede zwischen diskontinuierlichen und kontinuierlichen Verfahren	644
	11.6.3 Entscheidungskriterien	646
	Literatur	647
	12 Verfahrensgrundlagen	651
	12.1 Ausgangssituation und Ablauf	651
	12.2 Verfahrensinformationen	653
	12.2.1 Übersicht	653
	12.2.2 Sicherheitstechnische Kenndaten	653
	12.2.3 Toxikologische Daten	656
	12.3 Stoff- und Energiebilanzen	658
	12.3.1 Stoff- und Energiebilanzen€– Werkzeuge in Verfahrens-entwicklung und Anlagenprojektierung	658
	12.3.2 Stoffbilanzen	658
	12.3.3 Energiebilanzen	664
	12.4 Versuchsanlagen	665
	12.4.1 Notwendigkeit und Aufgaben	665
	12.4.2 Typen von Versuchsanlagen	665
	12.4.3 Planung einer Versuchsanlage	667
	12.4.4 Modularer Planungsansatz	667
	12.5 Auswertung und Optimierung	667
	12.5.1 Versuchsplanung und Auswertung	667
	12.5.2 Prozesssimulation und Prozessoptimierung	668
	Literatur	669
	13 Wirtschaftlichkeit von Verfahren und Produktionsanlagen	673
	13.1 Erlöse, Kosten und Gewinn	673
	13.2 Herstellkosten	674
	13.2.1 Vorkalkulation und Nachkalkulation	674
	13.2.2 Ermittlung des Kapitalbedarfs	675
	13.2.3 Ermittlung der Herstellkosten	678
	13.3 Kapazitätsauslastung und Wirtschaftlichkeit	680
	13.3.1 Erlöse und Gewinn	680
	13.3.2 Fixe Kosten und veränderliche Kosten	682
	13.3.3 Gewinn bzw. Verlust in Abhängigkeit von der Kapazitätsauslastung	682
	13.4 Wirtschaftlichkeit von Projekten	684
	13.4.1 Rentabilität als Maß für die Wirtschaftlichkeit	684
	13.4.2 Investitionsertrag und Kapitalrückflusszeit	684
	13.4.3 Andere Methoden der Rentabilitätsbewertung	685
	13.4.4 Entscheidung zwischen Alternativen	686
	Literatur	689
	14 Planung und Bau von Anlagen	691
	14.1 Projektablauf	691
	14.2 Projektorganisation	692
	14.3 Genehmigungsverfahren für Chemieanlagen	694
	14.4 Anlagenplanung	696
	14.5 Projektabwicklung	698
	14.5.1 Ablaufplanung und -überwachung	698
	14.5.2 Bau und Montage	700
	Literatur	702
	Teil V Chemische Prozesse	705
	15 Organische Rohstoffe	707
	15.1 Erdöl	707
	15.1.1 Zusammensetzung und Klassifizierung	707
	15.1.2 Bildung und Vorkommen	708
	15.1.3 Förderung und Transport	710
	15.1.4 Erdölraffinerien	713
	15.1.5 Thermische Konversionsverfahren	718
	15.1.6 Katalytische Konversionsverfahren	720
	15.2 Erdgas	725
	15.2.1 Zusammensetzung und Klassifizierung	725
	15.2.2 Förderung und Transport	725
	15.2.3 Weiterverarbeitung	727
	15.3 Kohle	727
	15.3.1 Zusammensetzung und Klassifizierung	727
	15.3.2 Vorkommen	729
	15.3.3 Förderung	729
	15.3.4 Verarbeitung	730
	15.4 Nachwachsende Rohstoffe	739
	15.4.1 Bedeutung der nachwachsenden Rohstoffe	739
	15.4.2 Fette und Öle	740
	15.4.3 Kohlenhydrate	749
	Literatur	757
	16 Organische Grundchemikalien	761
	16.1 Alkane	762
	16.1.1 Herstellung	762
	16.1.2 Verwendung	762
	16.2 Alkene	765
	16.2.1 Herstellung	765
	16.2.2 Verwendung	774
	16.3 Aromaten	778
	16.3.1 Herstellung	778
	16.3.2 Verwendung	781
	16.4 Ethin	785
	16.4.1 Herstellung	785
	16.4.2 Verwendung	787
	16.5 Synthesegas	788
	16.5.1 Herstellung	788
	16.5.2 Verwendung von Synthesegas	791
	16.5.3 Kohlenmonoxid	792
	Literatur	793
	17 Organische Zwischenprodukte	797
	17.1 Sauerstoffhaltige Verbindungen	797
	17.1.1 Alkohole	797
	17.1.2 Phenole	810
	17.1.3 Ether	811
	17.1.4 Epoxide	813
	17.1.5 Aldehyde	816
	17.1.6 Ketone	823
	17.1.7 Carbonsäuren	825
	17.2 Stickstoffhaltige Verbindungen	837
	17.2.1 Amine	837
	17.2.2 Lactame	840
	17.2.3 Nitrile	841
	17.2.4 Isocyanate	843
	17.3 Halogenhaltige Verbindungen	844
	17.3.1 Chlormethane	844
	17.3.2 Chlorderivate höherer Aliphaten	845
	17.3.3 Chloraromaten	848
	17.3.4 Fluorverbindungen	849
	Literatur	852
	18 Anorganische Grund- und Massenprodukte	857
	18.1 Anorganische Schwefelverbindungen	857
	18.1.1 Schwefel und Sulfide	857
	18.1.2 Schwefeldioxid	857
	18.1.3 Schwefeltrioxid und Schwefelsäure	858
	18.2 Anorganische Stickstoffverbindungen	859
	18.2.1 Ammoniak	859
	18.2.2 Salpetersäure	863
	18.2.3 Harnstoff und Melamin	864
	18.3 Chlor und Alkalien	865
	18.3.1 Chlor und Alkalilauge durch Alkalichloridelektrolyse	865
	18.3.2 Natronlauge und Soda	867
	18.4 Phosphorverbindungen	868
	18.4.1 Elementarer Phosphor	868
	18.4.2 Phosphorsäure und Phosphate	869
	18.5 Technische Gase	870
	18.5.1 Sauerstoff und Stickstoff	870
	18.5.2 Edelgase	873
	18.5.3 Kohlendioxid	874
	18.6 Düngemittel	875
	18.6.1 Bedeutung der Düngemittel	875
	18.6.2 Stickstoffdüngemittel	876
	18.6.3 Phosphordüngemittel	876
	18.6.4 Kalidüngemittel	877
	18.6.5 Mehrnährstoffdünger	877
	18.6.6 Wirtschaftliche Betrachtung	877
	18.7 Metalle	878
	18.7.1 Gusseisen	878
	18.7.2 Stähle	879
	18.7.3 Nichteisenmetalle und ihre Legierungen	880
	18.7.4 Korrosion und Korrosionsschutz	881
	Literatur	882
	19 Chemische Endprodukte	887
	19.1 Polymere	887
	19.1.1 Aufbau und Synthese von Polymeren	887
	19.1.2 Polymerisationstechnik	893
	19.1.3 Massenkunststoffe	897
	19.1.4 Fasern	903
	19.1.5 Klebstoffe	904
	19.1.6 Hochtemperaturfeste Kunststoffe	904
	19.1.7 Elektrisch leitfähige Polymere	905
	19.1.8 Flüssigkristalline Polymere	905
	19.1.9 Biologisch abbaubare Polymere	906
	19.2 Tenside und Waschmittel	907
	19.2.1 Aufbau und Eigenschaften	907
	19.2.2 Anionische Tenside	907
	19.2.3 Kationische Tenside	910
	19.2.4 Nichtionische Tenside	910
	19.2.5 Amphotere Tenside	912
	19.2.6 Vergleich der Tensidklassen	913
	19.2.7 Anwendungsgebiete	914
	19.3 Farbstoffe	919
	19.3.1 Übersicht	919
	19.3.2 Azofarbstoffe	920
	19.3.3 Carbonylfarbstoffe	921
	19.3.4 Methinfarbstoffe	922
	19.3.5 Phthalocyanine	923
	19.3.6 Färbevorgänge	924
	19.4 Pharmaka	925
	19.4.1 Allgemeines	925
	19.4.2 Arten pharmazeutischer Produkte	926
	19.4.3 Wirkstoffherstellung durch chemische Synthese	931
	19.4.4 Wirkstoffherstellung mit Biokatalysatoren	932
	19.4.5 Wirkstoffherstellung durch Fermentationsverfahren	934
	19.4.6 Sonstige Verfahren zur Wirkstoffherstellung	937
	19.4.7 Entwicklung neuer Pharmawirkstoffe	937
	19.5 Pflanzenschutzmittel	938
	19.5.1 Bedeutung des Pflanzenschutzes	938
	19.5.2 Insektizide	938
	19.5.3 Herbizide	940
	19.5.4 Fungizide	941
	19.5.5 Marktdaten und Entwicklungstrends	942
	19.6 Metallorganische Verbindungen	943
	19.7 Silicone	945
	19.7.1 Struktur und Eigenschaften	945
	19.7.2 Herstellung der Ausgangsverbindungen	946
	19.7.3 Herstellung der Silicone	947
	19.7.4 Technische Siliconerzeugnisse	949
	19.8 Zeolithe	950
	Literatur	951
	Anhang A Größen zur Charakterisierung von Reaktionen, Verfahren und Anlagen	957
	Anhang B Tabellen zu Reinstoffdaten	959
	Anhang C Graphische Symbole für Fließschemata nach EN ISO 10628-2012	963
	Stichwortverzeichnis	969
	EULA	993