Cover	1
	Title Page	5
	Copyright Page	6
	Inhaltsverzeichnis	7
	Vorwort zur 2. Auflage	15
	Vorwort zur 1. Auflage	17
	Die Autoren	19
	Enzyklopädien und Nachschlagewerke zur Technischen Chemie	23
	Symbolverzeichnis	25
	Teil I Einführung in die Technische Chemie	29
	1 Chemische Prozesse und chemische Industrie	29
	1.1 Besonderheiten chemischer Prozesse	29
	1.2 Chemie und Umwelt	30
	1.3 Chemiewirtschaft	31
	1.3.1 Einteilung der Chemieprodukte	31
	1.3.2 Chemiefirmen werden Großunternehmen – ein historischer Rückblick	32
	1.3.3 Strukturwandel in der Chemieindustrie	33
	1.4 Struktur von Chemieunternehmen	34
	1.5 Bedeutung von Forschung und Entwicklung für die chemische Industrie	35
	1.5.1 Wissenschaft und chemische Technik	35
	1.5.2 Betriebsinterne Forschung	36
	1.6 Entwicklungstendenzen und Zukunftsaussichten der chemischen Industrie	38
	Literatur	39
	2 Charakterisierung chemischer Produktionsverfahren	41
	2.1 Laborverfahren und technische Verfahren	41
	2.1.1 Chlorierung von Benzol	41
	2.1.2 Oxychlorierung von Benzol	42
	2.1.3 Herstellung von Azofarbstoffen	42
	2.1.4 Zusammenfassung	43
	2.2 Gliederung chemischer Produktionsverfahren	43
	2.3 Darstellung chemischer Verfahren und Anlagen durch Fließschemata	46
	2.3.1 Grundfließschema	47
	2.3.2 Verfahrensfließschema	49
	2.3.3 Rohrleitungs- und Instrumenten (RI)-Fließschema	49
	2.3.4 Mess- und Regelschema	50
	2.3.5 Spezielle Schemata	50
	Literatur	50
	3 Katalyse als Schlüsseltechnologie der chemischen Industrie	51
	3.1 Was ist Katalyse?	51
	3.2 Arten von Katalysatoren	53
	3.2.1 Heterogene Katalyse	53
	3.2.1.1 Grundprinzipien der heterogenen Katalyse	53
	3.2.1.2 Eigenschaften von Feststoffkatalysatoren	54
	3.2.2 Homogene Katalyse	55
	3.2.2.1 Grundprinzipien der homogenen Katalyse	55
	3.2.2.2 Technische Anwendungen homogener Katalysatoren	56
	3.2.3 Biokatalyse	58
	3.2.3.1 Grundprinzipien der Biokatalyse	58
	3.2.3.2 Biotransformationen	59
	3.2.3.3 Biotransformationen zur Herstellung von Wirkstoffen und Feinchemikalien	60
	3.3 Besondere Anwendungsformen in homogener und heterogener Katalyse	63
	3.3.1 Vergleich von homogener und heterogener Katalyse	63
	3.3.2 Heterogenisierung homogener Katalysatoren	63
	3.3.3 Enantioselektive Katalyse	63
	3.3.4 Elektrokatalyse	63
	3.3.5 Photokatalyse	64
	Literatur	64
	Teil II Chemische Reaktionstechnik	65
	4 Grundlagen der Chemischen Reaktionstechnik	65
	4.1 Grundbegriffe und Grundphänomene	66
	4.1.1 Klassifizierung chemischer Reaktionen	66
	4.1.2 Grundbegriffe und Definitionen	66
	4.1.3 Stöchiometrie chemischer Reaktionen	69
	4.1.3.1 Zusammensetzung des Reaktionsgemisches	69
	4.1.3.2 Schlüsselkomponenten und Schlüsselreaktionen	70
	4.1.3.3 Reaktionsfortschritt	73
	4.1.3.4 Zusammenhang zwischen Stöchiometrie und Reaktionskinetik	74
	4.2 Chemische Thermodynamik	76
	4.2.1 Reaktionsenthalpie	76
	4.2.2 Gleichgewichtsumsatz	77
	4.2.3 Simultangleichgewichte	81
	4.2.3.1 Relaxationsmethode	81
	4.2.3.2 Ermittlung der Gleichgewichtszusammensetzung durch Minimierung der Gibbs’schen Enthalpie	83
	4.3 Stoff- und Wärmetransportvorgänge	84
	4.3.1 Molekulare Transportvorgänge	84
	4.3.1.1 Diffusion	84
	4.3.1.2 Wärmeleitung	87
	4.3.2 Diffusion in porösen Medien	87
	4.3.2.1 Molekulare Porendiffusion	88
	4.3.2.2 Knudsen-Diffusion in Poren	88
	4.3.2.3 Diffusiver Stofftransport im Übergangsgebiet von molekularer zu Knudsen-Diffusion	89
	4.3.2.4 Poiseuille-Strömung in Poren	90
	4.3.2.5 Sonderfälle der Diffusion in porösen Feststoffen	90
	4.3.3 Wärmeleitfähigkeit in porösen Feststoffen	92
	4.3.4 Stoff- und Wärmetransport an Phasengrenzflächen	93
	4.3.5 Wärmeübergang	94
	4.3.6 Stoffübergang	97
	Literatur	99
	5 Kinetik chemischer Reaktionen	103
	5.1 Mikrokinetik chemischer Reaktionen	103
	5.1.1 Einführung	103
	5.1.2 Kinetik homogener Gas- und Flüssigkeitsreaktionen	105
	5.1.3 Kinetik heterogen katalysierter Reaktionen	110
	5.1.3.1 Katalytische Oberflächenreaktionen	110
	5.1.3.2 Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von den Gasphasenkonzentrationen	110
	5.1.3.3 Katalytische Oberflächenreaktion als geschwindigkeitsbestimmender Schritt	111
	5.1.3.4 Komplexe Vorgänge bei einer einfachen Reaktion	112
	5.1.4 Kinetik der Desaktivierung heterogener Katalysatoren	115
	5.1.5 Kinetik von Gas-Feststoff-Reaktionen	116
	5.1.6 Kinetik homogen und durch gelöste Enzyme katalysierter Reaktionen	116
	5.1.7 Polymerisationskinetik	117
	5.1.7.1 Kinetik radikalischer Polymerisationen	117
	5.1.7.2 Kinetik der ionischen Polymerisation	118
	5.1.7.3 Polykondensation, Polyaddition	118
	5.2 Ermittlung der Kinetik chemischer Reaktionen	119
	5.2.1 Zielsetzungen kinetischer Untersuchungen	119
	5.2.2 Betriebsweise und Bauart von Laborreaktoren für kinetische Untersuchungen	120
	5.2.2.1 Allgemeine apparative Gesichtpunkte	124
	5.2.2.2 Spezielle Laborreaktoren	126
	5.2.3 Planung und Auswertung kinetischer Messungen zur Ermittlung von Geschwindigkeitsgleichungen	136
	5.2.3.1 Klassische Methoden	136
	5.2.3.2 Statistisch begründete Methoden der Versuchsplanung und -auswertung	149
	5.2.3.3 Versuchsplanung	153
	5.2.3.4 Auswertesoftware für kinetische Daten	154
	5.3 Makrokinetik chemischer Reaktionen – Zusammenwirken von chemischer Reaktion und Transportvorgängen	156
	5.3.1 Heterogen katalysierte Gasreaktionen	156
	5.3.1.1 Äußere Transportvorgänge	156
	5.3.1.2 Innere Transportvorgänge und chemische Reaktion	160
	5.3.1.3 Einfluss der Transportvorgänge auf die Selektivität	169
	5.3.1.4 Kriterien zur Abschätzung des Einflusses von Stoff- und Wärmetransportvorgängen auf den Reaktionsablauf	173
	5.3.2 Fluid-Fluid-Reaktionen	173
	5.3.2.1 Einfluss des Stoffübergangs auf die effektive Reaktionsgeschwindigkeit	174
	5.3.2.2 Einfluss des Stoffübergangs bei Fluid-Fluid-Reaktionen auf die Selektivität	179
	5.3.3 Gas-Feststoff-Reaktionen	180
	5.3.3.1 Nichtporöse Feststoffe	180
	5.3.3.2 Poröse Feststoffe	185
	Literatur	185
	6 Chemische Reaktoren und deren reaktionstechnische Modellierung	189
	6.1 Allgemeine Stoff- und Energiebilanzen	189
	6.2 Absatzweise betriebene Rührkesselreaktoren	190
	6.2.1 Stoffbilanz	190
	6.2.2 Wärmebilanz	193
	6.2.2.1 Adiabate Reaktionsführung	194
	6.2.2.2 Polytrope Reaktionsführung	195
	6.3 Halbkontinuierlich betriebene Rührkesselreaktoren	197
	6.4 Kontinuierlich betriebener idealer Rührkesselreaktor	198
	6.4.1 Stoffbilanz des kontinuierlich betriebenen Rührkesselreaktors	198
	6.4.1.1 Volumenbeständige Reaktionen	199
	6.4.1.2 Nichtvolumenbeständige Reaktionen	200
	6.4.2 Wärmebilanz des kontinuierlich betriebenen Rührkesselreaktors	201
	6.5 Ideale Strömungsrohrreaktoren	205
	6.5.1 Stoffbilanz	205
	6.5.2 Wärmebilanz	206
	6.5.2.1 Adiabate Reaktionsführung	206
	6.5.2.2 Polytrope Reaktionsführung	206
	6.6 Kombination idealer Reaktoren	208
	6.6.1 Kaskade kontinuierlich betriebener Rührkesselreaktoren	208
	6.6.2 Strömungsrohrreaktor mit Rückführung	209
	6.7 Reale homogene und quasihomogene Reaktoren	211
	6.7.1 Verweilzeitverteilung in chemischen Reaktoren	212
	6.7.2 Experimentelle Bestimmung der Verweilzeitverteilung	213
	6.7.2.1 Sprungfunktion	213
	6.7.2.2 Pulsfunktion	214
	6.7.2.3 Beliebige Eingangsfunktion	214
	6.7.3 Verweilzeitverteilung in idealen Reaktoren	215
	6.7.3.1 Idealer Strömungsrohrreaktor	215
	6.7.3.2 Idealer kontinuierlich betriebener Rührkesselreaktor	215
	6.7.3.3 Reaktorkaskade	216
	6.7.3.4 Laminar durchströmtes Rohr	216
	6.7.4 Verweilzeitmodelle realer Reaktoren	217
	6.7.4.1 Dispersionsmodell	217
	6.7.4.2 Zellenmodell	220
	6.7.4.3 Mehrparametrige Modelle	220
	6.7.5 Verweilzeitverhalten realer Reaktoren	220
	6.7.5.1 Rührkesselreaktoren	220
	6.7.5.2 Strömungsrohrreaktoren	221
	6.7.6 Einfluss der Verweilzeitverteilung und der Vermischung auf die Leistung realer Reaktoren	223
	6.7.6.1 Reaktionen 1. Ordnung	223
	6.7.6.2 Reaktionen mit nichtlinearer Kinetik	225
	6.7.7 Vermischung in realen Reaktoren	226
	6.7.7.1 Segregation	226
	6.7.7.2 Zeitpunkt der Vermischung	228
	6.7.7.3 Einfluss der Segregation auf die Reaktorleistung und Produktverteilung	229
	6.8 Reale Mehrphasenreaktoren	232
	6.8.1 Fluid-Feststoff-Systeme	232
	6.8.1.1 Festbettreaktoren	232
	6.8.1.2 Wirbelschichtreaktoren	236
	6.8.2 Fluid-Fluid-Systeme (vgl. Abschnitt 5.3.2)	238
	6.8.2.1 Blasensäulen-Reaktor	239
	6.8.2.2 Rührkessel für Fluid-Fluid-Reaktionen	241
	6.8.2.3 Bodenkolonnen	241
	6.8.2.4 Füllkörperkolonnen	241
	6.8.2.5 Strahlwäscher	242
	6.8.3 Gasförmig-flüssig-fest-Systeme	242
	6.8.3.1 Mehrphasen-Festbettreaktoren	243
	6.8.3.2 Dreiphasenblasensäule	244
	6.8.3.3 Dreiphasen-Wirbelschichtreaktoren	244
	6.8.3.4 Mehrphasen-Rührkesselreaktoren	244
	6.8.3.5 Strukturierte Mehrphasenreaktoren	244
	Literatur	245
	7 Auswahl und Auslegung chemischer Reaktoren	247
	7.1 Reaktorauswahl und reaktionstechnische Optimierung	247
	7.1.1 Einfache Reaktionen (Umsatzproblem)	247
	7.1.1.1 Absatzweise betriebener Reaktor (RK)	247
	7.1.1.2 Kontinuierlich betriebene Reaktoren	248
	7.1.1.3 Temperaturführung	251
	7.1.1.4 Isotherme Reaktionsführung	253
	7.1.1.5 Adiabate Reaktionsführung	253
	7.1.1.6 Adiabater Abschnittsreaktor	255
	7.1.2 Komplexe Reaktionen (Ausbeuteproblem)	256
	7.1.2.1 Parallelreaktionen	257
	7.1.2.2 Folgereaktionen	259
	7.1.2.3 Konkurrierende Folgereaktionen	260
	7.1.2.4 Polymerisationsreaktionen	262
	7.1.2.5 Temperaturführung	264
	7.2 Thermische Prozesssicherheit	265
	7.2.1 Theorie der Wärmeexplosion	265
	7.2.2 Parametrische Sensitivität	268
	7.2.3 Halbkontinuierlich betriebene Rührkesselreaktoren	270
	7.2.4 Kontinuierlich betriebene Rührkesselreaktoren	271
	7.2.5 Strömungsrohrreaktoren	271
	7.3 Mikrostrukturierte Reaktoren	271
	7.3.1 Homogene Reaktionen	272
	7.3.1.1 Mikrofluidik	272
	7.3.1.2 Verweilzeitverteilung	272
	7.3.1.3 Mikrovermischung	274
	7.3.1.4 Wärmeübergang	275
	7.3.2 Feststoffkatalysierte Fluidreaktionen	278
	7.3.2.1 Innerer Stofftransport	279
	7.3.2.2 Äußerer Stofftransport	279
	7.3.2.3 Temperaturkontrolle	280
	7.3.3 Fluid-Fluid-Reaktionen	280
	Literatur	281
	Teil III Grundoperationen	283
	8 Thermodynamische Grundlagen für die Berechnung von Phasengleichgewichten	283
	8.1 Phasengleichgewichtsbeziehung	285
	8.2 Dampf-Flüssig-Gleichgewicht	285
	8.2.1 Anwendung von Zustandsgleichungen	286
	8.2.2 Virialgleichung	288
	8.2.3 Chemische Theorie	290
	8.2.4 Anwendung von Aktivitätskoeffizienten-Modellen	290
	8.2.5 Aktivitätskoeffizienten-Modelle	292
	8.3 Vorausberechnung von Phasengleichgewichten	295
	8.4 Konzentrationsabhängigkeit des Trennfaktors binärer Systeme	297
	8.4.1 Bedingung für das Auftreten azeotroper Punkte	299
	8.4.2 Rückstandslinien, Grenzdestillationslinien und Destillationsfelder	300
	8.5 Flüssig-Flüssig-Gleichgewicht	303
	8.6 Gaslöslichkeit	306
	8.7 Fest-Flüssig-Gleichgewicht	308
	8.8 Phasengleichgewicht für die überkritische Extraktion	312
	8.9 Adsorptionsgleichgewichte	313
	8.10 Osmotischer Druck	315
	Literatur	317
	9 Auslegung thermischer Trennverfahren	319
	9.1 Konzept der idealen Trennstufe	319
	9.2 Realisierung mehrerer Trennstufen	319
	9.3 Kontinuierliche Rektifikation	319
	9.3.1 Rektifikationskolonne	320
	9.3.2 Ermittlung der Zahl theoretischer Trennstufen	322
	9.3.2.1 Binäre Systeme	323
	9.3.2.2 Mehrkomponentensysteme	330
	9.3.3 Konzept der Übertragungseinheit	343
	9.4 Trennung azeotroper und eng siedender Systeme	344
	9.4.1 Rektifikative Trennung azeotroper und engsiedender Systeme ohne Zusatzstoff	345
	9.4.1.1 Trennung durch Rektifikation im Vakuum oder bei erhöhtem Druck	345
	9.4.1.2 Trennung binärer heteroazeotroper Systeme	347
	9.4.1.3 Zweidruckverfahren	348
	9.4.2 Rektifikation mit Hilfsstoffen	348
	9.4.2.1 Extraktive Rektifikation	348
	9.4.2.2 Azeotrope Rektifikation	351
	9.4.3 Wasserdampfdestillation	353
	9.5 Reaktive Rektifikation	353
	9.6 Zahl der Kolonnen und mögliche Trennsequenzen	355
	9.6.1 Energieeinsparung	356
	9.7 Diskontinuierliche Rektifikation	358
	9.7.1 Einfache diskontinuierliche Destillation	358
	9.7.2 Mehrstufige diskontinuierliche Rektifikation	359
	9.8 Auslegung von Rektifikationskolonnen	361
	9.8.1 Bodenkolonnen	361
	9.8.2 Packungskolonnen	363
	9.8.3 Wärmetauscher	369
	9.8.3.1 Verdampfer	369
	9.8.3.2 Kondensatoren	369
	9.9 Absorption	369
	9.9.1 Lösemittelauswahl	371
	9.9.2 McCabe-Thiele-Verfahren	372
	9.9.3 Kremser-Gleichung	374
	9.9.4 Chemische Absorption	376
	9.9.5 Absorberbauarten	377
	9.10 Flüssig-Flüssig-Extraktion	377
	9.10.1 Auswahl des Extraktionsmittels	379
	9.10.2 McCabe-Thiele-Verfahren	379
	9.10.2.1 Kremser-Gleichung	381
	9.10.3 Anwendung von Dreiecksdiagrammen	381
	9.10.4 Extraktoren	384
	9.10.4.1 Mixer-Settler	384
	9.10.4.2 Extraktionskolonnen	385
	9.10.4.3 Zentrifugalextraktoren	386
	9.11 Fest-Flüssig-Extraktion	386
	9.12 Extraktion mit überkritischen Fluiden	387
	9.13 Kristallisation	388
	9.13.1 Kristallisationsprozess	388
	9.13.2 Kristallisatoren	390
	9.14 Adsorption	391
	9.14.1 Adsorptionsmittel	392
	9.14.2 Adsorptions- und Desorptionsschritt	393
	9.14.3 Adsorberbauarten	394
	9.15 Entfernung der Restfeuchten, Entwässern und Trocknen	396
	9.15.1 Trocknungsgüter und Trocknungsarten	396
	9.15.2 Kriterien zur Auslegung von Trocknern	397
	9.15.3 Apparate zum technischen Trocknen	398
	9.15.3.1 Konvektionstrockner	398
	9.15.3.2 Kontakttrockner	399
	9.16 Membrantrennverfahren	399
	9.16.1 Trennprinzip und Arbeitsweise	399
	9.16.2 Arten von Membrantrennverfahren	401
	9.16.3 Membranmodule	403
	Literatur	405
	10 Mechanische Grundoperationen	407
	10.1 Strömungslehre – Fluiddynamik in Reaktoren, Kolonnen und Rohrleitungen	407
	10.1.1 Strömungsarten, Reynoldssche Ähnlichkeit	407
	10.1.2 Strömungsgesetze	408
	10.1.2.1 Strömung „idealer Fluide“	408
	10.1.2.2 Auftreten von Reibungskräften (Strömen von Flüssigkeiten)	408
	10.1.3 Strömungsbedingter Druckverlust	409
	10.1.3.1 Ungestörte Strömung – Durchströmen eines geraden Rohrs	410
	10.1.3.2 Gestörte Strömung – Auftreten örtlicher Druckverluste	411
	10.2 Erzeugen von Förderströmen – Pumpen, Komprimieren, Evakuieren	412
	10.2.1 Pumpencharakteristika und Pumpenwirkungsgrade	412
	10.2.2 Pumpen – Apparate zum Fördern von Flüssigkeiten	413
	10.2.2.1 Arbeitsweise von Hubkolbenpumpen	413
	10.2.2.2 Arbeitsweise von Kreiselpumpen	414
	10.2.2.3 Arbeitsweise von Umlaufkolbenpumpen	415
	10.2.3 Verdichten von Gasen	415
	10.2.3.1 Druck-Volumen-Diagramm, ein- und mehrstufiges Verdichten	416
	10.2.3.2 Bauarten von Kompressoren (Verdichtern)	417
	10.2.3.3 Einsatzbereiche von Kompressoren	419
	10.2.4 Vakuumerzeugung	419
	10.3 Mischen fluider Phasen	421
	10.3.1 Mischen in flüssiger Phase	421
	10.3.1.1 Aufbau von Rührbehältern	421
	10.3.1.2 Ermittlung des Leistungsbedarfs für das Homogenisieren durch Rühren	423
	10.3.1.3 Begasen von Flüssigkeiten, Emulgieren und Suspendieren	425
	10.3.2 Flüssigkeitsverteilung in der Gasphase	427
	10.3.2.1 Kriterien der Flüssigkeitsverteilung	427
	10.3.2.2 Einflussgrößen und Auswahlkriterien beim Zerstäuben	429
	10.4 Mechanische Trennverfahren	430
	10.4.1 Partikelabtrennung aus Flüssigkeiten	430
	10.4.1.1 Sedimentieren und Zentrifugieren	431
	10.4.1.2 Filtern	433
	10.4.2 Partikelabscheidung aus Gasströmen	438
	10.4.2.1 Ausnutzung der Schwer- und der Zentrifugalkraft	438
	10.4.2.2 Filterelemente, Elektrofilter, Nassentstaubung	439
	10.4.3 Trennen weiterer disperser Systeme	440
	10.4.3.1 Emulsionstrennen	440
	10.4.3.2 Schaumbrechen und Schaumverhindern	441
	10.5 Verarbeiten von Feststoffen	442
	10.5.1 Zerkleinern von Feststoffen	442
	10.5.1.1 Grundlagen des Zerkleinerns	442
	10.5.1.2 Energiebedarf beim Zerkleinern	444
	10.5.1.3 Zerkleinerungsapparate	445
	10.5.2 Klassieren und Sortieren	447
	10.5.2.1 Auftrennen des Mahlguts nach Kornklassen (Klassieren)	447
	10.5.2.2 Auftrennen des Mahlguts unter Ausnutzung von Teilcheneigenschaften (Sortieren)	449
	10.5.3 Formgebung	452
	Literatur	454
	Teil IV Verfahrensentwicklung	457
	11 Gesichtspunkte der Verfahrensauswahl	457
	11.1 Das Konzept der Nachhaltigkeit	457
	11.2 Stoffliche Gesichtspunkte (Rohstoffauswahl und Syntheseroute)	459
	11.2.1 Nachhaltigkeit am Beispiel des Phenols – sieben technische Synthesewege	459
	11.2.1.1 Alkalischmelze von Natriumbenzolsulfonat	459
	11.2.1.2 Wasserdampfhydrolyse von Chlorbenzol (Raschig -Hooker-Verfahren)	460
	11.2.1.3 Alkalische Hydrolyse von Chlorbenzol	460
	11.2.1.4 Cumolverfahren (Hock-Verfahren)	461
	11.2.1.5 Toluoloxidation	462
	11.2.1.6 Dehydrierung von Cyclohexanol/Cyclohexanon	462
	11.2.1.7 Benzolhydroxylierung mit Distickstoffmonoxid	462
	11.2.1.8 Phenol aus nachwachsenden Rohstoffen	462
	11.2.1.9 Vergleich der Phenolverfahren	462
	11.2.2 Zusammenfassung	463
	11.3 Energieaufwand	464
	11.3.1 Energiearten und Energienutzung	464
	11.3.2 Wasserstoff	464
	11.3.2.1 Wasserstofferzeugung aus fossilen Rohstoffen	465
	11.3.2.2 Wasserstofferzeugung durch Wasserelektrolyse	467
	11.3.2.3 Vergleich: Wasserstoff aus fossilen Rohstoffen oder durch Wasserelektrolyse	467
	11.3.2.4 Wasserstoff als Energieträger und Energiespeicher	468
	11.3.2.5 Direktverstromung von Wasserstoff	468
	11.4 Sicherheit	469
	11.4.1 Exotherme Reaktionen	469
	11.4.1.1 Ausfall der Kühlung am Beispiel der Blockpolymerisation von Styrol	469
	11.4.1.2 Explosion eines Ethylenoxidbehälters als Beispiel einer Wärmeexplosion	470
	11.4.1.3 Exotherme Sekundärreaktionen	471
	11.4.2 Brennbare und explosive Stoffe und Stoffgemische	471
	11.4.2.1 Explosionen	471
	11.4.2.2 Explosionsbereich	472
	11.4.2.3 Organische Peroxide	473
	11.4.2.4 Maßnahmen zur Verhinderung von Explosionen	473
	11.4.3 Toxische Stoffe	473
	11.4.4 Zusammenfassung und Folgerungen	474
	11.5 Umweltschutz im Sinne der Nachhaltigkeit	474
	11.5.1 Luftverunreinigungen	475
	11.5.2 Abwasserbelastungen	477
	11.5.2.1 Alternativen zum Chlorhydrinverfahrens zur Herstellung von Ethylenoxid und Propylenoxid	478
	11.5.2.2 Abwasserreinigung	479
	11.5.3 Abfälle	482
	11.5.4 Zusammenfassung und Folgerungen	484
	11.6 Betriebsweise	484
	11.6.1 Beispiel: Hydrierung von Doppelbindungen	484
	11.6.1.1 Hydrierung im Suspensionsreaktor	485
	11.6.1.2 Hydrierung im Rieselbettreaktor	485
	11.6.2 Unterschiede zwischen diskontinuierlichen und kontinuierlichen Verfahren	486
	11.6.3 Entscheidungskriterien	488
	Literatur	489
	12 Verfahrensgrundlagen	491
	12.1 Ausgangssituation und Ablauf	491
	12.2 Verfahrensinformationen	492
	12.2.1 Übersicht	492
	12.2.2 Sicherheitstechnische Kenndaten	493
	12.2.3 Toxikologische Daten	495
	12.3 Stoff- und Energiebilanzen	497
	12.3.1 Stoff- und Energiebilanzen – Werkzeug in Verfahrensentwicklung und Anlagenprojektierung	497
	12.3.2 Stoffbilanzen	497
	12.3.3 Energiebilanzen	502
	12.4 Versuchsanlagen	502
	12.4.1 Notwendigkeit und Aufgaben	502
	12.4.2 Typen von Versuchsanlagen	503
	12.4.3 Planung einer Versuchsanlage	504
	12.5 Auswertung und Optimierung	504
	12.5.1 Versuchsplanung und Auswertung	505
	12.5.2 Prozess-Simulation und Prozessoptimierung	505
	Literatur	506
	13 Wirtschaftlichkeit von Verfahren und Produktionsanlagen	509
	13.1 Erlöse, Kosten und Gewinn	509
	13.2 Herstellkosten	510
	13.2.1 Vorkalkulation und Nachkalkulation	510
	13.2.2 Ermittlung des Kapitalbedarfs	510
	13.2.3 Ermittlung der Herstellkosten	513
	13.3 Kapazitätsauslastung und Wirtschaftlichkeit	515
	13.3.1 Erlöse und Gewinn	515
	13.3.2 Fixe Kosten und veränderliche Kosten	516
	13.3.3 Gewinn bzw. Verlust in Abhängigkeit von der Kapazitätsauslastung	517
	13.4 Wirtschaftlichkeit von Projekten	518
	13.4.1 Rentabilität als Maß für die Wirtschaftlichkeit	518
	13.4.2 Kapitalrückflusszeit	519
	13.4.3 Andere Methoden der Rentabilitätsbewertung	519
	13.4.4 Entscheidung zwischen Alternativen	520
	Literatur	522
	14 Planung und Bau von Anlagen	525
	14.1 Projektablauf	525
	14.2 Projektorganisation	526
	14.3 Genehmigungsverfahren für Chemieanlagen	528
	14.4 Anlagenplanung	528
	14.5 Projektabwicklung	531
	14.5.1 Ablaufplanung und -überwachung	531
	14.5.2 Bau und Montage	533
	Literatur	535
	Teil V Chemische Prozesse	537
	15 Organische Rohstoffe	537
	15.1 Erdöl	537
	15.1.1 Zusammensetzung und Klassifizierung	537
	15.1.2 Bildung und Vorkommen	538
	15.1.3 Förderung und Transport	539
	15.1.4 Erdölraffinerien	543
	15.1.5 Thermische Konversionsverfahren	547
	15.1.6 Katalytische Konversionsverfahren	548
	15.2 Erdgas	553
	15.2.1 Zusammensetzung und Klassifizierung	553
	15.2.2 Förderung und Transport	553
	15.2.3 Weiterverarbeitung	554
	15.3 Kohle	555
	15.3.1 Zusammensetzung und Klassifizierung	555
	15.3.2 Vorkommen	556
	15.3.3 Förderung	556
	15.3.4 Verarbeitung	557
	15.3.4.1 Verkokung	557
	15.3.4.2 Kohlevergasung	560
	15.3.4.3 Kohlehydrierung	563
	15.4 Nachwachsende Rohstoffe	564
	15.4.1 Bedeutung der nachwachsenden Rohstoffe	564
	15.4.2 Fette und Öle	565
	15.4.3 Kohlenhydrate	570
	15.4.3.1 Cellulose	570
	15.4.3.2 Stärke	575
	15.4.3.3 Zucker	575
	15.4.4 Pflanzliche Sekrete und Extrakte	576
	Literatur	577
	16 Organische Grundchemikalien	579
	16.1 Alkane	579
	16.1.1 Herstellung	579
	16.1.1.1 Methan	579
	16.1.1.2 Höhere n- und iso-Alkane	580
	16.1.1.3 Cycloalkane	580
	16.1.2 Verwendung	580
	16.1.2.1 Methan	580
	16.1.2.2 Höhere n-Alkane	581
	16.1.2.3 Cycloalkane	582
	16.2 Alkene	583
	16.2.1 Herstellung	583
	16.2.2 Verwendung	590
	16.3 Aromaten	592
	16.3.1 Herstellung	592
	16.3.2 Verwendung	595
	16.4 Acetylen	598
	16.4.1 Herstellung	598
	16.4.1.1 Acetylen aus Kohle	599
	16.4.1.2 Acetylen aus Kohlenwasserstoffen	599
	16.4.2 Verwendung	600
	16.5 Synthesegas	601
	16.5.1 Herstellung	601
	16.5.1.1 Steamreforming	601
	16.5.1.2 Partielle Oxidation	603
	16.5.2 Verwendung	604
	16.5.3 Kohlenmonoxid	605
	Literatur	606
	17 Organische Zwischenprodukte	609
	17.1 Sauerstoffhaltige Verbindungen	609
	17.1.1 Alkohole	609
	17.1.1.1 Methanol	609
	17.1.1.2 Ethanol	613
	17.1.1.3 Propanole	616
	17.1.1.4 Butanole	616
	17.1.1.5 Längerkettige Alkohole	616
	17.1.1.6 Cyclische Alkohole	616
	17.1.1.7 Ungesättigte Alkohole	617
	17.1.1.8 Mehrwertige Alkohole	617
	17.1.2 Phenole	619
	17.1.3 Ether	619
	17.1.3.1 Aliphatische Ether	619
	17.1.3.2 Cyclische Ether	619
	17.1.4 Epoxide	620
	17.1.4.1 Ethylenoxid	620
	17.1.4.2 Propylenoxid	621
	17.1.5 Aldehyde	622
	17.1.5.1 Formaldehyd (Methanal)	622
	17.1.5.2 Acetaldehyd (Ethanal)	623
	17.1.5.3 Butyraldehyde (Butanale)	624
	17.1.5.4 Ungesättigte Aldehyde	626
	17.1.6 Ketone	627
	17.1.6.1 Aceton und Methylisobutylketon	627
	17.1.6.2 Methylethylketon	627
	17.1.7 Carbonsäuren	627
	17.1.7.1 Ameisensäure	627
	17.1.7.2 Essigsäure	628
	17.1.7.3 Ungesättigte Carbonsäuren	630
	17.1.7.4 Aliphatische Dicarbonsäuren	631
	17.1.7.5 Aromatische Carbonsäuren	631
	17.2 Stickstoffhaltige Verbindungen	634
	17.2.1 Amine	634
	17.2.1.1 Niedere Amine	634
	17.2.1.2 Fettamine	634
	17.2.1.3 Diamine	635
	17.2.1.4 Cyclische Amine	635
	17.2.1.5 Aromatische Nitroverbindungen und Amine	635
	17.2.2 Lactame	636
	17.2.3 Nitrile	636
	17.2.3.1 Acrylnitril	636
	17.2.3.2 Adipodinitril	638
	17.2.4 Isocyanate	639
	17.2.4.1 Aliphatische Isocyanate	639
	17.2.4.2 Aromatische Isocyanate	639
	17.3 Halogenhaltige Verbindungen	640
	17.3.1 Chlormethane	640
	17.3.2 Chlorderivate höherer Aliphaten	641
	17.3.3 Chloraromaten	643
	17.3.4 Fluorverbindungen	644
	Literatur	646
	18 Anorganische Grund- und Massenprodukte	649
	18.1 Anorganische Schwefelverbindungen	649
	18.1.1 Schwefel und Sulfide	649
	18.1.2 Schwefeldioxid	649
	18.1.3 Schwefeltrioxid und Schwefelsäure	650
	18.2 Anorganische Stickstoffverbindungen	650
	18.2.1 Ammoniak	650
	18.2.2 Salpetersäure	654
	18.2.3 Harnstoff und Melamin	655
	18.3 Chlor und Alkalien	655
	18.3.1 Chlor und Alkalilauge durch Alkalichloridelektrolyse	655
	18.3.2 Natronlauge und Soda	657
	18.4 Phosphorverbindungen	658
	18.4.1 Elementarer Phosphor	658
	18.4.2 Phosphorsäure und Phosphate	659
	18.5 Technische Gase	660
	18.5.1 Sauerstoff und Stickstoff	660
	18.5.2 Edelgase	661
	18.5.3 Kohlendioxid	662
	18.6 Düngemittel	662
	18.6.1 Bedeutung der Düngemittel	662
	18.6.2 Stickstoffdüngemittel	663
	18.6.3 Phosphordüngemittel	663
	18.6.4 Kalidüngemittel	664
	18.6.5 Mehrnährstoffdünger	664
	18.6.6 Wirtschaftliche Betrachtung	664
	18.7 Metalle	664
	18.7.1 Stähle	664
	18.7.2 Nichteisenmetalle und ihre Legierungen	665
	18.7.3 Korrosion und Korrosionsschutz	665
	Literatur	667
	19 Chemische Endprodukte	669
	19.1 Polymere	669
	19.1.1 Aufbau und Synthese von Polymeren	669
	19.1.1.1 Stufenreaktionen	670
	19.1.1.2 Kettenreaktionen	670
	19.1.2 Polymerisationstechnik	673
	19.1.3 Massenkunststoffe	676
	19.1.4 Fasern	681
	19.1.5 Klebstoffe	681
	19.1.6 Hochtemperaturfeste Kunststoffe	682
	19.1.7 Elektrisch leitfähige Polymere	682
	19.1.8 Flüssigkristalline Polymere	683
	19.1.9 Biologisch abbaubare Polymere	683
	19.2 Tenside und Waschmittel	683
	19.2.1 Aufbau und Eigenschaften	683
	19.2.2 Anionische Tenside	684
	19.2.3 Kationische Tenside	686
	19.2.4 Nichtionische Tenside	686
	19.2.5 Amphotere Tenside	689
	19.2.6 Vergleich der Tensidklassen	689
	19.2.7 Anwendungsgebiete	689
	19.3 Farbstoffe	694
	19.3.1 Übersicht	694
	19.3.2 Azofarbstoffe	695
	19.3.3 Carbonylfarbstoffe	696
	19.3.4 Methinfarbstoffe	697
	19.3.5 Phthalocyanine	697
	19.3.6 Färbevorgänge	698
	19.4 Pharmaka	700
	19.4.1 Allgemeines	700
	19.4.2 Arten pharmazeutischer Produkte	700
	19.4.3 Wirkstoffherstellung durch chemische Synthese	704
	19.4.4 Wirkstoffherstellung mit Biokatalysatoren	704
	19.4.5 Wirkstoffherstellung durch Fermentationsverfahren	706
	19.4.6 Sonstige Verfahren zur Wirkstoffherstellung	709
	19.5 Pflanzenschutzmittel	709
	19.5.1 Bedeutung des Pflanzenschutzes	709
	19.5.2 Insektizide	709
	19.5.3 Herbizide	711
	19.5.4 Fungizide	712
	19.5.5 Marktdaten und Entwicklungstrends	713
	19.6 Metallorganische Verbindungen	713
	19.7 Silicone	715
	19.7.1 Struktur und Eigenschaften	715
	19.7.2 Herstellung der Ausgangsverbindungen	716
	19.7.3 Herstellung der Silicone	717
	19.7.4 Technische Siliconerzeugnisse	719
	19.8 Zeolithe	720
	Literatur	721
	Anhang 1 Größen zur Charakterisierung von Reaktionen, Verfahren und Anlagen	725
	Anhang 2 Tabellen zu Reinstoffdaten	727
	Anhang 3 Graphische Symbole für Fließschemata nach EN ISO 10 628	731
	Stichwortverzeichnis	753