Einführung in die industrielle Katalyse

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Diese fortgeschrittene Vorlesung gibt einen Überblick über die Katalyse als Schlüsseltechnologie der chemischen Stoffumwandlung. Die gezielte Reaktionslenkung durch Katalysatoren trägt wesentlich zur Effizienz und Nachhaltigkeit des chemischen Produktverbunds bei. Nach Erläuterung der Grundprinzipien der Katalyse werden diese anhand von charakteris-tischen Beispielen der homogenen und heterogenen Katalyse aus konkreten chemischen, petrochemischen und umwelttechnischen industriellen Prozessen illustriert.

Homogene Katalyse:

Die Studierenden können:

• die Elementarschritte in einem Übergansmetall-katalysierten Katalysezyklus benennen und deren detaillierte Mechanismen beschreiben;
• die wichtigsten Katalysator- und Ligandeinflüsse auf die verschiedenen Elementarschritte diskutieren;
• Ligand- und Katalysatoreigenschaften mit gängigen Konzepten und Modellen beschreiben und quantifizieren;
• für wichtige katalytische Reaktionen den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt identifizieren;
• Voraussagen über Aktivität und Selektivität treffen;
• das Prinzip der asymmetrischen Katalyse erklären;
• für wichtige industrielle Prozesse Katalysator und Prozessvarianten benennen und Einflussgrößen auf Aktivität und Selektivität benennen und diskutieren;
• Methoden für das Recycling homogener Katalysatoren aufzählen und deren Prinzipien erklären;
• für eine unbekannte Reaktion Vorschläge für ein geeignetes Katalysator- und Reaktionssystem machen

Heterogene Katalyse:

Die Studierenden können:

• die Bedeutung der Katalyse zur Lenkung der Stoffströme in der chemischen Industrie erklären und zwischen heterogenen und homogenen Katalysatoren differenzieren sowie deren Vor- und Nachteile gegenüber stellen.
• sind in der Lage anhand einschlägiger Beispiele den Einsatz von Heterogenkatalysatoren bei der Synthese von großen Grundchemikalien und Zwischenprodukten, in Raffinerien, bei der Abgasbehandlung und in der Lebensmittelindustrie hinsichtlich der physikalisch-chemischen Vorgänge und der angewandten Reaktortechnik zu beschreiben und daraus allgemeingültige Ansätze der heterogenen Katalyse zu benennen