Einführung in die Technische Chemie

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Grundlagen

1. 1. Grundsätzlicher Aufbau chemischer
   Produktionsanlagen, Verbundstruktur der chemischen
   Industrie, Unterschied Labor- und Produktions-
   Verfahren, Charakterisierung und Darstellung
   chemischer Verfahren in Fließbildern.
2. Technische Thermodynamik und Kinetik.
3. Reaktoren: Labor-Rührkessel (diskontinuierlich oder
   halbkontinuierlich betrieben), Wärmeabfuhr aus Reak-
   toren, Maßstabsvergrößerung, Sicherheitsaspekte,
   kontinuierlich betriebener Rührkessel, Rohrreaktor,
   Rührkesselkaskade, Verweilzeit.
4. Reaktor-Auslegung und Verfahrenstechnik am Beispiel
   der Ammoniak-Synthese, Heterogene Katalyse,
   Verwendung von Ammoniak. 
5. Bilanzierung von Stoff und Wärme, Grundzüge der
   Kostenrechnung, Optimierung chemischer Anlagen.
6. Destillation: Labordestillation (diskontinuierlich betrie-
   ben), Rektifikation (als wiederholte, kontinuierlich betrie-
   bene Destillation), Bilanzierung einer
   Rektifikationskolonne, McCabe-Thiele-Methode,
   Einfluss des Rücklaufverhältnisses, technische
   Ausführungsformen.
7. Weitere thermische Grundoperationen: Absorption
   (Anwendungsbeispiel Gaswäschen bei der Erdgasauf-
   bereitung), Adsorption, Extraktion, Gegenstrom-Prinzip
   als gemeinsames Merkmal, technische Ausführungs-
   formen (Boden- und Füllkörperkolonnen), mechanische
   Grundoperationen (Rühren, Filtrieren), Pumpen

Prozesse

1.  Fossile Rohstoffe (Erdöl, Erdgas, Kohle).
2. Organische Basischemikalien I (Steamcracker).
3. Organische Basischemikalien II (C2-Chemie).
4. Organische Basischemikalien III (C3- bis C5- und
   Aromaten-Chemie).
5. Organische Endprodukte I (Polymere).
6. Organische Endprodukte II (Waschmittel, Farbstoffe,
   Pharmazeutika, Pflanzenschutzmittel).
7. Ausgewählte anorganische Produkte: z.B. Schwefel-
   säure, Chlor, Natronlauge, Zement, Roheisen / Stahl,
   Aluminium, Halbleitersilizium.
8. Exkursion in ein Werk der chemischen Industrie.

Angestrebte Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul sollten die Studierenden in der Lage sein:

• die Unterschiede zwischen der Herstellung von Stoffen
  im Labor und im industriellen Maßstab zu erkennen
  und für die Anwendung zu berücksichtigen,
• die Grundlagen der Thermodynamik, der
  Phasengleichgewichte, der Reaktionskinetik, des Stoff-
  und Wärme-Transportes sowie der Stoff- und Wärme-
  Bilanzierung anzuwenden, um die Funktionsprinzipien
  der wichtigsten chemischen Reaktoren und
  Trennverfahren zu erläutern,
• die Einsatzmöglichkeiten der verschiedenen
  Grundtypen chemischer Reaktoren zu diskutieren,
• die Wirkung heterogener und homogener
  Katalysatoren und die betreffenden Reaktionsabläufe
  zu erklären,
• Stufenkonstruktionen unter Berücksichtigung von Pha-
  sengleichgewichten und Massenbilanzen als Basis für
  die Auslegung von Trennverfahren durchzuführen,
• Aufbau und Funktion wesentlicher Apparate in Chemie-
  anlagen zu verstehen und ihre Vor- und Nachteile für
  bestimmte Anwendungen darzustellen,
• einen chemischen Prozess mithilfe eines Verfahrensfließbildes zu beschreiben,
• die Herstellung wesentlicher anorganischer und organischer Vor-, Zwischen- und End-Produkte der chemischen Industrie anhand von Verfahrensfließbildern zu erläutern,
• die in den Praktikumsversuchen durchgeführten Verfahren einschließlich ihrer industriellen Bedeutung zu beschreiben,
• die wesentlichen chemischen / physikalisch-chemi-schen theoretischen Grundlagen der Versuche zu erläutern,
• die durchgeführten Messungen und ihre Auswertung darzustellen,
• die großtechnischen Ausführungen und Anwendungen der in den Praktikumsversuchen behandelten Reaktions- und Trennapparate zu diskutieren.

Vermittelte Schlüsselkompetenzen

Wesentliche Kompetenzen für eine erfolgreiche Berufstätigkeit in der Chemischen Industrie werden vermittelt

Methodenkompetenzen

• die Fähigkeit, einen chemischen Prozess nicht nur nach chemischen sondern zusätzlich auch nach ingenieurwissenschaftlichen, apparatetechnischen, ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten zu beurteilen,
• die Verbindung theoretischer Kenntnisse mit praktischen Erfahrungen aus dem Praktikum.

Sozialkompetenzen

• das Kennenlernen ingenieurwissenschaftlicher Fragestellungen verbessert die Teamfähigkeit zur interdiszi-plinären Zusammenarbeit mit Absolventen des Chemieingenieurwesens und anderer Studienfächer,
• die Durchführung und Auswertung der Praktikumsver-suche in Gruppen von drei Studierenden fördert die Fähigkeit zur Teamarbeit.