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Technisch-Chemisches Praktikum - Login

Leitung: Dr. Andreas Zimmer

Einführungsveranstaltung für Studiengang CIW SS2012 am 03.04.2012, 2. DS, HSZ 301

Die Anwesenheit aller Studenten, die das Praktikum durchführen wollen, ist unbedingt erforderlich. Die Anmeldung erfolgt zugleich mit der Einschreibung für die Verfahrenstechnik/Automatisierungstechnik -Praktika.
Praktikumsbuch

Inhalt

Das Technisch-Chemische Praktikum vermittelt ausgehend von Grundkenntnissen der Physikalischen Chemie praktische Fähigkeiten zu industriell relevanten Stofftrennoperationen und zu den Prinzipien der technischen Reaktionsführung unter Einbeziehung der dazugehörigen Mess- und Regelungstechnik. Es ergänzt und vertieft damit die Ausbildung im Fach Technische Chemie.
Was spricht für dieses Praktikum ? - Wozu braucht ein Chemiker Technische Chemie ?
Das Technisch-Chemische Praktikum unterscheidet sich grundlegend von "konventionellen" Praktika der anorganischen, organischen oder physikalischen Chemie. Gegenstand sind weder Stoffsynthesen, Reaktionsmechanismen noch analytische Aufgaben. Vielmehr werden Kenntnisse in den Gebieten Thermische Stofftrennoperationen, Stofftransport, Wärmetransport und Verweilzeit vermittelt, die im Labormaßstab oftmals irrelevant oder vernachlässigbar sind, unter industriellen Bedingungen jedoch zur Grundvoraussetzung für eine sichere und wirtschaftliche Betriebsweise werden. Gerade diese "Randbedingungen" sind ausschlaggebend, ob eine Reaktion aus dem Labor zu einem Prozeß im Industriemaßstab weiterentwickelt werden kann.

Organisation

Das Praktikum besteht aus verschiedenen Tagesversuchen zu je 3 Doppelstunden, welche in 2er-Gruppen einmal wöchentlich durchgeführt werden. Üblicherweise beginnt ein Praktikumsversuch mit einem bewerteten Antestat und einer ausführlichen Einweisung in den Versuchsaufbau und die Aufgabenstellung durch den jeweiligen Betreuer. Bedingt durch den zum Teil recht aufwändigen Versuchsaufbau werden alle Versuchsstände in betriebsbereitem Zustand übergeben. Zu jedem Versuch ist pro Praktikumsgruppe ein Protokoll zu erstellen.

Themenkomplexe

Die Praktikumsversuche lassen sich in vier Themenkomplexe untergliedern:

  1. Thermische Stofftrennoperationen
    Die vier thermischen Stofftrennoperationen Rektifikation, Extraktion, Adsorption und Absorption finden sich in eigenen Versuchen wieder. Sie beruhen alle auf der gezielten Beeinflussung von Verteilungsgleichgewichten eines abzutrennenden Stoffes zwischen verschiedenen Phasen. Ausgehend von Grundgesetzen aus der Physikalischen Chemie werden die Prinzipien und technischen Lösungen untersucht, wie diese Gleichgewichte beeinflusst werden können.
  2. Stofftransport und Reaktion
    Besteht ein Reaktionssystem aus unterschiedlichen Phasen, wird die chemische Reaktion durch Stofftransport- und Stoffübergangsprozesse begleitet. Oft sind derartige Prozesse langsam im Vergleich zur Kinetik und limitieren die effektive Reaktionsgeschwindigkeit. Am Beispiel einer heterogen-katalysierten Gasphasenreaktion wird der Einfluss der Reaktionsbedingungen auf Umsatz und Selektivität untersucht und mit Hilfe von statistischen Methoden validiert. Die Geschwindigkeit des Stoffübergangs zwischen fluiden Phasen wird mit dem Zweifilmmodell betrachtet.
  3. Wärmetransport und Reaktion
    Reaktionen mit Wärmetönung lassen sich adiabatisch, isotherm oder polytrop durchführen. In verschiedenen Rührkesseln werden unterschiedliche Reaktionsführungen realisiert und deren Folgen auf die Durchführung einer exothermen Flüssigphasenreaktion untersucht. Die Ergebnisse liefern Antworten, unter welchen Bedingungen stationäre und stabile Betriebszustände realisierbar sind.
  4. Verweilzeit
    Die Verweilzeit ist als die Aufenthaltszeit definiert, die ein Teilchen in einem kontinuierlich betriebenen Reaktor verbringt. Es zeigt sich, dass in realen Reaktoren keine einheitliche Verweilzeit für alle Teilchen existiert, sondern verschiedene Verweilzeiten, die durch eine Verteilungsfunktion beschrieben werden können. Da der in einem kontinuierlich betriebenen Reaktor realisierbare Umsatz einer chemischen Reaktion unter anderem gerade von dieser Verteilung abhängig ist, sind Kenntnisse über Verweilzeitverteilungen verschiedener realer und idealer Reaktortypen notwendig zur Vorhersage zu realisierender Umsätze.

Literatur

Eindrücke aus dem Praktikum - Bilder lassen sich vergrößern !

diskontinuierlicher bzw. halbkontinuierlicher Rührkessel zur Untersuchung des Temperaturverlaufs einer exothermen Reaktion unter nahezu adiabatischen Bedingungen
Gasblasen in einer Blasensäule - Untersuchung des Stoffübergangs von Kohlendioxid in Wasser
Bestimmung des Volumenstroms von Fluiden mit einem Schwebekörper-Strömungsmessers (Rotameter)

Drehscheiben-Extraktionskolonne

Aufgabe einer Extraktionskolonne ist die Intensivierung des Stoffübergangs bei der Flüssig-Flüssig-Extraktion.

 

Glockenboden-Rektifikationskolonne

Durch das spezielle Design dieser Glockenbodenkolonne wird der Stoffaustausch von Leicht- und Schwersiedern zwischen der aufsteigenden Gasphase und der abfliessenden Flüssigphase des Rektifikationsprozesses optimiert, was sich in einem höheren Bodenwirkungsgrad äussert.
Kaskade an kontinuierlichen Rührkesseln zur Untersuchung des Verweilzeitverhaltens.
   


AKTUELLES


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Letzte Änderung: 11.04.2012 , Impressum