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Technische Chemie

Die Technische Chemie beschäftigt sich mit der Umsetzung von chemischen Reaktionen im Labormaßstab auf großmaßstäbliche Industrieproduktion in chemischen Fabriken.

Chemische Reaktionen aus dem Labor lassen sich nicht ohne weiteres auf die großindustrielle Produktion übertragen. Die technische Chemie beschäftigt sich daher mit der Frage, wie aus einigen Gramm Produkt im Labor viele Tonnen des selben Produktes in einer Fabrik entstehen, wobei die Herstellungskosten minimiert werden sollten.

Etwas abstrakter ausgedrückt: Die technische Chemie sucht nach den optimalen Bedingungen für die Durchführung technisch relevanter Reaktionen. Dies geschieht empirisch oder mehr und mehr durch eine mathematische Optimierung auf der Grundlage einer modellhaften Beschreibung des Reaktionsablaufs und des Reaktors.

Nahezu jede Produktion in der chemischen Industrie lässt sich in diese drei Schritte gliedern. Zunächst müssen dabei die Edukte vorbereitet werden. Sie werden eventuell erhitzt, zerkleinert oder komprimiert. Im zweiten Schritt findet die eigentliche Reaktion statt. Im letzten Schritt wird schließlich das Reaktionsgemisch aufbereitet. Mit der Vorbereitung und der Aufbereitung beschäftigt sich die chemische Verfahrenstechnik. Mit der Reaktion im technischen Maßstab beschäftigt sich die chemische Reaktionstechnik.

Für Berechnungen in der technischen Chemie müssen Transport-, Wärme- und Zeitbilanzen erstellt werden. Dabei werden die Gesetzmäßigkeiten der Physik (Hydro-Aerostatik, Kontinuitäts- und Bernoulligleichung), der Thermodynamik (beispielsweise für Wärmebilanzen in der Reaktionstechnik), Differentialgleichungen der chemischen Kinetik genutzt, um die grundlegenden Abläufe zu beschreiben. In der technischen Chemie werden vielfach dimensionslose Kennzahlen (Euler Kennzahl, Reynolds Kennzahl, Nusselt Kennzahl, Damköhlerzahl) benutzt, um Berechnungen bei der Übertragung vom Kleinmassstab auf größere Chemieanlagen zu erleichtern.

Die technische Chemie ermöglicht eine preiswerte Herstellung von Grundchemikalien. Zwischen 1970 und 1980 konnte durch Verbesserungen von chemischen Verfahren der Energiebedarf für chemische Reaktionen bei gleichem Produktionsvolumen um etwa 40 % gesenkt werden.[1]

Literatur

Allgemeine Lehrbücher

spezielle Themenbereiche

Umfangreiches Sammelwerk

Verlag Chemie, Weinheim.

Zeitschriften

Einzelnachweise

  1. Prof. K.-H. Reichert: Grundzüge der technischen Chemie I, Reaktionstechnik, Vorlesungsskript der TU-Berlin von 1982, S.132-133