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von Alexandra A.

Betriebsweise

• kontinuierlich: ständige Zu- und Abführung von Edukt/Produkt stationärer Betrieb, Parameter zeitlich konstant • diskontinuierlich: Produktion in Ansätzen, Chargen (Batchreaktor) instationärer Betrieb, Parameter zeitlich variabel

Reaktorführung

isotherm: konstante Temperatur
polytrop: zeitlich und räumlich veränderlicher Temperaturverlauf
adiabat: kein Austausch thermischer Energie
isobar: konstanter Druck
isochor: konstantes Volumen

Reaktorauslegung

• Geforderte Anlagenkapazität

• Eigenschaften der verwendeten und produzierten Stoffe

• Ablaufende chemischen Reaktionen

• Umfeld

Zielgrößen

• Wirtschaftlichkeit

• Produktqualität

• Sicherheit und Umweltschutz

Betrachtung vor- und nachgeschalteter Stufen

Beurteilungsgrößen

Beurteilungskriterium für den Betrieb chemischer Reaktoren ist die Umwandlung der Reaktionsstoffe nach Qualität und Quantität.

Was sind die Annahmen, die bei der Definition der Reaktionsenthalpie getroffen werden?

Standardzustand: das heißt bei 1 bar Druck und einer festgelegten Temperatur (meist 25°C).
Temperaturunabhängigkeit: Annahme, dass die Reaktionsenthalpie bei Temperaturänderungen konstant bleibt, falls nicht anders angegeben.
Keine Volumenänderung
Keine Kinetischen oder Potentiellen Energieänderungen

Mit welchen Messgeräten lässt sich die Reaktionsenthalpie bestimmen?

Kalorimeter:
- Adiabatisches Bombenkalorimeter
- Flammenkalorimeter
Differential Scanning Calorimeter (DSC)
Isotherme Titrationskalorimetrie (ITC)

Wie sind Umsatzgrad, Selektivität und Ausbeute für den diskontinuierlichen und kontinuierlichen Betrieb definiert?

Umsatzgrad (ζ):
- Definition: Verhältnis der umgesetzten Menge eines Edukts zur eingesetzten Menge.
- Formel: ζ=(nE0−nE)/nE0
Selektivität (σ):
- Definition: Verhältnis der Menge des gewünschten Produkts zur umgesetzten Menge eines Schlüsselreagens.
- Formel: σ=ΔmP/ΔmA
Ausbeute (η):
- Definition: Produkt aus Umsatzgrad und Selektivität, gibt den Anteil des Edukts an, das in das gewünschte Produkt umgewandelt wird.
- Formel: η=ζ×σ

Wie verläuft die Selektivität einer Folge- bzw. Parallelreaktion über dem Umsatzgrad der Reaktion?

Folgereaktion:
- Beschreibung: Die Selektivität nimmt oft mit zunehmendem Umsatzgrad ab, da das gewünschte Produkt weiter zu unerwünschten Nebenprodukten reagiert.
- Diagramm: Typischerweise ein fallender Verlauf im Selektivitäts-Umsatzgrad-Diagramm.
Parallelreaktion:
- Beschreibung: Die Selektivität kann variabel sein und hängt von den Reaktionsbedingungen und den relativen Reaktionsgeschwindigkeiten ab.
- Diagramm: Kann konstant bleiben oder abnehmen, abhängig von den konkurrierenden Reaktionspfaden.