Themen Übersicht der TC 1 Klausur

Dies ist eine Klausurübersicht zur Technischen und Makromolekularen Chemie im 3. Semester an der RWTH Aachen. Zuvor gab es bereits meine Klausurübersicht in Organischer Chemie.

Technische Versuchsanlage mit Reaktoren in Garching.
Quelle: siehe unten.

Die Themen beziehen sich nur auf den TC Teil der Klausur, der MC Teil fehlt.

Themen Übersicht 

1. Grundlegendes:
• Definitionen: Umsatz, Ausbeute, Selektivität, Raum-Zeit-Ausbeute, E-Faktor, Atomeffizienz
• Produktionsstammbaum: Beispiele für Rohstoffe, Grundchemikalien, Zwischenprodukte, Endprodukte kennen
• Beispiele für Zahlen: Anteile an Gesamtmarkt, Wie viel Tonnen Produktion pro Jahr etc.
• Folgeprodukte und Anwendungen vom Ethen, Propen, Benzol, Toluol
• Shell Higher Olefin Prozess (SHOP), Degussa/Uhde-Prozess, Hock-Verfahren, Fischer-Tropsch-Verfahren
• Nachwachsende Rohstoffe: Lignocellulose, Kohlenstoffzyklus, Biokraftsoffe (Biodiesel, Bioethanol), Fette und Öle

2. Trennoperationen
• Rektifikation allgemein, azeotrope Rektifikation, extraktive Rektifikation, Zweidruck-Rektifikation, Heteroazeotrop-Rektifikation, Extraktion, Kristallisation, Absorption, Adsorption
• Prinzip der Destillation: McCabe-Thiele-Diagramm für ideales und nicht-ideales (azeotropes) Gemisch, Verstärkungsgerade, Abtriebsgerade, theoretische Böden
• Aufbau der Rektifikation: Zulauf, Abtriebsteil, Verstärkungsteil, Rücklauf, Destillat, Sumpf, Böden
• Formeln für Stoffbilanz in der Kolonne: Bilanzhülle um Kolonnenkopf und -sumpf, Zulauf, Rücklauf, Rücklaufverhältnis
• Extraktion: Gegenstrom, Keuzstrom, Dreiecksdiagramm mit Binodalkurve und Konoden

3. Prozesskunde und Erdölraffinerie
• Grundlegender Ablauf, Was ist Erdöl?
• Auftrennung nach Siedebereichen
• Kraftstoffraffinerie, Petrochemie (Reforming, Cracken, Hydrotreating), Beispiele für Produkte, Schema der Anlagen
• Cracken: Thermisch (Visbreaking, Steamcracken, Hochtemperaturpyrolyse), Katalytisch (Fluid Catalytic Cracken, Hydrocracken)
• Reforming: Isomerisierung, Cyclisierung, Dehydrierung, bifunktionelle Katalysatoren
• Regeneration von Katalysatoren

4. Homogene und Heterogene Katalyse
• Konzept der Katalyse, Oberflächenabhängigkeit, Energiediagramm
• Stofftransport am Katalysator (Filmdiffusion vom Edukt, Porendiffusion vom Edukt, Adsorption, Oberflächenreaktion, Desorption, Porendiffusion vom Produkt, Filmdiffusion vom Produkt)
• Beispiele für Katalysatoren, Trägermaterialien bei wichtigen industriellen Reaktionen
• Kenngrößen des Katalysators: Aktivität, Selektivität, Lebensdauer, Effizienz, Turnover number, Turnover frequenzy
• Homogene vs. Heterogene Katalyse, Vor- und Nachteile

5. Ideale Reaktoren 
• Reatortypen: Batch Reactor, Semi-Batch, CSTR, CSTR-Kaskade, PFR 
• Vor- und Nachteile der Reaktortypen: Welche Annahmen bei den idealen Reaktoren gemacht werden
• Konzentrations/Orts- und Konzentrations/Zeit-Diagramme der Reaktoren
• Ströhmungsformen im PFR (Propfen, Laminar, Turbulent)
• Stoffbilanz im Reaktor (Eingangsstrom, Ausgangsstrom, Produktion/Verbrauch, Akkumulation, Reaktionszeit, Verweilzeitverteilung, Umsatz der Reaktoren)
• Festbett-Reaktoren, Moving-Bed Reaktoren

Literatur für die Klausur

Für den Teil der Technischen Chemie empfehlt sich die Einführung in die Technische Chemie von Behr, Agar und Jörissen. Das Buch gibt es auch in der Lehrbuchsammlung zum ausleihen, falls es noch vorhanden ist.

Das Buch beinhaltet alle in der Klausur behandelten Themen und die Vorlesung ist eng am Buch angelehnt.

Jedes Kapitel beginnt mit einem groben Einstieg mit vielen Abbildungen. So gibt es z.B. für die idealen Reaktoren nicht nur Bilder, sondern auch eine Tabelle mit Vor- und Nachteilen der Reaktoren und wann welcher verwendet wird.

Danach folgen Details und Formeln, wie in diesem Fall z.B.  die Leistungsberechnung von Reaktoren. Am Ende kommt immer eine Zusammenfassung des Kapitels, die aber alleine zum lernen nicht ausreicht. Sie ist mehr ein Rückblick, was man alles gelernt haben sollte.

Anmerkungen zu dieser Übersicht

Diese Übersicht wird laufend aktualisiert und kann unvollständig sein. Falls ihr merkt, dass diese Übersicht nicht vollständig oder falsch ist, dann schreibt mir bitte.

Einfach eine kurze Mail an wolframblau@gmail.com, eine Nachricht bei Facebook oder ein Kommentar unter diesem Post. Danke!

Bild: Digital Cat, Forschungs-Campus garching - der Versuch, CC 2.0