Praktikum Grundlagen der Technischen Chemie

Das Praktikum Technische Chemie bietet ergänzend zum Basismodul BA-TC Experimente mit hohem Bezug zur Industrie.
Mit den Experimenten wird den Studierenden das im Basismodul "Grundlagen der Technischen Chemie" vermittelte Wissen erweitert, vertieft und praktisch erlebbar gemacht. Das Praktikum vermittelt darüber hinaus auch Kenntnisse und Fertigkeiten im Umgang mit Kennzahlen und der Messtechnik.

Praktikumsversuche zu den mechanischen und thermischen Grundoperationen

Verweilzeit

Im Praktikumsversuch Verweilzeit wird das Verweilzeitverhalten verschiedener Reaktoren (Strömungsrohr, Rührkessel, Rührkesselkaskade) experimentell ermittelt. Mittels Stoßinjektion wird der Tracer Kaliumchlorid zugegeben und die Antwortfunktion in Form der sich ändernden Leitfähigkeit am Reaktorausgang aufgenommen. Ein Vergleich der verschiedenen Reaktortypen miteinander und Betrachtungen zur Idealität dieser Systeme stellen den Schwerpunkt des Versuches dar.

Rektifikation

Unter Destillation versteht man das einmalige Verdampfen eines homogenen Flüssigkeitsgemisches mit anschließender Kondensation zur Anreicherung einer oder mehrerer Stoffkomponenten. Die dabei erreichte Stofftrennung genügt in den wenigsten Fällen den gestellten Anforderungen. Wird der Prozess mehrfach hintereinander im Gegenstrom durchgeführt, um eine gewünschte Anreicherung zu erzielen, bezeichnet man diesen als Rektifikation. Die Grundlagen für die Trennung von binären Stoffgemischen durch Rektifikation (Gegenstromdestillation) werden aus den Flüssigkeits-Dampf-Gleichgewichten entwickelt. Die Modellvorstellungen nach McCABE-THIELE bilden die Basis zur grafischen Bestimmung der theoretischen Bodenzahl der Kolonne und deren Trennwirkung bei unterschiedlichem Rücklaufverhältnis. Durch die Rektifikation von Zweistoffgemischen, deren Gleichgewichtsdaten bekannt sind, werden im Versuch die theoretische Bodenzahl von Kolonnen bei verschiedenen Belastungen bestimmt und die Trennwirkung der Kolonne bei verschiedenen Rücklaufverhältnissen berechnet.

Extraktion

Unter Extraktion versteht man das selektive Herauslösen eines Wertstoffes aus einem Feststoff- oder Flüssigkeitsgemisch mit einem flüssigen Lösungsmittel. Im Rahmen des Versuches werden Kenngrößen, wie z.B. die Trennstufenzahl oder das minimale Trägerstoffverhältnis ermittelt. Es werden Kreuz- und Gegenstromextraktionen durchgeführt. Als Extraktionsgut wird hier eine Lösung von Benzoesäure in Benzin verwendet, als Extraktionsmittel kommt Wasser zum Einsatz. Dabei wird die Extraktion mittels Titration verfolgt. Das Gleichgewichtsverhalten des Systems Benzin / Benzoesäure / Wasser wird zudem durch Variation von Extraktionszeit und Extraktionsintensität untersucht.

Wärmeübertrager

Im Versuch werden Aufbau und die Wirkungsweise eines Mikrostruktur-Wärmeübertragers und die Berechnung der die Wärmeübertragung charakterisierenden Kennzahlen verdeutlicht. Ziel ist es, anhand von Meßergebnissen den Wärmedurchgangskoeffizienten und dessen Abhängigkeiten von den Fluidtemperaturen und -geschwindigkeiten zu berechnen. Anhand von theoretischen Ableitungen und charakteristischen Kennzahlen sind darüber hinaus die Wärmeübertragungskoeffizienten zu ermitteln.

Filtration

Filtration ist das Abscheiden von Teilchen aus einem Fluid (Gas oder Flüssigkeit) mit Hilfe eines porösen Trennmittels, das die Teilchen weitgehend zurückhält und vom Fluid durchströmt wird. Im Rahmen des technisch-chemischen Praktikumsversuches wird der Filtrationsprozeß zur Feststoffgewinnung aus einer Trübe an einem Modellsystem unter Verwendung einfacher Modellvorstellungen (Carman'sche Filtergleichung) in Abhängigkeit von verschiedenen Einflußgrößen untersucht. Die Kenngrößen, die zur Beschreibung des Filtrationsvorganges notwendig sind, werden aus Laborfiltrationsversuchen gewonnen. Die Auswertung der Versuchsdaten erfolgt graphisch und durch Regressionsrechnung.

Rühren

Das Rühren ist eine mechanische Grundoperation der Verfahrenstechnik. Durch das Rühren werden Mischvorgänge intensiviert und der Wärmeübergange beschleunigt. Zwischen der Definition der Rühraufgabe und einem zu betreibenden technischen Rührwerk sind äußerst komplexe Fragestellungen zu untersuchen. Der Versuch Rühren vermittelt ausgehend von der Problemstellung eine Vorgehensweise, wie aus Ergebnissen der Laborversuche ein technisches Rührwerk mit Hilfe der Gesetze des Scale up konzipiert werden kann.