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.

Hinweise zum Praktikumsablauf

Hinweise zur Durchführung

1. Praktikumsbeginn ist in der Regel 7:30 Uhr. Abweichende Uhrzeiten für den Praktikumsbeginn können/werden von den Praktikumsassistenten vorgegeben.
2. Sie dürfen zur Datenerfassung und für Notizen Ihren eigenen Laptop mit ins Labor nehmen.
3. Zur Vorbereitung auf den Praktikumsversuch verschickt der Praktikumsassistent per E-Mail eine Woche vor dem Praktikumstermin an den Studierenden eine detaillierte Aufgabenstellung zum Versuch.
4. Die zu den Versuchen gehörenden Versuchsanleitungen stehen auf dieser Webseite als pdf-File zum Download bereit.
5. Zu Beginn des Versuches verfügen Sie als Studierende über sichere Kenntnisse der notwendigen theoretischen Grundlagen.
6. Am Versuchstag weist jeder Studierende dem Praktikumsassistenten, welcher für den jeweiligen Versuch weisungsberechtigt ist, seine Kenntnisse während des Versuchstages in einem Platzkolloquium nach. Bei ungenügendem Nachweis der Kenntnisse kann der Versuch nicht durchgeführt werden bzw. wird abgebrochen. Einmalig im gesamten technisch-chemischen Praktikum besteht die Möglichkeit, einen neuen Termin mit dem Praktikumsassistenten zur erneuten Durchführung des Platzkolloquiums und des Versuches zu vereinbaren. Unentschuldigtes Fehlen am Versuchstag gilt als ungenügende Leistung.
7. Für jeden Versuch ist ein Protokoll anzufertigen.
8. Der Praktikumsassistent bestätigt durch Unterschrift auf der detaillierten Aufgabenstellung die erfolgreiche Durchführung des Versuches und den ordnungsgemäßen Zustand des Versuchsstandes. (Aufgetretene Störungen und Beschädigungen haben die Studierenden zu melden und - falls möglich - unter Anleitung des Praktikumsassistenten zu beseitigen).
9. Die Abgabe des Protokolls hat eine Woche später zum Abgabetermin, welcher auf der detaillierten Aufgabenstellung genannt ist, in digitaler Form (pdf-File) per E-Mail an den jeweiligen Praktikumsassistenten zu erfolgen. Wird das Protokoll nicht termingerecht abgegeben oder keine nachweisbare Entschuldigung vorgelegt, so gilt der Versuch als nicht bestanden.
10. Das technisch-chemische Grundpraktikum gilt als erfolgreich abgeschlossen, wenn alle Versuche durchgeführt wurden und das zu jedem Versuch vorliegende Protokoll eine (interne) Note ≤4 hat.

Hinweise zum Inhalt des Versuchsprotokolls

• Bezeichnung des Versuchs und Aufgabenstellung
  (detaillierte Aufgabenstellung als Deckblatt und Teil des Versuchsprotokolles verwenden)
• theoretische Abhandlungen gehören nicht in das Protokoll
• Lösungsweg der gestellten Aufgabe in Stichworten mit den zur Auswertung notwendigen
• Gleichungen (nummerieren, verwendete Symbole und Maßeinheiten gesondert zusammenstellen)
• Stoffdaten und Konstanten
• Messergebnisse und Beobachtungen in übersichtlicher Form (Tabellen, Stichworte)
• Auswertung der Messergebnisse und Diskussion in Form von
• Berechungen oder Abschätzungen (bei Berechnungen jeweils ein kontrollfähiges Beispiel mit Zahlenwerten und Maßeinheiten)
• graphischen Darstellungen der Versuchsergebnisse (auf Millimeterpapier oder rechnergestützt)
• Angaben zur Messgenauigkeit mit Fehlereinschätzungen
• Erläuterungen/Diskussion zu den Ergebnissen und Abweichungen von erwarteten und gefundenen Versuchsergebnissen
• handschriftliche Notizen und Aufzeichnungen, Messaufzeichnungen als Anhang zum Protokoll