Reaktionstechnin an der TU Dortmund | Karteikarten & Zusammenfassungen

Lernmaterialien für Reaktionstechnin an der TU Dortmund

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TESTE DEIN WISSEN
Welche Aspekte eines chemischen Prozesses werden durch die Reaktorauslegung beeinflusst?
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Kinetischen Parameter (Temperatur, Adsorption...)


Reaktions-& Transportvorgänge (externer Stofftransport, interne Diffusion...)
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Nach welchen Kriterien wird die Reaktorauswahl beurteilt?

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Reaktionstechnisch:
Umsatz, Selektivität, Produktivität, Sicherheit,Ökonomie (Investitions- & Betriebskosten, Gewinn)

Verfahrenstechnisch:
Verfügbarkeit, Flexibilität, Kompatibilität mit Aufarbeitung, Energieverbrauch, Wärmeintegration, Machbarkeit
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Was sind typische Unterschiede zwischen der Reaktionsstufe und anderen verfahrenstechnischen Unit-Operations?

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Größere Wärmeeffekte

Signifikantere Änderung der Stoffdaten

Größere Sensitivität bezgl. der Betriebsbedingungen
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Wie sind die vier gängigsten Konzentrationsmaße definiert?    
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Molanteil:    ni /n

Massenanteil: mi /m

molare Konzentration: ci = ni /V

massenbezogen: pi = mi /V
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Geben Sie die physikalische Bedeutung und mathematische Definition folgender Symbole wieder: X, S, Y, S.V., np., RZA
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Xa= Umsatz von A (na,0 -na)/na,0

Sp,a= Selektivität eines Produktes P bezogen auf Edukt A (np- np,0)/((na,0 - na) (P/A))

Yp,a= Ausbeute von Produkt P bezogen auf Edukt A (np- np,0)/(na,0 (P/A)) = XaSp,a

S.V.= Reaktorbelastung: Eintretender Volumenstrom/ Reaktorvolumen
eintretender Volumenstrom / Katalysatormasse

np.= Produktleistung: Produzierte Menge an P / Reaktorbetriebszeit

RZA= Raum-Zeit-Ausbeute (np./Vp)

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Wie ist der Fortschreitungsgrad definiert?

Wozu dient der Fortschreitungsgrad bei der Bilanzierung?
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Der Fortschreitungsgrad charakterisiert die Vollständigkeit des Ablaufs einer Reaktion. Er ist immer positiv und gibt eine speziesunabhängige Betrachtungsweise des Reaktionsfortschritts.
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Welche Erhaltungsgrößen spielen in der Reaktionstechnik eine wichtige Rolle?
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Massen-, Atomzahl-, und Energieerhaltung.
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Wie lautet die allgemeine und differentielle Form der Stoffbilanzgleichung?
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Akkumulation = erzwungene Konvektion + Transportprozesse + Reaktion

𝜕𝐶𝐽/ 𝜕𝑡= −div(𝑢 ⃗ 𝐶𝑗) + div(𝐷𝐽𝑒𝑓𝑓grad 𝐶𝑗) + ∑𝜈𝑖𝑗𝑟𝑖


Reaktionstechnik beschäftigt sich vorwiegend mit der Reaktion
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Wozu dient die Ermittlung von Schlüsselkomponenten und -Reaktionen?

Wie lässt sich die Anzahl für ein Reaktionssystem ermitteln?
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Die Schlüsselkomponenten sind zur Bilanzierung und Charakterisierung der Reaktionssysteme notwendig.

Bestimmung der Schlüsselkomponenten = Rang der Koeffizientenmatrix

Daumenregel: Anzahl der Komponenten - Anzahl der Elemente
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Was ist eine extensive Zustandsfunktion?
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extensive Größen sind Zustandsgrößen, die sich mit der Größe des betrachteten Systems ändern.

Beispiele: Enthalpie, Volumen, Stoffmenge
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Welche drei Wege zur Bestimmung der Standardreaktionsenthalpie kennen Sie?
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Ermittlung über:
  • Standardbildungsenergie
  • Verbrennungsenergie
  • Bindungsenergien
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Was sind die Ziele der Reaktionstechnik?
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Richtige Reaktorauswahl und -Auslegung

Quantitative Bewertung des Reaktionsablaufs

Effiziente, sichere, preisgünstige, flexible Reaktionsführung
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Q:
Welche Aspekte eines chemischen Prozesses werden durch die Reaktorauslegung beeinflusst?
A:
Kinetischen Parameter (Temperatur, Adsorption...)


Reaktions-& Transportvorgänge (externer Stofftransport, interne Diffusion...)
Q:
Nach welchen Kriterien wird die Reaktorauswahl beurteilt?

A:
Reaktionstechnisch:
Umsatz, Selektivität, Produktivität, Sicherheit,Ökonomie (Investitions- & Betriebskosten, Gewinn)

Verfahrenstechnisch:
Verfügbarkeit, Flexibilität, Kompatibilität mit Aufarbeitung, Energieverbrauch, Wärmeintegration, Machbarkeit
Q:
Was sind typische Unterschiede zwischen der Reaktionsstufe und anderen verfahrenstechnischen Unit-Operations?

A:
Größere Wärmeeffekte

Signifikantere Änderung der Stoffdaten

Größere Sensitivität bezgl. der Betriebsbedingungen
Q:
Wie sind die vier gängigsten Konzentrationsmaße definiert?    
A:
Molanteil:    ni /n

Massenanteil: mi /m

molare Konzentration: ci = ni /V

massenbezogen: pi = mi /V
Q:
Geben Sie die physikalische Bedeutung und mathematische Definition folgender Symbole wieder: X, S, Y, S.V., np., RZA
A:
Xa= Umsatz von A (na,0 -na)/na,0

Sp,a= Selektivität eines Produktes P bezogen auf Edukt A (np- np,0)/((na,0 - na) (P/A))

Yp,a= Ausbeute von Produkt P bezogen auf Edukt A (np- np,0)/(na,0 (P/A)) = XaSp,a

S.V.= Reaktorbelastung: Eintretender Volumenstrom/ Reaktorvolumen
eintretender Volumenstrom / Katalysatormasse

np.= Produktleistung: Produzierte Menge an P / Reaktorbetriebszeit

RZA= Raum-Zeit-Ausbeute (np./Vp)

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Q:
Wie ist der Fortschreitungsgrad definiert?

Wozu dient der Fortschreitungsgrad bei der Bilanzierung?
A:
Der Fortschreitungsgrad charakterisiert die Vollständigkeit des Ablaufs einer Reaktion. Er ist immer positiv und gibt eine speziesunabhängige Betrachtungsweise des Reaktionsfortschritts.
Q:
Welche Erhaltungsgrößen spielen in der Reaktionstechnik eine wichtige Rolle?
A:
Massen-, Atomzahl-, und Energieerhaltung.
Q:
Wie lautet die allgemeine und differentielle Form der Stoffbilanzgleichung?
A:
Akkumulation = erzwungene Konvektion + Transportprozesse + Reaktion

𝜕𝐶𝐽/ 𝜕𝑡= −div(𝑢 ⃗ 𝐶𝑗) + div(𝐷𝐽𝑒𝑓𝑓grad 𝐶𝑗) + ∑𝜈𝑖𝑗𝑟𝑖


Reaktionstechnik beschäftigt sich vorwiegend mit der Reaktion
Q:
Wozu dient die Ermittlung von Schlüsselkomponenten und -Reaktionen?

Wie lässt sich die Anzahl für ein Reaktionssystem ermitteln?
A:
Die Schlüsselkomponenten sind zur Bilanzierung und Charakterisierung der Reaktionssysteme notwendig.

Bestimmung der Schlüsselkomponenten = Rang der Koeffizientenmatrix

Daumenregel: Anzahl der Komponenten - Anzahl der Elemente
Q:
Was ist eine extensive Zustandsfunktion?
A:
extensive Größen sind Zustandsgrößen, die sich mit der Größe des betrachteten Systems ändern.

Beispiele: Enthalpie, Volumen, Stoffmenge
Q:
Welche drei Wege zur Bestimmung der Standardreaktionsenthalpie kennen Sie?
A:
Ermittlung über:
  • Standardbildungsenergie
  • Verbrennungsenergie
  • Bindungsenergien
Q:
Was sind die Ziele der Reaktionstechnik?
A:
Richtige Reaktorauswahl und -Auslegung

Quantitative Bewertung des Reaktionsablaufs

Effiziente, sichere, preisgünstige, flexible Reaktionsführung
Reaktionstechnin

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