Chemiereaktoren

Jens Hagen

Grundlagen, Auslegung und Simulation

Zum unverzichtbaren Leitfaden für Praxis und Lehre hat sich Jens Hagens Buch „Chemiereaktoren. Grundlagen, Auslegung und Simulation“ entwickelt, in dem der Autor chemische Prozesse bzw. die Reaktionstechnik als Grundlagen für den optimalen technischen und wirtschaftlichen Betrieb in der Industrie erklärt.

Das Simulieren und Modellieren von Chemiereaktionen hat nicht nur in der chemischen Industrie eine große Bedeutung, sondern auch in Forschung und Lehre. Mit seinem Buch hat der renommierte Chemieingenieur Jens Hagen ein umfangreiches Lehr-, Praxis- und Nachschlagewerk verfasst, das in der neuen überarbeiteten Version bereits in die zweite Auflage geht. Hagen bereitet nicht nur verständlich und konzise die Grundlagen der Reaktionstechnik auf, sondern er erörtert auch alle erforderlichen Auslegungsgleichungen auf Basis der Stoff-, Wärme- und Impulsbilanz unter Berücksichtigung von Stöchiometrie und Kinetik der Reaktionen. Ein großer Vorteil des Buches ist die praxisnahe Orientierung, die das Prinzip des „Learning by Doing“ verfolgt. So gibt es Rechen- und Simulationsbeispiele mit kommentierten Lösungen, die einen einfachen Einstieg in die Modellierung und Simulation von Chemiereaktionen im Selbststudium möglich machen. Komplexere Aufgaben werden mittels des Softwarepakets POLYMATH angegangen, sodass numerische Problemlösungen mit geringstmöglichem Aufwand und leicht nachvollziehbar gefunden werden können. Für die neue Ausgabe wurde das Buch um die Lösung von Differenzialgleichungen zweiter Ordnung und von partiellen Differenzialgleichungen erweitert. Zudem wurden viele neue Beispiele und Simulationen aufgenommen, die reale Probleme in der Reaktionstechnik widerspiegeln. Mit der überzeugenden Neuauflage hat Hagen seinem einzigartigen Buch weiterhin die Alleinstellung auf dem deutschen Buchmarkt gesichert.

Jens Hagen
Chemiereaktoren
Grundlagen, Auslegung und Simulation

2017, 2. Auflage, 464 Seiten, mit 136 Abbildungen und 23 Tabellen. Gebunden.

ISBN: 978-3-527-34238-9 / Wiley-VCH, Weinheim, 119 €

in Kürze

Vorwort
Formelzeichen und Abkürzungen

EINFÜHRUNG
Die Aufgaben der Chemischen Reaktionstechnik
Wirtschaftliche Prozessführung

CHEMIEREAKTOREN IM ÜBERBLICK
Betriebsweise und Grundtypen von Chemiereaktoren
Beurteilungsgrößen für Chemiereaktoren

PHYSIKALISCH-CHEMISCHE ASPEKTE DER REAKTIONSTECHNIK
Umsatz und Stöchiometrie
Reaktionskinetische Gleichungen
Aufstellen der Stoffbilanz
Aufstellen der Wärmebilanz

GRUNDLAGEN DER REAKTORMODELLIERUNG UND -SIMULATION
Mathematische Modelle
Simulation
Lösung von Differenzialgleichungen zweiter Ordnung
Lösung von partiellen Differenzialgleichungen

IDEALE, ISOTHERM BETRIEBENE REAKTOREN
Der diskontinuierlich betriebene Rührkessel
Der kontinuierlich betriebene Rührkessel
Das Strömungsrohr
Der laminar durchströmte Rohrreaktor
Reaktoren mit Kreislaufführung
Halbkontinuierlich betriebene Reaktoren
Reaktorkombinationen
Leistungsvergleich der Idealreaktoren

MESSUNG UND AUSWERTUNG KINETISCHER DATEN FÜR DEN REAKTORBETRIEB
Rückvermischungseffekt bei einfachen Reaktionen
Reaktordesign für komplexe Reaktionen
Laborreaktoren für kinetische Untersuchungen
Analyse kinetischer Daten mittels Regression

NICHTIDEALE REAKTOREN UND REAKTORMODELLE
Verweilzeitspektrum
Verweilzeitsummenfunktion und mittlere Verweilzeit
Experimentelle Ermittlung der Verweilzeitkurven
Verweilzeitverteilung und Umsatz in Realreaktoren
Modellierung und Simulation von Realreaktoren
Modellbetrachtungen
Einfluss der Vermischung auf den Umsatz

REAKTORAUSLEGUNG UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DES WÄRMETRANSPORTS
Lenkung des Temperaturverlaufs in Reaktoren
Wärmeumsatz in Reaktoren
Wärmetechnische Auslegung von Chemiereaktoren
Reaktorvergleich für nichtisotherme Reaktionen

DER EINFLUSS DES STOFFÜBERGANGS AUF DEN REAKTORBETRIEB
Fluid-Fluid-Reaktionen
Heterogen katalysierte Reaktionen
Druckverlust in Festbettreaktoren
Reaktionen zwischen Gas, Flüssigkeit und Feststoff
Modellierung und Simulation eines Rieselbettreaktors

TECHNISCHE REAKTIONSFÜHRUNG
Auswahlkriterien für Chemiereaktoren
Reaktoren für homogene Reaktionen
Reaktoren für heterogene Reaktionen
Spezielle Reaktoren: Membranreaktoren, mikrostrukturierte Reaktoren, Monolith-Reaktoren

SCALE-UP VON CHEMIEREAKTOREN
Problematik der Maßstabsübertragung
Stofftransport bei Mehrphasenprozessen
Vermischung in Reaktoren
Scale-up eines Technikumsreaktors

Anhang: Kurzanleitung für POLYMATH

Stichwortverzeichnis

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Jens Hagen

Jens Hagen führt Weiterbildungsseminare für die berufliche Praxis im Bereich der technischen Chemie und Katalyse durch. Er schloss sein Erststudium als Chemieingenieur in Essen ab und studierte im Anschluss an der RWTH Aachen Chemie. Dort promovierte er 1975 auf dem Gebiet der Katalyse und Hochdrucksynthese. Nach einer Industrietätigkeit bei Henkel KGaA in Düsseldorf wurde er 1979 als Professor für das Lehrgebiet Technische Chemie an die Hochschule Mannheim berufen, an der er bis zu seiner Pensionierung tätig war und im Bereich der chemischen Reaktionstechnik und technischen Katalyse lehrte und forschte. Zusätzlich leitete Jens Hagen das Steinbeis-Transferzentrum Verfahrenstechnik, Bio- und Umwelttechnik.

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