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Vorwort
5
Inhaltsverzeichnis
7
Formelzeichen
13
Einleitung
22
1 Phasengleichgewichte
26
1.1 Flüssigkeit/Gas-Systeme
27
1.1.1 Verhalten reiner Stoffe
27
1.1.2 Verhalten von binären Gemischen
35
1.1.3 Verhalten idealer Gemische
48
1.1.4 Reales Verhalten von Flüssigkeitsgemischen
55
1.2 Flüssigkeit/Flüssigkeit-Systeme
78
1.3 Flüssigkeit/Feststoff-Systeme
83
1.4 Sorptionsgleichgewichte
89
1.4.1 Sorption einer Komponente
89
1.4.2 Phasenänderungs- und Bindungswärme
95
1.4.3 Adsorption von zwei und mehr Komponenten
97
1.4.4 Voraussage von Einkomponenten-Adsorptions-Isothermen
102
1.4.5 Molekülbasierte Voraussage von Adsorptionsisothermen
105
1.4.6 Voraussage von Mehrkomponenten-Adsorptions- Gleichgewichten
109
1.5 Enthalpie-Konzentrations-Diagramm
117
2 Grundlagen der Ein- und Mehrphasenströmung
132
2.1 Einige Gesetze der Einphasenströmung
133
2.1.1 Massenerhaltungssatz und Kontinuitätsgleichung
133
2.1.2 Wirbelfreie Bewegung und Wirbelbewegung
134
2.1.3 Das zähe Fluid
135
2.1.4 Navier-Stokes-, Euler- und Bernoulli-Gleichungen
135
2.1.5 Laminare und turbulente Strömung in Rohren und Öffnungen
138
2.1.6 Das turbulente Strömungsfeld
143
2.1.7 Molekularströmung und Molekulardiffusion
144
2.1.8 Filmströmung an senkrechten Wänden
146
2.2 Gegenstrom von Gas und Flüssigkeit im senkrechten Rohr
149
2.3 Ähnlichkeitstheorie und Kennzahlen, Bedeutung der Kennzahlen
151
2.4 Kennzeichnung von Partikelsystemen
153
2.5 Durchströmte Festbetten
157
2.6 Disperse Systeme im Erdschwerefeld
158
2.6.1 Die Endsteig- oder Endfallgeschwindigkeit
161
einzelner
161
Teilchen
161
2.6.2 Volumenanteile (Fließbetten, Sprüh-, Blasen- und Tropfensäulen)
165
2.7 Erzwungene Großraumströmungen in Rührwerken
170
3 Bilanzierung, Wärme- und Stoffübertragung
184
3.1 Einführung
184
3.2 Bilanzierung
185
3.2.1 Grundlagen
185
3.2.2 Beispiele für Bilanzierungen ohne kinetische Vorgänge
190
3.3 Wärme- und Stoffübertragung
203
3.3.1 Kinetische Ansätze
203
3.3.2 Wärme- und Stoffübergangskoeffizienten
208
3.3.3 Beispiele für Bilanzierungen
225
kinetischen Vorgängen
225
4 Destillation, Rektifikation, Absorption
246
4.1 Destillation
247
4.1.1 Grundlagen
247
4.1.2 Kontinuierliche geschlossene Destillation
256
4.1.3 Diskontinuierliche offene Destillation, Batchdestillation
261
4.2 Rektifikation
265
4.2.1 Grundlagen
266
4.2.2 Kontinuierliche Rektifikation
269
4.2.3 Batchrektifikation
305
4.3 Absorption, Desorption
317
4.3.1 Absorptionsgleichgewicht
318
4.3.2 Physikalische Absorption
320
4.3.3 Chemische Absorption, Chemisorption
326
4.4 Gestaltung und Dimensionierung von Stoffaustauschkolonnen
331
4.4.1 Bodenkolonnen
331
4.4.2 Packungskolonnen
345
5 Extraktion
366
5.1 Phasengleichgewicht
367
5.1.1 Wahl des Extraktionsmittels
370
5.2 Thermodynamische Berechnung der Extraktion
371
5.2.1 Einstufige Extraktion
372
5.2.2 Vielstufige Kreuzstrom-Extraktion
374
5.2.3 Vielstufige Gegenstrom-Extraktion
375
5.3 Bauformen von Extraktionsapparaten
379
5.3.1 Apparate für die Solventextraktion
379
5.3.2 Wahl der dispersen Phase
384
5.3.3 Phasenscheider
385
5.4 Dimensionierung von Flüssig/flüssig-Extraktoren
389
5.4.1 Fluiddynamische Auslegung
389
5.4.2 Stoffübergang in Extraktraktionsapparaten
397
6 Verdampfen und Kondensieren
406
6.1 Verdampferbauarten
407
6.2 Vielstufenverdampfung
412
6.3 Kondensatorbauarten
420
6.4 Auslegung von Verdampfern und Kondensatoren
422
6.5 Brüdenverdichtung
429
6.6 Verdampfungsverfahren
430
7 Kristallisation
434
7.1 Grundlagen und Gleichgewichte
434
7.1.1 Grundlagen
435
7.1.2 Gleichgewichte
438
7.2 Kristallisationsverfahren und -apparate
439
7.2.1 Kühlungskristallisation
440
7.2.2 Verdampfungskristallisation
441
7.2.3 Vakuumkristallisation
442
7.2.4 Verdrängungs- und Reaktionskristallisation
443
7.2.5 Kristallisationsapparate
444
7.3 Bilanzen
455
7.3.1 Stoffbilanz des kontinuierlich betriebenen Kristallisators
455
7.3.2 Stoffbilanz des Batch-Kristallisators
460
7.3.3 Energiebilanz des kontinuierlich betriebenen Kristallisators
463
7.3.4 Anzahlbilanz
465
7.4 Kristallisationskinetik
469
7.4.1 Keimbildung und metastabiler Bereich
469
7.4.2 Kristallwachstum
479
7.4.3 Aggregation und Agglomeration
486
7.4.4 Keimbildung und -Wachstum in MSMPR-Kristallisatoren
495
7.5 Auslegung von Kristallisatoren
497
8 Adsorption
504
8.1 Technische Adsorbentien
504
8.2 Adsorptionsapparate
508
8.3 Sorptionsgleichgewichte
514
8.4 Ein- und mehrstufige Adsorber
515
8.4.1 Die einstufige Apparatur
515
8.4.2 Die Kreuzstromschaltung
516
8.4.3 Die Gegenstromschaltung
518
8.5 Adsorptionskinetik
520
8.5.1 Vereinfachte Lösungen für das Festbett
525
8.5.2 Vereinfachte Lösung für das Einzelpartikel
530
8.5.3 Kinetische Transportkoeffizienten
533
8.5.4 Der adiabate Festbettadsorber
539
8.6 Regenerieren der Adsorbentien
545
8.7 Adsorptionsverfahren
548
9 Trocknung
554
9.1 Bauarten von Trocknern
555
9.2 Trocknungsgüter und Trocknungsmittel
560
9.2.1 Trocknungsgüter
560
9.2.2 Trocknungsmittel
565
9.2.3 Trocknen durch Strahlung
565
9.3 Die einstufige Apparatur im Enthalpie-Beladungs- Diagramm
566
9.4 Bilanzen einer mehrstufigen Apparatur
572
9.5 Strömungs- und wärmetechnische Auslegung
574
9.6 Trocknungsverlauf
575
9.6.1 I. Trocknungsabschnitt
576
9.6.2 Der Knickpunkt
579
9.6.3 II. Trocknungsabschnitt
580
9.7 Einige Trocknungsverfahren
585
10 Konzeptuelle Prozessentwicklung
590
10.1 Prozesse zur Zerlegung binärer Stoffgemische
592
10.2 Prozesse zur Zerlegung zeotroper Mehrkomponentengemische
599
10.2.1 Basisprozesse zur Zerlegung ternärer Gemische
600
10.2.2 Prozesse mit Seitenkolonnen
604
10.2.3 Thermische Kopplung
610
10.3 Prozesse zur Zerlegung azeotroper Gemische
614
10.3.1 Prozesse zur Zerlegung von Heteroazeotropen
614
10.3.2 Druckwechselrektifikation
616
10.3.3 Zerlegung azeotroper Gemische unter Verwendung eines Entrainers
618
10.4 Hybridprozesse zur Zerlegung azeotroper Gemische
623
10.5 Reaktivrektifikation
631
Literaturverzeichnis
634
Kapitel 1
634
Kapitel 2
637
Kapitel 3
639
Kapitel 4
641
Kapitel 5
644
Kapitel 6
646
Kapitel 7
648
Kapitel 8
651
Kapitel 9
653
Kapitel 10
654
Sachverzeichnis
656
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