Das Labor verfügt über folgende Ausstattung/Versuchsanlagen:

  • Apparatur zur Gasadsorption
  • Rührkesselreaktor mit angeschlossener Rektifikation-Anlage
  • Strömungsrohre, Rührkesselkaskade
  • Hochdruckreaktor
  • Rührkessel
  • Apparatur zur Gasadsorption

    Die Effektivität von katalytischen Reaktionen hängt stark von der Ober-
    flächenstruktur und Porencharakteristika der Feststoffe ab. Die neue Anlage (Quantachrome, NOVA 2200e) ermöglicht die Messung von Adsorptions-isothermen poröser  Feststoffe. Unter Vakuum, in defi-
    niertem Temperaturmilieu (Flüssigstickstoff), mit integrierter Vorbe-
    reitungsstation und unter Einsatz verschiedener Messgase können z.B. Oberflächenparameter oder Porengrößen bestimmt werden. Die zu-
    gehörige Software (NovaWin) ermöglicht zudem alle üblichen Dar-
    stellungs- oder Berechnungsarten, zum Beispiel die Berechnung von spezifischen Oberflächen von Kata- lysatoren nach Brunauer Emmett und Teller (BET).

  • Rührkesselreaktor

    Beispielhaft werden im Masterstudiengang Technische Biochemie in Anlehnung an die Biodieselgewinnung Rapsölethylester im Labor-
    maßstab hergestellt. Die Reaktion kann gut über eine DC verfolgt werden, und nach Abtrennung des überschüssigen Ethanols und der Phasentrennung wird eine Massenbilanz durchgeführt. Insgesamt werden zusätzlich zu den reaktionstechnischen Betrachtungen die Vorteile vor allem aber auch die Nachteile dieser Energiegewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen diskutiert. Prinzipiell kann der Re-
    aktor auch im Rahmen anderer Versuche und Projekte eingesetzt werden. Die Umsetzung der Reaktionsstoffe kann für wässrige Systeme auch durch Messung der Leitfähigkeit verfolgt werden, wobei der Reaktor thermostatisiert werden kann und Druck und Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen werden können. Der Reaktor besitzt ein Volumen von 3 Litern und ist bis 15 bar ausgelegt. Reaktionsmischungen können durch einen  direkten Anschluss in eine Kolonne mit einstellbarem Rücklaufverhältnis ge-
    leitet werden, die die Trennung der entstandenen Komponenten ermöglicht.

  • Strömungsrohre, Rührkesselkaskade

    Strömungs- und Mischungsverhältnisse in Rohrreaktoren, Leitungen oder Kesseln spielen eine große Rolle in der chemischen Industrie. Um die auftretenden Effekte ein-
    schätzen zu können und die Konzentrationsverläufe an Reaktorausgängen berechnen zu können, wird das Ver-
    weilzeitverhalten in Strömungsrohren und einer Rühr-
    kesselkaskade über die Leitfähigkeit für verschiedene Strömungsverhältnisse und Rührereinstellungen be-
    stimmt. Die Leitfähigkeiten werden dabei in Abhängigkeit von der Zeit automatisch erfasst. Die experimentellen Ergebnisse werden als Verweilzeitdichtefunktion und Verweilzeitsummenfunktion dargestellt und zusätzlich mit dem Kaskadenmodell auf Basis der eingestellten Ver-
    suchsparameter rechnerisch simuliert.

  • Hochdruckreaktor

    Nicht jede chemische Reaktion läuft bei Umgebungsbedingungen optimal ab. Viele Umsetzungen werden unter erhöhtem Druck und Einsatz von Katalysatoren erst möglich oder effektiver. In einem Hochdruckglasauto-
    klav (Büchi Miniclav) können unter hohem Druck verschiedene Gase eingeleitet werden, und der Reaktionsverlauf kann mit Hilfe von Tempe-
    ratur-  und Druckmessungen dokumentiert werden. Im Praktikum Reak-
    tionstechnik des Studienganges Chemie- und Umwelttechnik wird mit Wasserstoff die Hydrierung von Squalen in Cyclohexan mit einem Kata-
    lysator durchgeführt. Der Reaktionsverlauf der mehrphasigen Reaktion wird über die Druckabnahme verfolgt und diskutiert. Der Umsatz kann aus der Druckabnahme berechnet werden und mit Ergebnissen aus Messungen der Jodzahl verglichen werden.

  • Rührkessel

    Um nicht isotherme Reaktionen in ihren Konzen-
    trationsverläufen rechnerisch beschreiben zu können, müssen die Temperaturabhängigkeiten der Geschwindigkeitskonstanten erfasst wer-
    den. Die Beschreibung der Temperaturabhän-
    gigkeit der Geschwindigkeitskonstanten ist mit der Arrhenius-Geichung oder mit der Eyring-Gleichung möglich. Die hierfür notwendigen Parameter (präexponentieller Faktor und Akti-
    vierungsenergie bei der Arrhenius-Gleichung bzw. die  Enthalpieänderung und Entropie-
    änderung zum Übergangszustand bei der Eyring-Gleichung) müssen experimentell er-
    mittelt werden. Hierfür stehen verschiedene Rührkesselreaktoren zur Verfügung. In einem adiabatisch absatzweise betriebenen  Rühr-
    kesselreaktor wird für die mit Eisen katalysierte Zersetzung von Wasserstoffperoxid die Akti-
    vierungsenergie bestimmt, während mit mehre- ren Reaktionen bei unterschiedlichen Tempe-
    raturen in einem isotherm absatzweise betriebe-
    nen Rührkesselreaktor die Parameter für die Arrhenius- und Eyring-Gleichung für eine Ver-
    seifungsreaktion bestimmt werden. Die Konzen-
    trationsänderungen in den Reaktoren werden jeweils über Leitfähigkeitsmessungen verfolgt, die direkt während der Reaktionszeit über ein Messdatenerfassungssystem aufgenommen werden. Mit den gewonnenen reaktionskine-
    tischen Daten können dann die Konzentrations-
    verläufe in Abhängigkeit von der Zeit in den Reaktoren simuliert werden.