Glossar der Prozessindustrie

Die katalytische Abgasreinigung ist ein Verfahren, das in der Industrie eingesetzt wird, um Schadstoffe in Abgasen durch chemische Reaktionen an einem Katalysator zu reduzieren. Dabei werden schädliche Substanzen wie Stickoxide (NOₓ), Kohlenmonoxid (CO), flüchtige organische Verbindungen (VOCs) und Partikel in unschädlichere Verbindungen wie Stickstoff (N₂), Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O) umgewandelt. Der Katalysator ist eine Oberfläche, auf der chemische Reaktionen erleichtert werden, ohne dass der Katalysator selbst verbraucht wird. Typischerweise bestehen die Katalysatoren zur Abgasreinigung aus Edelmetallen wie Platin, Palladium oder Rhodium, die auf einem Trägermaterial (z. B. Keramik) aufgebracht sind. Einsatzbereiche Kraftwerke: Reinigung von Rauchgasen aus der Verbrennung fossiler

Die katalytische Aktivität beschreibt die Fähigkeit eines Katalysators, eine chemische Reaktion zu beschleunigen, indem er die Reaktionsgeschwindigkeit gegenüber der unkatalysierten Reaktion unter sonst gleichen Prozessbedingungen erhöht. Die Aktivität ist ein zentrales Maß für die Effektivität eines Katalysators und spielt eine entscheidende Rolle bei der Auswahl und Optimierung von Katalysatoren für industrielle Anwendungen. Es existieren verschiedene Methoden, um die katalytische Aktivität zu quantifizieren und unterschiedliche Katalysatoren zu vergleichen. Grundlegende Konzepte Die Aktivität eines Katalysators wird oft als Reaktionsgeschwindigkeit angegeben, die entweder auf das Volumen des Reaktors, die Katalysatormasse oder die spezifische Oberfläche des Katalysators bezogen wird. Diese spezifischen Maße erlauben eine

Aktivkohle ist ein hochporöser Kohlenstoff mit einer außergewöhnlich großen inneren Oberfläche, die durch ein weit verzweigtes Netzwerk aus Mikro-, Meso- und Makroporen entsteht. Diese Porenstruktur ermöglicht eine besonders hohe Adsorptionskapazität für Gase, Dämpfe und gelöste Stoffe. Die Herstellung von Aktivkohle aus nicht-porösen, kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien wird als Aktivierung bezeichnet. In diesem Prozess werden Rohstoffe wie Holz, Steinkohle oder Kokosnussschalen durch die Behandlung mit Wasserdampf oder Kohlendioxid bei hohen Temperaturen von 700–900 °C aktiviert. Dabei werden unerwünschte Bestandteile wie Teer oder flüchtige Substanzen entfernt und Poren mit unterschiedlichen Größen im Kohlenstoff erzeugt. Die Struktur des verbleibenden Kohlenstoffgerüstes wird maßgeblich vom gewählten Ausgangsmaterial

Ein Batch-Reaktor ist ein geschlossener Reaktionstyp, der zur Durchführung chemischer oder biochemischer Reaktionen verwendet wird. Dabei werden alle Reaktanten (Edukte) zu Beginn der Reaktion in den Reaktor gegeben, und es erfolgt keine kontinuierliche Zufuhr oder Abfuhr von Stoffen während der Reaktion. Der Prozess wird so lange durchgeführt, bis die gewünschte Umwandlung erreicht ist.

Ein Co-Katalysator ist eine Substanz, die zusammen mit dem Hauptkatalysator in einer chemischen Reaktion verwendet wird, um dessen Aktivität, Selektivität oder Stabilität zu verbessern. Co-Katalysatoren sind keine eigenständigen Katalysatoren, da sie allein die Reaktion nicht signifikant beschleunigen können, aber sie unterstützen und optimieren die Funktion des Hauptkatalysators.

Die Dampfreformierung (auch als Steam-Reforming bezeichnet) ist ein industrielles Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff (H₂) aus kohlenwasserstoffhaltigen Verbindungen, wie Methan (CH₄) oder anderen fossilen Brennstoffen. Es handelt sich um einen chemischen Prozess, bei dem diese Verbindungen unter Zugabe von Wasserdampf bei hohen Temperaturen und unter Einsatz eines Katalysators in Wasserstoff und Kohlenmonoxid (CO) umgewandelt werden.

Deaktivierung Die Deaktivierung von Katalysatoren ist ein zentraler Aspekt bei der Entwicklung und Optimierung chemischer Prozesse. Sie beschreibt die irreversible oder reversible Verringerung der katalytischen Aktivität und Selektivität im Laufe der Zeit. Die Ursachen für die Deaktivierung sind vielfältig und hängen stark von den Prozessbedingungen sowie den eingesetzten Materialien ab. Zu den wichtigsten Mechanismen gehören Vergiftung, Verkokung, Sinterung und mechanische Prozesse. Vergiftung Vergiftung tritt auf, wenn bestimmte Substanzen, sogenannte Gifte, die aktiven Zentren des Katalysators blockieren. Diese Substanzen binden irreversibel oder stark an den aktiven Oberflächen, wodurch diese für die eigentlichen Reaktanten unzugänglich werden. Typische Gifte sind Schwefelverbindungen, Halogene, Phosphor

Ein Edelmetall, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru), Iridium (Ir), Silber (Ag) und Gold (Au) sind Metalle, welche chemisch besonders stabil sind und unter normalen Bedingungen nicht mit Ihrer Umgebung reagieren. Sie sind in der Regel beständig gegenüber Oxidation und Korrosion, selbst in Kontakt mit den meisten Säuren. Edelmetalle besitzen oft eine hohe Affinität für Adsorption von Reaktanten auf ihrer Oberfläche, was Reaktionen erleichtert, indem sie Übergangszustände stabilisieren und die Aktivierungsenergie senken, weshalb sie häufig in der Katalyse zu finden sind. Als bekanntestes Beispiel ist der 3-Wegekatalysator in Automobilen zu nennen. Dabei reduzieren Platin, Palladium und Rhodium

Ein Festbettreaktor ist ein chemischer Reaktor, in dem die Katalysator- oder Reaktionsmasse in einer festen Phase (als „Festbett“) vorliegt, während die Reaktanten in einer flüssigen oder gasförmigen Phase durch das Bett strömen. Dieser Reaktortyp wird häufig in der chemischen Industrie eingesetzt, insbesondere in katalytischen Prozessen, wie der Ammoniaksynthese, der Hydrierung oder der Oxidation.

Die Katalyseforschung will chemische Reaktionen effizienter gestalten; das „Geheimnis“ ist die Senkung der Aktivierungsenergie durch katalytisch aktive Atome an der Oberfläche. Sie arbeitet interdisziplinär (ein besseres Wort wäre syndisziplinär, wie zusammenarbeiten) mit Chemikern und Maschinenbauern. Ohne den riesigen Haber-Bosch-Prozeß zur Düngerproduktion wäre z.B. die Welternährung nicht möglich. Der Chemiker erfindet besonders aktive Zentren an Oberflächen von Metallen, Oxiden, nano-Materialien, MOFs, … nutzt dafür die chemische Präparation, Mikrorektoren und Analytik. Computergestützte Modellierung und maschinelles Lernen werden eingesetzt, um die Katalysatorentwicklung zu beschleunigen. Der Maschinenbauer setzt diese Kenntnisse in einen Reaktor um, der technisch und kommerziell funktioniert.

Katalysatoren “leben” von den aktiven Zentren auf der Oberfläche; das können winzige Platin-Partikel, Säurezentren, Eisen-Kristalloberflächen, flüssige Vanadiumoxid-Inseln, feinstverteiltes Nickel-Metall, usw. sein. An denen geschehen die beschleunigten Reaktionen. Stehen diese nicht mehr dem Gas zur Verfügung, so funktioniert der Katalysator nicht mehr. Typische Gifte für aktive Zentren sind Sulphate, Staub, Siloxane (Verglasung), Chlor, Phosphor, Ruß, … Die Gasreinheit des feed-Gases ist also entscheidend, dafür gibt es die Feinreinigungen. In der Schadensanalyse wird die Vergiftung erkannt und bei reversiblen Deaktivierungen kann eine Regeneration lohnend sein.

Halogenierte Kohlenwasserstoffe inkl. Chlorwasserstoffe (CKW), Fluorkohlen-wasserstoffe (FKW), oder Chlorfluorkohlenwasserstoffe (CFKW oder FCKW)) sind synthetische organische Verbindungen, die in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt wurden und werden. FCKW bestehen aus Kohlenstoff, Chlor, Fluor und Wasserstoff und waren lange Zeit als Kältemittel, Treibgase in Spraydosen sowie als Lösungsmittel verbreitet. Aufgrund ihrer hohen chemischen Stabilität gelangen sie ungehindert in die Stratosphäre, wo sie durch UV-Strahlung in reaktive Chlorradikale zerfallen. Diese Katalysatoren tragen erheblich zur Zerstörung der Ozonschicht bei, was Mitte der 1980er Jahre zum internationalen Verbot der FCKW durch das Montrealer Protokoll führte. FKW enthalten kein Chlor und wurden als Ersatzstoffe für FCKW entwickelt.

Unsere Kunden brauchen Lösungen, oft ist das ein Bouquet aus Einzelleistungen. C&CS ist Komplettanbieter industrielle Katalyse und und kann integrierte Leistungen anbieten aus:– Expertise (Gutachten, Beratung, Berechnung, Labore),– Lieferung geeigneter Materialien,(Katalysatoren, Adsorbentien, Spezialitäten)– Handhabung im Reaktor und Anlage (Füllen, Entleeren, Regenerieren, Recyclen, Entsorgen).Hybride Service-Bündel (hySB) sind die Antwort auf komplexe, anspruchsvolle Fragestellungen zur Katalyse und bringen dem Kunden einen hohen Nutzen.

Ein Inhibitor ist eine Substanz, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion verringert oder sie vollständig stoppt, ohne dabei dauerhaft verbraucht zu werden. Inhibitoren finden in einer Vielzahl von chemischen, biologischen und industriellen Prozessen Anwendung, insbesondere zur Kontrolle unerwünschter Reaktionen.

Ein Katalysatorträger ist ein Materialmit einer großen spezifischen Oberfläche auf dem katalytisch aktive Metallpartikel fixiert werden. Die Aktivität heterogener Katalysatoren wird maßgeblich durch die Zugänglichkeit der aktiven Metalle auf dem Trägermaterial bestimmt. Der Träger kann dabei entweder inert bleiben oder aktiv an den katalytischen Reaktionen teilnehmen. Typische Materialien für Katalysatorträger sind verschiedene Formen von Aktivkohle, Aluminiumoxid und Siliciumdioxid. Zur Herstellung von geträgerten Katalysatoren kommen vor allem zwei Methoden zum Einsatz. Bei der Imprägnierungsmethode wird eine Suspension des festen Trägermaterials mit einer Präkursor -Lösung behandelt. Das resultierende Material wird anschließend beispielsweise mittels einer Calcinierung aktiviert, die den Präkursor (oft ein Metallsalz) in einen

Katalytisch aktive Zentren sind pure Oberflächenchemie: Atome, Ionen, Atomanhäufungen, adsorbierte Moleküle, chemisorbierte Gruppen, Kristalloberflächen … auf Trägermaterialien. Es sind die Stellen eines Katalysators, an denen chemische Reaktionen stattfinden. Diese Zentren sind entscheidend für die Aktivität & Selektivität, da sie die Reaktanten anziehen, aktivieren und die Umwandlung in Produkte erleichtern. Wichtige Zentren sind Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh), die häufig in der katalytischen Konversion von Kohlenwasserstoffen verwendet werden. Andere bekannte Zentren sind Titanoxid (TiO₂), Zinkoxid (ZnO), Eisenoxid (FeOx), nano-Cu, … In der homogenen Katalyse, also wo Reaktanden und Katalysator flüssig und gelöst sind, nutzt man besondere Molekülformen von z.B.

Katalysatoren sind unverzichtbar für die industrielle Hydrierung von Fetten, da sie die Reaktion effizienter, kontrollierbarer und wirtschaftlicher machen, indem sie die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich erhöhen und eine selektive Umwandlung ermöglichen. Die Hydrierung von Fetten ist ein chemischer Prozess, bei dem ungesättigte Fettsäuren (die Doppelbindungen in ihren Kohlenstoffketten enthalten) mit Wasserstoff, in Gegenwart eines Katalysators, zu gesättigten Fettsäuren umgesetzt werden. Bedeutung des Prozesses Haltbarkeit erhöhen: Ungesättigte Fettsäuren sind anfälliger für Oxidation, was zu einem ranzigen Geschmack führen kann. Die Hydrierung erhöht die Stabilität. Konsistenz anpassen: Durch die Hydrierung werden Fette fester, was für Produkte wie Margarine oder Backfette erwünscht ist. Textur verbessern:

Die Koksbildung, auch als Verkokung bezeichnet, ist ein häufiges Problem in der Katalyse, insbesondere bei Prozessen, die Kohlenwasserstoffe oder Kohlenstoffoxide verarbeiten. Sie beschreibt die Bildung kohlenstoffhaltiger Rückstände, die sich auf der Oberfläche von Katalysatoren ablagern und deren aktive Zentren blockieren können. Diese Ablagerungen – häufig als Koks bezeichnet – können bis zu 20% des Katalysatorgewichts ausmachen und führen zu einer signifikanten Deaktivierung, entweder durch physische Blockierung der aktiven Zentren oder durch Verstopfung der Poren. Mechanismen der Koksbildung Die Mechanismen der Koksbildung variieren je nach Katalysatortyp (Metall-, Oxid- oder Sulfidkatalysatoren) und den jeweiligen Reaktionsbedingungen. Auf metallischen Katalysatoren, wie Nickel (Ni), entstehen

Das Kontaktverfahren ist das wichtigste industrielle Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure und zählt zu den wichtigsten industriellen Prozessen der anorganischen Chemie. Es beruht auf der katalytischen Oxidation von Schwefeldioxid (SO₂) zu Schwefeltrioxid (SO₃) in Gegenwart eines C&CS #1394 Platinkatalysators für SO2-Oxidation. Der Katalysator wird üblicherweise in Monolithform mit innovativer Washcoat-Technologie eingesetzt. Zunächst wird Schwefeldioxid durch das Verbrennen von Schwefel oder sulfidischen Erzen erzeugt. In mehreren Reaktionsstufen wird das Gas anschließend über den C&CS #1394 – Platinkatalysator geleitet, wobei es zu Schwefeltrioxid oxidiert. Dieses reagiert anschließend mit konzentrierter Schwefelsäure zu Oleum, das durch Verdünnung mit Wasser die gewünschte Schwefelsäurekonzentration ergibt. Durch

Molekularsiebe gehören zur Gruppe der Zeolithe. Diese aus Aluminiumsilikaten bestehenden Materialien dienen dazu, Moleküle nach ihrer Größe oder Form zu trennen. Der Begriff „Molekularsieb“ leitet sich von der Fähigkeit dieser Materialien ab, Moleküle basierend auf ihrer molekularen Dimension auszusieben. Ein wesentliches Merkmal von Molekularsieben ist ihre definierte Porengröße, die typischerweise im Bereich von 3 bis 10 Å (0.3 bis 1 nm) liegt. Diese Porengröße bestimmt, welche Moleküle adsorbiert oder ausgeschlossen werden, was sie zu einer idealen Wahl für die selektive Trennung von Gasen und Flüssigkeiten macht. Die Molekularsiebe werden in Typ A und Typ X unterteilt, wobei sie sich hauptsächlich

Die katalytische Nachverbrennung ist ein modernes Verfahren zur Reinigung industrieller Abluft unter Einsatz eines edelmetallhaltigen Katalysators. Dieses Verfahren wird verwendet, um schädliche organische Verbindungen (VOCs) und andere Schadstoffe, insbesondere CO, aus Abluftströmen zu entfernen, bevor diese in die Umwelt freigesetzt werden und die Luftqualität negativ beeinflussen. Die KNV basiert auf einer chemischen Reaktion, bei der Schadstoffe mithilfe eines Katalysators bei relativ niedrigen Temperaturen oxidiert werden. Durch die Katalyse wird die Aktivierungsenergie der Reaktion gesenkt, sodass bereits bei Temperaturen zwischen 250 °C und 400 °C ein hoher Umsatz erzielt wird. Dabei werden die Schadstoffe in zwei für die Umwelt unbedenkliche Substanzen,

Nanopartikel sind Partikel im Größenbereich von 1–100 nm, die aus wenigen Atomen oder Molekülen bestehen. Sie zeichnen sich durch ihre veränderten physikalischen und chemischen Eigenschaften aus, die sich deutlich von denen makroskopischer Materialien unterscheiden. In der Katalyse werden Nanopartikel häufig aus Edelmetallen wie Platin, Palladium, Gold oder Ruthenium hergestellt und auf Trägermaterialien wie Oxiden, Kohlenstoffen oder Zeolithen verteilt. Ein wesentlicher Vorteil von Nanopartikeln liegt in ihrem hohen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis (A/V-Verhältnis), das mit abnehmender Partikelgröße stark zunimmt. Da heterogene katalytische Reaktionen an der Oberfläche eines Katalysators stattfinden, ermöglichen kleinere Partikel eine effizientere Nutzung teurer Edelmetalle. Dies führt zu gleichbleibender oder sogar gesteigerter

Oleum, auch als rauchende Schwefelsäure bezeichnet, ist eine hochkonzentrierte Lösung von Schwefelsäure, die Schwefeltrioxid (SO₃) enthält. Die Herstellung erfolgt im Kontaktverfahren, wobei Schwefeldioxid (SO2) katalytisch zu Schwefeltrioxid (SO3) oxidiert wird. In solchen Anlagen kann dieser Prozess unter Einsatz des C&CS #1394 – Platinkatalysators für SO₂-Oxidation durchgeführt werden. Das erzeugte SO₃ wird anschließend in konzentrierter Schwefelsäure absorbiert, wodurch Oleum entsteht. Aufgrund seines hohen SO₃-Gehalts zeigt Oleum ein stark hygroskopisches und korrosives Verhalten, was besondere Anforderungen an Apparatewerkstoffe, Prozessführung und Sicherheitsmaßnahmen stellt. Oleum dient als Zwischenprodukt in der Schwefelsäurechemie und ist Ausgangsstoff für zahlreiche industrielle Anwendungen. Schwefelsäureherstellung Die Konzentration und Reinheit von

Ein Promotor ist eine Substanz, die die Aktivität eines Katalysators verbessert, ohne selbst katalytisch aktiv zu sein. Promotoren wirken unterstützend, indem sie die Effizienz oder Selektivität einer chemischen Reaktion erhöhen. Sie sind ein wichtiger Bestandteil vieler industrieller Prozesse, bei denen Katalysatoren eingesetzt werden. Funktion eines Promotors

Selektivität beschreibt die Fähigkeit einer chemischen Reaktion, bevorzugt ein bestimmtes Produkt (Wertprodukt) zu bilden, während die Entstehung unerwünschter Nebenprodukte minimiert wird. Dabei unterscheidet man Nebenprodukte von Kopplungsprodukten, die in bestimmten Fällen erwünscht sein können. Die Selektivität wird häufig in Prozent angegeben und stellt den Anteil des gewünschten Produkts im Verhältnis zur Gesamtheit aller gebildeten Produkte dar. Eine hohe Selektivität ist insbesondere in der chemischen Industrie entscheidend, da sie eine effizientere Nutzung von Rohstoffen, geringere Abfallmengen und damit niedrigere Produktionskosten ermöglicht. Ein Beispiel für die Bildung von Nebenprodukten ist die Herstellung von Chlorbenzol, das katalytisch durch die Reaktion von Benzol mit

Silica Gel, auch Kieselgel genannt, ist ein amorphes, poröses Siliciumdioxid (SiO₂) mit hoher spezifischer Oberfläche von typischerweise 600 – 800 m²/g. Es wird durch Polykondensation von Natriumsilikat und anschließende Alterung, Waschen und Trocknung hergestellt. Aufgrund seiner Adsorptionseigenschaften dient Silica Gel als Trockenmittel, Trägerstoff oder Chromatographie-Material in chemischen Prozessen. Die Adsorption erfolgt physikalisch über Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen, ohne strukturelle Veränderung des Materials. Silica Gel ist thermisch regenerierbar und chemisch inert gegenüber den meisten organischen und anorganischen Verbindungen. In der chemischen Industrie findet es Anwendung bei der Aufreinigung von Reaktionsgemischen, der Stabilisierung feuchtigkeitsempfindlicher Substanzen sowie in katalytischen Systemen als Supportmaterial. Die Porenstruktur

Sinterung beschreibt den Verlust der katalytisch aktiven Oberfläche eines Katalysators infolge struktureller Modifikationen. Dies ist ein thermisch aktivierter Prozess, der physikalischer Natur ist und sowohl bei geträgerten (engl. supported) als auch bei ungeträgerten Katalysatoren auftreten kann. Die Sinterung führt typischerweise zur Zusammenlagerung (engl. agglomeration) kleiner, fein verteilter Metallpartikel, was deren spezifische Oberfläche und damit die katalytische Aktivität erheblich reduziert (siehe Chemisorption). Mechanismen der Sinterung Es werden zwei Hauptmechanismen der Sinterung unterschieden: Die Sinterungsrate wird dabei maßgeblich von der Temperatur. So wird die Sinterung bei höheren Temperaturen beschleunigt. Typischerweise erfolgt beim Aufheizen zunächst ein schneller Verlust der Oberfläche, der später langsamer

Die selektive katalytische Reduktion (SCR) ist ein industrielles Verfahren zur Kontrolle von Stickoxiden (NOx) nach der Verbrennung, bei dem Ammoniak in Gegenwart eines Vanadium-Katalysators auf dem Titanoxidträger mit dem Rauchgas vermischt wird. Alternativ können auch Wolfram – basierte Katalysatoren verwendet werden. Nach der SCR-Stufe erfolgt in der Regel eine Totaloxidation. Stickstoffoxide entstehen bei der Verbrennung in stationären Motoren und sind in den Abgasen von Heizkraftwerken sowie Industrieanlagen enthalten. Diese Schadstoffe bestehen aus Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid (auch als nitrose Gase bezeichnet) und gelten als gesundheitsschädlich. In höheren Konzentrationen wirken sie zudem als starke Atemgifte. Die selektive katalystische Reduktion oder SCR umfasst

Stickstoffoxide (NOₓ), bestehen aus einer Mischung von Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO₂) und zählen zu den bedeutendsten Schadstoffen. Sie entstehen bei Verbrennungsprozessen in Motoren unter hohen Temperaturen. Sie wirken sich schädlich auf Umwelt und Gesundheit der Menschen aus. NOₓ trägt zur Bildung von bodennahem Ozon bei, einem zentralen Bestandteil des photochemischen Smogs, und ist maßgeblich an der Entstehung von saurem Regen beteiligt. Auf menschlicher Ebene fördern diese Gase Atemwegserkrankungen, verschlimmern Asthma und können das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöhen. Angesichts der gravierenden Auswirkungen auf Ökosysteme und die öffentliche Gesundheit wurden technologische Maßnahmen entwickelt, um NOₓ-Emissionen zu reduzieren. Eine der effektivsten Methoden

Synthesegas (Syngas) ist ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus Wasserstoff (H₂) und Kohlenmonoxid (CO) in variablen Verhältnissen besteht. Abhängig von den eingesetzten Rohstoffen und den Produktionsprozessen können zusätzlich geringe Mengen an Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄) sowie Spuren anderer Gase enthalten sein. Syngas wird vorwiegend zur Herstellung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen wie Dieselkraftstoff und Methanol sowie zur Produktion industrieller Chemikalien, insbesondere Ammoniak, eingesetzt. Darüber hinaus kann Synthesegas aus Biomasse, bzw. aus landwirtschaftlichen Abfallmaterialien gewonnen werden und gilt somit als eine Form von erneuerbarer Energie, wodurch es zu einer nachhaltigen Rohstoff- und Energiewirtschaft beiträgt. In Folge des zunehmenden Ausbaus von Anlagen zur Biomassevergasung der letzten

Die Thermokatalyse ist ein Verfahren, bei dem chemische Reaktionen durch die kombinierte Wirkung von Wärme (Thermo) und einem Katalysator beschleunigt werden. Sie ist eine der am häufigsten eingesetzten Techniken in der chemischen und petrochemischen Industrie, da sie es ermöglicht, Reaktionen bei geringeren Temperaturen, höheren Geschwindigkeiten und mit größerer Selektivität durchzuführen. Grundlagen der Thermokatalyse Anwendungen der Thermokatalyse Vorteile der Thermokatalyse Herausforderungen der Thermokatalyse Beispielreaktionen in der Thermokatalyse Reaktion Katalysator Temperaturbereich Produkt(e) Ammoniaksynthese (Haber-Bosch) Eisen mit Promotoren 400–500 °C Ammoniak Methanisierung Nickel 200–400 °C Methan, Wasser Steam-Reforming von Methan Nickel oder Edelmetalle 800–1000 °C Wasserstoff, Kohlenmonoxid Katalytisches Cracken Zeolithe 450–550 °C Benzin,

Totaloxidation ist eine chemische Reaktion, bei der organische Verbindungen vollständig zu Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O) oxidiert werden. In der Katalysewelt wird diese katalytisch unterstützte Oxidation als katalytische Nachverbrennung bezeichnet, und die entsprechenden Anlagen nennt man KNV-Anlagen. Totaloxidation kann man mit einer chemichen Reaktion beschreiben, bei der ein Kohlenwasserstoff mit Sauerstoff aus dem Luft reagiert, wobei Kohlenmonoxid und Wasser entstehen. Diese Reaktion findet statt unter Einsatz von edemetallhaltigen Katalysatoren bei hohen Temperaturen, die jedoch niedriger sind als bei der thermischen Oxidation. In der Umwelttechnik ist die Totaloxidation ein wichtiges Verfahren, etwa bei der Abluftreinigung zur Entfernung von Kohlenwasserstoffresten und flüchtigen

Die Trockenbettabsorption in der Halbleiterindustrie ist ein sicheres, passives Verfahren der Abgasbehandlung von Ionenimplantationen, SiO2-Ätzen, … und als Emergency Absorber Gas cabinet. Sie entfernt giftige Stoffe durch chemische Reaktionen an festen Adsorbentien, Stichworte sind hier Chemisorption, stöchiometrische Reaktion, Reinigungsgrad. Häufig auftretende, zu entfernende Gase (toxische & Treibhausgase) sind Ammoniak, Chlorwasserstoff, Silane, NF3, CF4, SF6, AsH3, B2H6, TEAO, BCl3, …. und deren „Stoffwechselprodukte“ in den Reaktionskammern. Verwendete Adsorbentien sind z. B. Aktivkohle, Zeolithe, Eisenoxide, Silka, Zinkoxid, …. Die Trockenbettabsorption bietet hohe Effizienz und Platzersparnis. Und sie ist wartungsärmer und reduziert die Umweltbelastung gegenüber Brenner-/Wäscher-Kombinationen. Herausforderungen sind die Regeneration der Adsorbentien, die

Trocknungsmittel sind Materialien oder chemische Substanzen, die verwendet werden, um Feuchtigkeit aus Gasen oder Flüssigkeiten zu entfernen, indem sie auf chemischen oder physikalischen Prinzipien beruhen und manchmal zusätzlich katalytische Eigenschaften besitzen. Diese Trocknungsmittel können Prozesse beschleunigen, bei denen Wasser entfernt oder chemisch gebunden wird. Eigenschaften und Funktionsweise: Katalytische Aktivität: Ein katalytisches Trocknungsmittel kann chemische Reaktionen fördern, um Wasser in andere chemische Verbindungen umzuwandeln, z. B. bei der Dehydrierung oder der Oxidation von Wasserstoff zu Wasser. Sie wirken als Katalysatoren, indem sie die Aktivierungsenergie senken und die Reaktion zur Wasserentfernung beschleunigen. Regenerierbarkeit: Diese Trocknungsmittel können oft durch Wärme oder andere Verfahren

Als Umsatz (engl. conversion) bezeichnet man den prozentualen Anteil des Ausgangsmaterials – sogenannter Substrate –, der in Produkte umgewandelt bzw. „umgesetzt“ wird. In der chemischen Prozesstechnik ist der Umsatz ein entscheidender Parameter, da er die Effizienz eines Prozesses widerspiegelt. Der Umsatz ist stark temperaturabhängig und steigt in der Regel mit zunehmender Temperatur. Ein Beispiel für einen nahezu vollständigen Umsatz, wie er in der Industrie angestrebt wird, ist die Verbrennung flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) bei Temperaturen über 750 °C. In der Praxis lässt sich ein vollständiger Umsatz jedoch häufig nicht realisieren, da die Aktivierungsenergie vieler chemischer Reaktionen zu hoch ist. Zudem

Die Katalysatorvergiftung (engl. Poisoning) bezeichnet die Deaktivierung eines Katalysators durch die Adsorption unerwünschter Substanzen, sogenannter Gifte, auf dessen aktiven Zentren (siehe Chemisorption). Diese Gifte, wie beispielsweise H₂S, HCl oder Schwermetalle, gelangen meist als Verunreinigungen im Feed-Gasstrom (Fremdvergiftung) in das System und führen zu einer verminderten Aktivität und in manchen Fällen auch zu einer verringerten Selektivität des Katalysators. In industriellen Prozessen stellt die Kontrolle und Vermeidung von Katalysatorvergiftung daher eine zentrale Herausforderung dar. Ein grundlegender Unterschied besteht zwischen Giften und Inhibitoren: Gifte binden meist stark und irreversibel an die aktiven Zentren des Katalysators, während Inhibitoren nur schwach und reversibel adsorbieren, was

VOCs, oder flüchtige organische Verbindungen, sind chemische Verbindungen in organischer Chemie, bei denen Siedepunkt im Temperaturberiech von 60 °C bis 250 °C liegt und die leicht in die Luft gelangen. Aufgrund ihres hohen Dampfdrucks verdampfen sie bereits bei Raumtemperatur und gelangen leicht in die Luft. VOCs lassen sich in die folgenden Unterkategorien aufteilen: leichtflüchtige organische Verbindungen (VVOCs), flüchtige organische Verbindungen (VOCs), schwerflüchtige organische Verbindungen (SVOCs) und partikelgebundene organische Verbindungen (POCs). Sie kommen in zahlreichen Produkten in der chemischen Industrie sowie in den vielen anderen Industriebranchen vor, wie Farben, Lacken, Reinigungsmitteln, Entfettern, Baumaterialien oder sogar Bremsereinigern. Zu den häufigsten VOCs und

Die Wassergas-Shift-Reaktion (englisch: Water-Gas Shift Reaction, WGS) ist eine chemische Reaktion, die bei der Wasserstoffproduktion aus Kohlenwasserstoffen oder Kohle eine zentrale Rolle spielt. Sie wird typischerweise als Folgereaktion in Prozessen wie der Dampfreformierung eingesetzt. Bedeutung der Reaktion Reaktionsbedingungen Die Wassergas-Shift-Reaktion läuft in zwei Stufen ab, um eine optimale Wasserstoffproduktion zu gewährleisten: Anwendungen Die Wassergas-Shift-Reaktion wird vor allem in Prozessen zur Wasserstoffgewinnung eingesetzt, z. B.:

Zeolithe sind eine Klasse von mineralischen oder synthetischen Alumosilikaten, die eine poröse Kristallstruktur besitzen. Sie bestehen aus Aluminium, Silizium, Sauerstoff und oft aus zusätzlichen Kationen wie Natrium, Kalium, Calcium oder Magnesium. Zeolithe sind besonders bekannt für ihre Fähigkeit, Moleküle selektiv zu adsorbieren und Ionen auszutauschen, was sie in vielen industriellen Anwendungen äußerst nützlich macht. Eigenschaften von Zeolithen Natürliche vs. Synthetische Zeolithe Anwendungen von Zeolithen in der Industrie