Christen Praxiswissen der chemischen Verfahrenstechnik

Handbuch für Chemiker und Verfahrensingenieure
2005
ISBN: 978-3-540-26826-0
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 690 Seiten, eBook

Reihe: Chemische Technik / Verfahrenstechnik

Dieses umfassende Handbuch richtet sich an Verfahrensingenieure und Chemiker, die die Vorgänge in chemisch-verfahrenstechnischen Apparaten hintergründig und ursächlich verstehen wollen. Es besticht durch seinen praxisorientierten Ansatz. Die Grundlagen werden fundiert und umfassend dargestellt. Impuls-, Wärme- und Stofftransport werden physikalisch richtig auf die gleichen submikroskopischen bzw. molekularen Vorgänge zurückgeführt. Besonders hervorzuheben ist die einheitliche Darstellung der chemischen Verfahrenstechnik ausgehend von ihren theoretischen Grundlagen bis hin zu komplexen Beispielen aus der Praxis. Thematisch gliedert sich das Buch in vier Teile:- Grundlagen der Verfahrenstechnik- Ausgleichsvorgänge (Strömungslehre, Wärme- und Stofftransport)- Mechanische und thermische Grundoperationen- Regelungstechnik / Prozessleittechnik.Die Regelungstechnik geht spezifisch auf die Automatisierung der chemischen Prozesse ein, die im Gegensatz zu elektronischen Systemen langsamer und schwingungsfrei verlaufen.Viele Abbildungen, Tabellen und Formeln, ein umfangreiches Stichwortverzeichnis sowie Fragen aus der Praxis und Beispielrechnungen vermitteln ausgehend vom Einfachen zum Komplizierten ein fundiertes Fachwissen auf dem gegenwärtigen Stand der Technik.

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Christen, Daniel S.

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen.- Einführung.- Projektierung.- Werkstoffe.- Reaktionstechnik.- Berechnungen und Antworten zu Teil I.- Ausgleichsvorgänge.- Strömungslehre.- Wärmeübertragung.- Stofftransport.- Berechnungen und Antworten zu Teil II.- Grundoperationen.- Mischen, Rühren.- Sedimentieren.- Verdampfen.- Kondensieren.- Destillation.- Rektifikation.- Trocknung.- Berechnungen und Antworten zu Teil III.- Regelungstechnik.- in die Regelungstechnik.- Steuerung und Regelung.- Übertragungsverhalten.- Reglertypen.- Regelgüte.- Einstellregeln für industrielle Regler.- Komplexe Regelsysteme.- Prozessleittechnik.- Berechnungen und Antworten zu Teil IV.- Literatur zur Regelungstechnik.

Leseproben

4 Reaktionstechnik (S. 147-148)

4.1 Begriffe

Die chemische Reaktionstechnik befasst sich mit der sicheren und umweltverträglichen Umsetzung einer chemischen Reaktion aus dem Labor in den technischen Maßstab. Im Zentrum steht die Auslegung eines chemischen Reaktors im Hinblick auf seine Form, Größe und Betriebsweise bei gegebener Reaktion und verlangter Produktionsleistung. Voraussetzungen dafür sind fundierte und detaillierte Kenntnisse über die Stöchiometrie, Reaktionskinetik und Thermodynamik aller möglichen Reaktionen inklusive der Bildung von Nebenprodukten.

Homogene und heterogene Reaktionen

Ein Reaktionsgemisch, d.h. das Gemisch, in dem die Reaktion stattfindet, besteht üblicherweise aus Rohstoffen, Hilfsmitteln und Begleitstoffen (Reaktanden, Lösungsmittel, Katalysatoren, Produkten, Nebenprodukten, Verunreinigungen, Verdünnungsmittel, Inertstoffe etc.). Das Reaktionsgemisch kann entweder homogen (einphasig) oder heterogen (mehrphasig) sein. Entsprechend unterscheidet man homogene und heterogene Reaktionen. Eine homogene Reaktion läuft in einer einzigen Phase ab, die alle für die Reaktion notwendigen Komponenten enthält. Die Phase kann gasförmig oder flüssig sein. Bei einer homogenen Reaktion in flüssiger Phase müssen alle Komponenten in einander löslich sein. Bei einer heterogenen Reaktion besteht das Reaktionsgemisch aus mindestens zwei verschiedenen Phasen, z.B. gasförmig-flüssig, gasförmig-fest, flüssig-flüssig oder flüssig-fest. Die Phasen sind hier miteinander auf molekularer Ebene nicht mischbar. Die Reaktion beruht auf dem Stoffaustausch mindestens einer Komponente über die Phasengrenze hinweg.

Strömungsführung

Die Strömungsführung zweier nicht mischbarer stofflicher Phasen in einem Reaktor kann gleichsinnig, gegensinnig, kreuzweise oder stationär durchdringend sein. Bei Gleichstrom treten beide Stoffströme auf der gleichen Seite in den Reaktor ein, verlaufen innerhalb des Reaktors parallel und treten beide auf der anderen Seite des Reaktors wieder aus. Bei Gegenstrom tritt ein Stoffstrom am Austrittsort des anderen in den Reaktor ein, und umgekehrt. Innerhalb des Apparates verlaufen die Stoffströme antiparallel. Bei Kreuzstrom verlaufen die Stoffströme innerhalb des Apparates im rechten Winkel zu einander. Bei Teilstrom ist der eine Stoffstrom ortsfest, während der zweite durch ihn hindurch fließt. Die verschiedenen Arten der Strömungsführung sind in der Abb. 4.1 schematisch dargestellt.

Über Autor(innen)

Prof. Dr. Daniel. S. Christen ist seit 1988 für die chemische Industrie tätig. Nach einem Anfang als Projektingenieur war er schließlich weltweiter Produktionsexperte und Werkskoordinator eines bedeutenden chemischen Großkonzerns. Seit 1995 ist er vollamtlicher Dozent an der Berner Fachhochschule in Burgdorf.