Prozeßleittechnik für die Verfahrensindustrie:
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München
Oldenbourg-Industrieverl.
2001
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Vorwort 1
Inhalt 5
1 Einleitung 11
2 Situation in der Prozeßindustrie und Abfallwirtschaft 15
2 1 Situation in der Prozeßindustrie 15
2 2 Situation in der Abfall Wirtschaft 19
2 3 Zusammenhänge und Begriffe 22
3 Prozeßwissen als Basis für die Prozeßleittechnik 25
3 1 Der technische Prozeß und seine Bedeutung 26
3 2 Prozeßwissen, Prozeßbeschreibung und Prozeßführung 31
3 3 Historische Entwicklung und Ziele der Prozeßleittechnik 48
3 4 Prozeßleitsysteme und Speicherprogrammierbare Steuerungen 51
3 5 Technische und betriebswirtschaftliche Welt eines Unternehmens 58
3 6 Produktionsplanung in der Prozeßindustrie 64
4 Verfahrenstechnik in der Chemie 69
4 1 Spaltanlage zur Erzeugung von Ethylen 70
4 2 Funktionsweise thermischer Trennkolonnen 73
4 3 Herstellung von Chlor und Natronlauge 76
431 Reaktionsgleichung und Verwendung 76
432 Grundfließbild der Chlor- und Natronlauge-Herstellung 77
433 Diaphragmazelle als Reaktor zur Chlorproduktion 78
434 Chlortrocknung und Verflüssigung 78
435 Natronlauge-Eindampfung 80
4 4 Herstellung von Salzsäure 82
441 Herstellungsverfahren und Eigenschaften 82
442 Verbrennung von Chlorknallgas 83
443 HCL-Absorption 84
4 5 Herstellung von Schwefelsäure 85
451 Herstellungsverfahren 85
452 Verfahrensschema des Schwefelsäure-Kontaktverfahrens 86
6 Inhalt
453 Schwefeldioxid-Erzeugung 87
454 Wirbelschichttechnik 90
455 Schwefelerzeugung im Claus-Prozeß 92
456 Stufenweise Reaktionsführung im Hordenkontaktofen 94
457 SOrAbsorption 95
4 6 Verfahrensvariation durch Katalysatoren 96
461 Exotherme Gleichgewichtsreaktionen 96
462 Endotherme Gleichgewichtsreaktionen 97
463 Selektive Katalyse 97
4 7 Herstellung von Salpetersäure 98
471 Produktion und Verwendung 98
472 Hochkonzentrierung der Salpetersäure 99
473 Die Chemie der einzelnen Prozeßstufen 100
4 8 Herstellung von Phosphorsäure 102
481 Grundsätzliche Verfahrensmöglichkeiten 102
482 Die einzelnen Verfahrensschritte des nassen Aufschlusses 103
4 9 Herstellung von Synthesegas 104
491 Herstellung, Verwendung und Reaktionsgleichungen 104
492 Ammoniak aus Methan, Luft und Wasserstoff 105
493 Apparate und Teilprozesse der Ammoniak-Synthese 106
494 Gaswäschen 109
4 10 Herstellung von Methanol 111
4 10 1 Erzeugung und Verwendung 111
4 10 2 Herstellungsverfahren 111
4 10 3 Hochdruck-Methanol-Sy nthese 112
4 10 4 Niederdruck-Methanol-Synthese 112
4 11 Herstellung von Vinyl- und Polyvinylchlorid 113
4 11 1 Grundsätzliche Herstellungsmöglichkeiten von Vinylchlorid 113
4 11 2 Herstellung von Polyvinylchlorid aus Vinylchlorid 117
5 Verfahrenstechnik in der Abfallwirtschaft 119
5 1 Einleitung 119
5 2 Maßnahmen zur Abfallvermeidung 132
5 3 Verfahren zur Behandlung gasförmiger Abfälle 137
5 4 Verfahren zur Behandlung flüssiger Abfälle 140
541 Grundgedanken 140
542 Aufbau konventioneller Kläranlagen 142
543 Sequencing-Batch-Reaktor als Kläranlage 144
544 Mechanisch-physikalische Abwasserbehandlung 145
545 Biologische Abwasserbehandlung 146
546 Chemisch-physikalische Abwasserbehandlung 146
5 5 Verfahren zur Behandlung fester Abfälle 148
551 Grundgedanken 148
552 Abfallogistik 149
Inhalt 7
553 Abfallverwertung 150
554 Abfallbehandlung 156
555 Abfallagerung 170
5 6 Entsorgung fester Abfälle auf einer Deponie 174
561 Phasenmodell zur Gesamtübersicht einer Deponie 174
562 Deponiekörper als biochemischer Reaktor 176
563 Verfahrenstechnische Anlagen zum Betrieb einer Deponie 178
564 Systeme der Prozeßleittechnik zum Betrieb einer Deponie 184
565 Auswahl- und Vergleichskriterien für Abfallbehandlungsanlagen 193
6 Prozeßleittechnik und ihre Elemente 195
6 1 Einleitung 195
6 2 Begriff Prozeßleittechnik und seine Bedeutung 195
6 3 Informationsstrukturen in der Leittechnik 198
6 4 Planungsunterlagen und Dokumentation 199
641 Planungsunterlagen der Prozeßleittechnik - Übersicht 199
642 PLT-Stellenverzeichnis und PLT-Stellenblatt 200
643 Das Phasenmodell der Produktion und seine Anwendung 202
644 PLT-Kennbuchstaben nach DIN 19227 204
6 5 Prozeßsensorsysteme 207
651 Einleitung 207
652 Sensorsysteme zur Erfassung von Temperaturen 208
653 Sensorsysteme zur Erfassung von Drücken 210
654 Sensorsysteme zur Erfassung von Füllständen 212
655 Sensorsysteme zur Erfassung von Durchflüssen 214
6 6 Prozeßregler 217
661 Struktur einer Regelung nach DIN 19227 217
662 Funktion eines Prozeßreglers 218
663 Kaskadenregelung 220
664 Aufbau eines Regelkreises mit Speicherprogrammierbaren Steuerungen 221
6 7 Prozeßaktorsysteme 223
6 8 Prozeßleitsysteme 224
681 Aufbau und Struktur eines Prozeßleitsystems 225
682 Projektierung eines Prozeßleitsystems 228
683 Speicherprogrammierbare Steuerungen in der Prozeßautomatisierung 234
684 Prozeßleitsysteme in der Prozeßautomatisierung 241
6 9 Computer-unterstützter Anlagenbetrieb 254
7 Kommunikation und Feldtechnik 263
*7 1 Einleitung 263
7 2 Aufbau und Struktur von Informationssystemen 264
7 3 Buszugriffsverfahren nach Standards 271
7 4 Feldtechnik und Feldbus 273
8 Inhalt
7 5 ISO-7-Schichten-Modell 276
7 6 Bussysteme der Prozeßleitteehnik 278
8 Prozeßleittechnik für die Prozeßindustrie und die Abfallwirtschaft 283
8 1 Einleitung 283
8 2 Besondere Produkteigenschaften der Prozeßindustrie 284
821 Spezifische Produkteigenschaften fester Abfallstoffe 284
822 Meßstellen einer Abwasserreinigungsanlage 286
823 Partikelmessungen in Luft, Abluft und Abgasen 288
8 3 Phasenmodell und Sensorsystem einer Deponie 291
831 Phasenmodell und Prozeßmodell 292
832 Prozeßmodell und Sensorsysteme 294
8 4 Prozeßleitsystem zum Betrieb einer Deponie 300
841 Anforderungen 301
842 Planung von Prozeßleitsystemen - Lasten- und Pflichtenheft 301
843 Ebenenmodell einer Deponie 303
844 Aufbau eines Prozeßleitsystems nach dem Ebenenmodell 306
8 5 Chargenprozesse und Grundfunktionen 307
8 6 Prozeßleittechnik-Konzepte 313
861 Prozeßsynthese zur Ermittlung des Prozeßwissens 313
862 Prozeßleitsystem mit Speicherprogrammierbaren Steuerungen 314
863 Prozeßleittechnik-Konzepte mit verschiedenen Ausbaugraden 317
8 7 Heutige Planung in der Prozeßindustrie und der Abfall Wirtschaft 321
871 Planung in der Prozeßindustrie 321
872 Planung in der Abfallwirtschaft 327
8 8 Verbesserte Planung in der Prozeßindustrie und Abfallwirtschaft 336
881 Ganzheitlicher Prozeßleittechnik-Entwurf 336
882 Funktionale Beschreibung und Analyse von Prozessen 338
883 Phasenmodell der Produktion und Informationshaushalt 339
884 Instrumentierungs- und Kommunikationsaufwand 340
885 Ermittlung notwendiger Prozeßleittechnik-Mittel 344
886 Zusammenfassung 345
9 Verbundkonzept für Entsorgungszentren 349
9 1 Integriertes Abfallwirtschaftskonzept 349
9 2 Stoffströme im Entsorgungszentrum 351
9 3 Prozeßanalyse der Anlagen auf einer Deponie 354
931 Verbund zur Sickerwasserbehandlung 356
932 Verbund zur Deponiegasverwertung 362
933 Verbund zur Klärschlammtrocknung 367
9 4 Prozeßsynthese zum integrierten Stoff- und Energieverbund 368
941 Deponiegasverwertung und Sickerwasserbehandlung 370
942 Deponiegasverwertung, Sickerwasserbehandlung, Klärschlammtrocknung 371
9 5 Prozeß- und Produktionslogistik sowie Funktionsstruktur 372
Inhalt 9
951 Analyse logistischer Zusammenhänge im Anlagenverbund 374
952 Analyse logistischer Prozeß- und Produkteigenschaften 374
953 Entkopplung der Stoffströme im Entsorgungszentrum 375
954 Prozeßführungsstrategie zum verbesserten Betrieb 378
9 6 Verbesserte Vorgehensweise 378
10 Zusammenfassung 381
11 Begriffs- und Abkürzungsverzeichnis 385
12 Literaturverzeichnis 393
Stichwortverzeichnis 405
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