Chemietechnik:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Haan-Gruiten
Verl. Europa-Lehrmittel
2007
|
| Ausgabe: | 8. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Europa-Fachbuchreihe für Chemieberufe
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 607 S. Ill., graph. Darst. 1 CD-ROM (12 cm) |
| ISBN: | 9783808570487 |
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4
Inhaltsv«
Seite
Chemie und Umwelt 11
Sicherheit im Chemiebetrieb . 12
Einführung in die Chemietechnik 14
Entwicklung eines Produktionsverfahrens 17
I- CHeChemwBnlage 18
1 Rohrleitungen _ 19
1.1 Die Nennweite DN 19
1.2 Der Nenndruck PN 20
1.3 Rohre für Rohrleitungen 21
1.4 Rohrverbindungen 23
1.5 Werkstoffe für Rohrleitungen 26
1.6 Rohrbefestigungen 28
1.7 Kennzeichnung von Rohrleitungen 28
1.8 Rohrdehnungsausgleich 30
1.9 Rohrisolierungen 31
1.10 Grafische Darstellung der
Rohrleitungen 32
2 Armaturen - 34
2.1 Schieber, Klappen, Hähne 34
2.2 Ventile 35
2.2.1 Absperr-und Regelventile 35
2.2.2 Stellantriebe für Armaturen 37
2.2.3 Geregelte Ventile 38
2.2.4 Darstellung der Armaturen im
R l-Fließbild 38
2.3 Rohrleitungs-Einbauscheiben 38
2.4 Rückflussverhinderer 39
2.5 Sicherheitsventile 40
2.6 Berstsicherungen 41
2.7 Druckminderventile (Druckminderer) 42
2.8 Kondensatabieiter 43
2.9 Entlüfter 45
2.10 Schmutzfänger 45
3 Strömungstechnische Vorgänge
in Rohrleitungen 46
3.1 Volumenstrom, Massenstrom,
Strömungsgeschwindigkeit 46
3.2 Strömung in veränderten
Rohrquerschnitten 47
3.3 Druckänderung bei der Strömung in
veränderten Rohrquerschnitten 47
3.4 Innere Reibung, Viskosität 48
3.5 Strömungsarten 49
3.6 Druckverlust in Rohrleitungen 50
3.7 Rohrleitungskennlinie 51
3.8 Druckverlauf in Rohrleitungen 52
4 Fördern von Flüssigkeiten 53
4.1 Übersicht der Förderarten 53
4.2 Fördern mit Pumpen 54
4.3 Kreiselpumpen 54
4.3.1 Aufbau und Wirkungsweise 54
4.3.2 Pumpenlaufräder 55
4.3.3 Kreiselpumpen-Bauarten 56
4.3.4 Wellenabdichtung bei Kreiselpumpen 57
4.3.5 Kreiselpumpenanlage 57
»rzeichnis
Seite
4.3.6 Sonderbauarten von Kreiselpumpen 58
4.3.7 Einsatz von Kreiselpumpen 58
4.3.8 Seitenkanalpumpe 59
4.3.9 Propellerpumpe 59
4.4 Betriebsverhalten von Kreiselpumpen _ 60
4.4.1 Förderstrom und Förderhöhe einer
Pumpe 60
4.4.2 Förderhöhe einer Anlage 60
4.4.3 Leistungsbedarf und Wirkungsgrad
einer Pumpe 61
4 4.4 Kennlinien einer Kreiselpumpe 61
4.4.5 Anlagenkennlinie 61
4.4.6 Betriebspunkt einer Kreiselpumpe 62
4.4.7 Zusammenschalten von Pumpen 62
4.4.8 Kennfelder von Kreiselpumpen 63
4.4.9 Kavitation bei Kreiselpumpen 63
4.4.10 Berechnung des kavitationsfreien
Pumpenbetriebs, NPSH-Wert 64
4.4.11 Anfahren und Abschalten von
Kreiselpumpen 66
4.5 Hubkolbenpumpen 67
4.5.1 Aufbau und Arbeitsweise von
Hubkolbenpumpen 67
4.5.2 Merkmale und Verwendung 68
4.6 Kolben-Membranpumpen 68
4.7 Umlaufkolbenpumpen — 69
4.7.1 Schraubenspindelpumpen - 69
4.7.2 Exzenterschneckenpumpen — 69
4.7.3 Zahnradpumpen —— 69
4.7.4 Impellerpumpen 70
4.7.5 Schlauchpumpen 70
4.8 Strahlpumpe 70
4.9 Übersicht: Eigenschaften und
Einsatzgebiete von Pumpen — 71
4.10 Dosieren von Flüssigkeiten — 72
4.11 Dosieren und Abfüllen durch Molchen _ 72
5 Fördern und Verdichten von Gasen 75
5.1 Gesetzmäßigkeiten bei Zustands-
änderungen einer Gasportion — 75
5.2 Vorgänge beim Verdichten von Gasen^- 77
5.3 Fördereinrichtungen und Verdichter
für Gase _ 77
5.4 Hubkolbenverdichter 78
5.5 Rotationskolbenverdichter 80
5.6 Turboverdichter 8}
5.7 Gebläse - °*
5.8 Ventilatoren
6 Erzeugung von Unterdruck
(Vakuumtechnik) °J
6.1 Flüssigkeitsringvakuumpumpen — j~
6.2 Treibmittelvakuumpumpen j:
6.3 Kombinierte Strahlpumpensysteme °°
6.4 Rotationsverdränger-Vakuumpumpen_ °j
6.5 Diffusionsvakuumpumpen
6.6 Turbo-Molekularpumpen "L
6.7 Einsatz der geeigneten Vakuumpumpe- °°
6.7.1 Abpumpen von trockenen Gasen_ °
6.7.2 Abpumpen von dampfhaltigen Gasen_
I
¦ Inhaltsverzeichnis
Seite
' 7 Fördern von Feststoffen 90
¦ 7.1 Mechanische Schüttgutförderer 90
7.2 Pneumatische Schüttgutförderer 93
7.3 Schüttgutdosierer 94
7.4 Förderanlagen für Stückgut 95
7.5 Unstetigförderer 96
7.6 Handhabung von Schüttgütern
und Stückgut 97
8 Lagereinrichtungen in Chemieanlagen 99
8.1 Lager für Schüttgüter 99
;' 8.2 Stückgutlagerung 100
\ 8.3 Lagern von Flüssigkeiten 101
* 8.4 Handhabung undTransport brennbarer
• und giftiger Flüssigkeiten 104
8.5 Lagerung von Gasen 105
9 Maschinen und Apparate 108
9.1 Elektromotoren und Getriebe 108
9.2 Rührbehälter (Rührkessel) 109
9.3 Zerkleinerungsmaschinen 110
9.4 Filtrierapparate 110
9.5 Wärmetauscher 111
9.6 Rektifikationskolonnen 111
10 Zeichnerische Darstellung der
Chemieanlage 112
10.1 Grundfließbild 112
10.2 Verfahrensfließbild 113
10.3 Rohrleitungs- und Instrumentenfließbild
(R l-Fließbild) 115
10.4 Beispiele von R l-Fließbildern
technischer Anlagen 116
10.5 Grafische Symbole in Fließbildern
verfahrenstechnischer Anlagen 118
11 Betrieb und Instandhaltung chemischer
Anlagen 122
11.1 Betrieb einer Chemieanlage 122
11.2 Instandhaltung einer Chemieanlage 122
11.2.1 Wartung 122
11.2.2 Inspektionen 125
11.2.3 Instandsetzung 126
12 Sicherheit von Chemieanlagen 127
12.1 Betriebssicherheitsverordnung 127
12.2 Sicherheitskonzept einer
Chemieanlage 128
13 Unfallverhütung und Arbeitssicherheit 132
13.1 Gefährliche Arbeitsbereiche 132
13.2 Brand- und Explosionsschutz 134
13.2.1 Brand- und explosionsgefährliche
Stoffe 134
13.2.2 Vermeiden von Bränden und
Explosionen 135
13.2.3 Brandbekämpfung und Brandschutz 135
13.3 Umgang mit gesundheitsschädlichen
Stoffen 136
13.3.1 Kennzeichnung von Gefahrstoffen 136
13.3.2 R-Sätze und S-Sätze 137
13.4 Arten von Gefahrstoffen 138
13.4.1 Ätzende Stoffe 138
13.4.2 Ätz- und Reizgase 139
13.4.3 Atemgifte 139
13.4.4 E rstickende Gase 139
5
Seite
13.4.5 Lösemittel und giftige Flüssigkeiten 140
13.4.6 Feste Giftstoffe 140
13.4.7 Langzeit-Schadstoffe 141
13.4.8 Arbeitsplatzgrenzwerte der
Arbeitsstoffe 142
13.5 Vermeiden von Gesundheitsschäden
durch physikalische Einwirkungen 143
13.5.1 Lärmschutz 143
13.5.2 Strahlenschutz 143
II EMctrotochnftimCtMmMMtiM) . 144
1 Elektrotechnische Grundlagen 144
1.1 Anwendungen der Elektrizität 144
1.2 Grundbegriffe der Elektrotechnik 145
1.3 Elektrische Grundgrößen 146
1.4 Ohm'sches Gesetz 147
1.5 Elektrische Leistung, Arbeit,
Wirkungsgrad 148
1.6 Elektrische Schaltung von Verbrauchern 149
1.7 Messen elektrischer Größen 150
1.8 Stromarten 151
2 Stromversorgung und sicherer
Umgang mit der Elektrizität 152
2.1 Leitungsnetz und elektrischer Anschluss 152
2.2 Elektrische Installation und Anschlüsse _ 153
2.3 Schutzmaßnahmen für elektrische
Betriebsmittel 154
2.4 Mögliche Fehler an stromführenden
Geräten 155
2.5 Gefahren durch den elektrischen Strom 155
2.6 Sicherer Umgang mit stromführenden
Leitungen und Maschinen 156
2.7 Bildzeichen auf elektrischen Geräten
und Maschinen 156
3 Elektrische Antriebsmaschinen in
Chemieanlagen 157
3.1 Elektromotoren 157
3.1.1 Drehstrom-Kurzschlussläufermotoren 157
3.1.2 Gleichstrommotoren 160
3.1.3 Motorschutzarten 162
3.2 Getriebe für Elektromotoren 162
3.2.1 Keilriemengetriebe 162
3.2.2 Zahnrädergetriebe 163
3.2.3 Kurvenscheiben-Getriebe 164
3.2.4 Stufenscheibengetriebe 165
3.2.5 Umschlingungsgetriebe 165
4 Elektrochemische Grundlagen 166
4.1 Galvanische Elemente 166
4.2 Elektrolyse 168
4.2.1 Elektrolyse wässriger Lösungen 168
4.2.2 Faraday'sche Gesetze 169
4.2.3 Technische Elektrolyse-Verfahren 169
1 Elemente für drehende Bewegungen 171
1.1 Wellen, Achsen, Bolzen 171
1.2 Zahnräder 172
1.3 Welle-Nabe-Verbindungen 173
1.4 Wellenkupplungen 174
6
Seite
2 Lager 175
2.1 Gleitlager 175
2.2 Wälzlager 175
3 Dichtungen 176
3.1 Dichtungen an nicht bewegten
Flächen 176
3.2 Wellendichtungen 176
4 Fügeteile für Maschinen und Apparate 178
4.1 Schraubenverbindungen 178
4.2 Schraubenarten 179
4.3 Muttern 180
4.4 Schraubensicherungen 180
4.5 Festigkeitsklassen von Schrauben und
Muttern 180
4.6 Stifte 180
5 Deckelverschlüsse 181
6 Schweiß-und Lötverbindungen 182
6.1 Lichtbogenhandschweißen
(E-Schweißen) 182
6.2 Schutzgas-Schweißen (SG-Schweißen)_ 182
6.3 Gasschmelzschweißen 183
6.4 Löten _ 183
7 Hydrauliksysteme in Maschinen 184
8 Pneumatik im Chemiebetrieb 186
1 Einteilung der Werk-und Hilfsstoffe 188
2 Eigenschaften der Werkstoffe 190
2.1 Physikalische Eigenschaften 190
2.2 Mechanische Eigenschaften 191
2.3 Chemisch-technologische Eigenschaften 192
2.4 Fertigungstechnische Eigenschaften 193
2.5 Umweltverträglichkeit. 193
3 Stähle 194
3.1 Baustähle für mechanische
Beanspruchung 194
3.2 Baustähle für mechanische und
thermische Belastung . _ 197
3.3 Baustähle für chemische Belastung:
Die nichtrostenden Stähle _ 198
3.4 Werkzeugstähle 200
4 Gusseisen und Stahlguss. _ 202
4.1 Gusseisen _ ~ 202
4.2 Stahlguss _ 203
5 Nichteisenmetalle (NE-Metalle) 204
5.1 Aluminium und Aluminiumlegierungen 204
5.2 Kupfer und Kupferlegierungen 205
5.3 Nickel-Werkstoffe 206
5.4 Titan (Ti) 207
5.5 Blei(Pb)_ 207
5.6 Die Sondermetalle Zirkonium (Zr)
undTantal (Ta)_ 208
5.7 Zink (Zn) 208
5.8 Zinn(Sn)_ 208
6 Korrosion und Korrosionsschutz 209
6.1 Chemische Korrosion 209
6.2 Elektrochemische Korrosion _ 209
6.3 Korrosionsarten und ihr
Erscheinungsbild 211
Inhaltsverzeichnis
Seite
6.4 Korrosionsbeständigkeit der
metallischen Werkstoffe 213
6.5 Auswahl geeigneter Werkstoffe 213
6.6 Korrosionsschutzmaßnahmen 216
6.6.1 Korrosionsschutzanstriche 216
6.6.2 Zinkbeschichtungen 216
6.6.3 Korrosionsschutz von Apparaten aus
nichtrostenden Stählen 217
6.6.4 Verminderung der Aggressivität des
einwirkenden Stoffes 217
6.6.5 Vermeidung von Korrosionsstellen 217
6.6.6 Katodischer Korrosionsschutz von
Stahl-Bauteilen 218
6.6.7 Korrosionsschutz von AI-Bauteilen 218
7 Überwachung der Werkstoffe
und Bauteile im Betrieb 219
7.1 Fehlerortung in Chemieanlagen 219
7.2 Korrosionsüberwachung 221
8 Kunststoffe 222
8.1 Eigenschaften und Verwendung 222
8.2 Technologische Einteilung 222
8.3 Thermoplastische Kunststoffe 223
8.4 Duroplastische Kunststoffe 224
8.5 Elastomere 225
8.6 Beständigkeitsverhalten und Alterung
der Kunststoffe 226
8.7 Verarbeitung von Kunststoffen 226
9 Verbundwerkstoffe — 227
10 Nichtmetallische anorganische
Werkstoffe - 228
10.2 Chemieapparate-Email — 228
10.3 Keramische Werkstoffe - 229
10.4 Chemisch beständige Ausmauerungen _ 229
10.5 Grafit und Kohlewerkstoffe_ 229
11 Schmierstoffe 230
11.1 Schmieröle 230
11.2 Schmierfette 231
11.3 Feste Schmierstoffe 231
V Mttstedmik-nCNmieanlagen »2
1 Temperaturmessung 234
1.1 Temperaturskalen 234
1.2 MechanischeTemperaturmessgerate — 235
1.3 Temperaturmessgeräte mit
elektrischem Ausgangssignal - 236
2 Druckmessung 23^
2.1 Definition, Einheiten, Umrechnung 238
2.2 Druckarten - 238
2.3 U-Rohr-Manometer . 239
2.4 Federmanometer 2
2.5 Drucksensoren 240
2.6 Druckdifferenzmessung 2/*
2.7 Druckmittler, Druckwächter _ 24J
2.8 Besonderheiten der Druckmessung 242
3 Füllstandsmessung 24*
3.1 Füllstandsmessgeräte für Flüssigkeiten _ 244
3.1.1 Mechanische Füllstandsmessgeräte 244
3.1.2 Hydrostatische Füllstandsmessung 245
3.1.3 Ultraschall-Füllstandsmessung 2*
3.1.4 Kapazitive Füllstandsmessung **
Inhaltsverzeichnis
Seite
3.1.5 Füllstandsmessung mit Radar 247
3.2 Füllstand-Grenzwertschalter für
Flüssigkeiten 247
3.3 Füllstandsmessgeräte und Grenzschalter
für Schüttgüter 248
3.4 Rauminhalte von Behältern 250
3.5 Gasmengenbestimmung inTanks 251
4 Durchflussmessung und
Mengenmessung 252
4.1 Durchflussmesser 253
4.1.1 Schwebekörper-Durchflussmesser 253
4.1.2 Durchflussmesser mit Messblende 253
4.1.3 Wirbel-Durchflussmesser 254
4.1.4 Schwingungs-Durchflussmesser 254
4.1.5 Ultraschall-Durchflussmesser 255
4.1.6 Magnetisch-induktiver
Durchflussmesser 255
4.1.7 Coriolis-Massedurchflussmesser 256
4.1.8 Thermischer Durchflussmesser 256
4.1.9 Turbinenrad-Durchflussmesser 257
4.1.10 Flügelrad-Durchflussmesser 257
4.2 Mengenmesser für strömende Fluide 257
4.3 Strömungsanzeiger und Durchfluss¬
wächter 259
5 Messwerterfassung, Verarbeitung und
Anzeige 260
6 Darstellung und Benennung von
Messstellen 263
1 Probenahme 264
1.1 Probenahme von Flüssigkeiten 265
2.1 Probenahme von Feststoffen 265
2 Bestimmen der Eigenschaften von
Feststoffen 266
2.1 Bestimmen der Masse 266
2.2 Bestimmender Dichte 268
2.3 Bestimmen der Feuchtigkeit 269
2.4 Bestimmung der Partikelgrößen von
Schüttgütern 270
2.4.1 Probenahme 270
2.4.2 Siebanalyse 271
2.4.3 Auswertung der Siebanalyse 272
2.4.4 RRSB-Kömungsnetz 274
3 Messung der Eigenschaften und
Bestandteilen von Flüssigkeiten 276
3.1 Messung der Dichte von Flüssigkeiten _ 276
3.2 Viskositätsmessung 277
3.3 Messung der elektrischen Leitfähigkeit 278
3.4 Messung des pH-Werts 278
3.5 Messung des Redox-Potentials 279
3.6 Anwendungen der Leitfähigkeits- und
pH-Wert-Messung 280
3.6 Messung des gelösten Sauerstoffs in
Wasser 281
3.7 Messung derTrübung in Flüssigkeiten _ 281
4 Analysenverfahren für Gase und
Flüssigkeiten 282
4.1 Chromatografische Analyse 282
7
Seite
4.2 Analyse mit Sensoren 283
4.2.1 Infrarot-Absorptions-Sensoren 283
4.2.2 Wärmeleitfähigkeits-Sensoren 284
4.2.3 KatalytischeWärmetönungs-Sensoren _ 284
4.2.4 Elektrochemische Sensoren 284
4.2.5 Technische Gasanalysegeräte 285
5 Messung von Luftbestandteilen 285
5.1 Sauerstoffgehalt und Luftschadstoffe 285
5.2 Explosionsgrenzen 285
5.3 Luftfeuchtigkeitsmessung 286
5.4 Rauch- und Staubkonzentrations¬
messung 286
6 Qualitätssicherung im Chemiebetrieb 287
6.1 Qualitätsmanagement 287
6.2 Qualitätsmanagementsysteme 287
6.3 Werkzeuge der Qualitätssicherung 289
6.3.1 Checklisten 289
6.3.2 Histogramme 289
6.3.3 Verteilungskurve und statistische
Kennwerte 290
6.3.4 Ischikawa-Diagramm 291
6.3.5 Fehlersammelkarte 291
6.3.6 Pareto-Analyse (ABC-Analyse) 292
6.3.7 Prozessregelung mit Qualitätsregelkarte 292
1 Zerkleinem von Feststoffen 296
1.1 Physikalische Grundlagen 296
1.2 Zerkleinerungsverfahren 297
1.3 Brecher 298
1.4 Mühlen 299
1.5 Schneidmühlen, Granulatoren 201
1.6 Zerkleinerungsanlagen 301
2 Flüssigkeitszerteilung 302
2.1 Berieseln, Versprühen 303
2.2 Zerstäuben, Verdüsen 303
3 Agglomerieren (Zusammenfügen) 304
3.1 Aufbaugranulieren (Pelletieren) 304
3.2 Formpressen 306
3.3 Sintern 307
4 Mischen (Stoffvereinigen) 308
4.1 Mechanisches Rühren 309
4.1.1 Rührbehälter 309
4.1.2 Rührwerk 311
4.1.3 Rührer 312
4.1.4 Strömungsverhältnisse im
Rührbehälter 313
4.1.5 Verfahrenstechnische Operationen
durch Rühren 314
4.2 Pneumatisches Rühren 316
4.3 Strömungsmischer 316
4.4 Kneten, Anteigen 318
4.5 Mischen von Feststoffschüttungen 320
1 Wärme - eine Energieart 322
1.1 Wärmeeinheiten 322
1.2 Wärmemengen 322
8
Seite
1.3 Umwandlungswärmen_ 323
1.4 Gesamtwärmemenge 324
1.5 Temperaturen von Mischungen 325
2 Energieträger im Chemiebetrieb 326
2.1 Brennstoffe^ 326
2.2 Elektrischer Strom 327
2.3 Wasserdampf_ 328
2.4 Heizflüssigkeiten — 330
2.5 Gasförmige und feste Wärmeträger 330
2.6 Kühl-und Kältemittel 330
2.7 Druckluft und Vakuum 331
3 Wärmeübertragung 332
3.1 Physikalische Grundlagen 332
3.2 Wärmeübertragung in der
Chemietechnik 333
3.3 Wärmeleitung 333
3.4 Wärmeübergang 334
3.5 Wärmedurchgang 335
3.6 Wärmestrahlung 336
3.7 Stoffführung in Wärmetauschern 337
4 Wärmetauscher 339
4.1 Rohrbündel-Wärmetauscher 339
4.2 Rohrschlangen-Wärmetauscher 340
4.3 Doppelrohr-Wärmetauscher 341
4.4 Spiral-Wärmetauscher 341
4.5 Platten-Wärmetauscher 341
5 Kondensatoren 342
5.1 Oberflächenkondensatoren 342
5.2 Mischkondensatoren 343
6 Heizen und Kühlen von Rührbehältern 344
6.1 Indirekte Wärmeübertragung 344
6.2 Direkte Wärmeübertragung 344
6.3 Heiz-/Kühl-Systeme bei Rührbehältern _ 345
7 Energieeinsparung bei Wärmeaustausch¬
verfahren 346
8 Kühlen mit Luft und Rieselwasser 347
Dt Mechanische Irennverfahren 350
1 Mechanische Trennverfahren für
Feststoff-Gemische 350
1.1 Sortieren 351
1.1.1 Dichtesortieren 351
1.1.2 Flotieren _ 352
1.1.3 Magnetsortieren. 353
1.2 Klassieren 354
1.2.1 Sieben 354
1.2.2 Sichten (Windsichten) 356
1.2.3 Stromklassieren (Hydroklassieren) 358
2 Mechanische Trennverfahren für
Feststoff/Flüssigkeits-Gemische 359
2.1 Absetzen, Sedimentieren, Ausflocken 359
2.2 Filtrieren 362
2.2.1 Wirkprinzip 362
2.2.2 Absatzweise betriebene Filterapparate_ 363
2.2.3 Kontinuierlich arbeitende Filterapparate 365
2.3 Auspressen 367
2.4 Zentrifugieren 368
2.4.1 Wirkprinzip 368
2.4.2 Absatzweise arbeitende Filtrier¬
zentrifugen 369
Inhaltsverzeichnis
Seite
2.4.3 Kontinuierlich arbeitende Filtrier¬
zentrifugen 370
2.4.4 Sedimentierzentrifugen 370
2.4.5 Industrielle Zentrifugieranlage 373
3 Mechanische Trennung von Emulsionen 374
3.1 Dekantieren 374
3.2 Zentrifugieren 374
3.3 Ultrafiltration 375
X Entstaubung und Abgasreinigung 378
1 Entstaubung 377
1.1 Mechanische Entstaubung 378
1.2 Nassentstaubung 380
1.3 Filtrationsentstaubung 381
1.4 Elektroentstaubung 382
1.5 Entstaubungsanlage 383
2 Abscheidung feinverteilter Flüssigkeits¬
tröpfchen 384
3 Abscheidung von Fremdgasen 385
3.1 Fremdgasabscheidung durch
Kondensation 385
3.2 Gasreinigung durch Absorption 386
3.3 Gasreinigung durch Adsorption 390
3.4 Gasreinigung durch Dampfpermeation _ 393
3.5 Katalytische Gasreinigung 394
3.6 Abluftreinigung durch Verbrennung 395
J%M I MvllltlvvlH? IIWIHVvl MIM WH w^v
1 Trocknen 397
1.1 Physikalische Grundlagen - 397
1.2 /)-X-Diagramm derTrocknung - 400
1.3 Trocknungsverfahren .— 402
1.4 Trockner für Feststoffschüttungen 403
1.5 Trockner für Flüssigkeiten . 405
1.6 Vakuumgefriertrocknung 407
1.7 IndustrielleTrocknungsanlage 408
2 Thermische Trennung von Lösungen 410
2.1 Verdampfen - 410
2.1.1 Physikalische Grundlagen 41°
2.1.2 Vorgänge im Verdampfer 411
2.1.3 Verdampferbauarten 412
2.1.4 Verdampferanlagen 414
2.2 Kristallisieren 416
2.2.1 Physikalische Grundlagen 416
2.2.2 Kristallisationsverfahren — 417
2.2.3 Kristallisationsapparate 418
2.3 Aussalzen, Ausfällen und Verdünnen _ 421
2.4 Ausfrieren (Kaltkonzentrieren) 421
3 Thermische Trennung von Flüssigkeits¬
gemischen 42.3
3.1 Physikalische Grundlagen — 4l"
3.1.1 Siedeverhalten von Flüssigkeiten — 423
3.1.2 Siedeverhalten von Flüssigkeits¬
gemischen
3.1.3 Dampfdruck von Flüssigkeits¬
gemischen .
3.1.4 Siedediagramm — r°~
3 1 R filpirhnfiuuir*htcrlianramm ¦—
Inhaltsverzeichnis
Seite
3.2 Destillieren 427
3.2.1 Absatzweise einfache Destillation 427
3.2.2 Destillierverhalten verschiedener
Flüssigkeitsgemische 428
3.2.3 Absatzweise fraktionierte Destillation 429
3.2.4 Kontinuierliche einfache Destillation 429
3.2.5 Wasserdampfdestillation 430
3.3 Rektifizieren 431
3.3.1 Vorgänge beim Rektifizieren 431
3.3.2 Rektifikationskolonnen mit
Austauschböden 433
3.3.3 Änderung der Zusammensetzung in
einer Rektifikationskolonne 434
3.3.4 TheoretischeTrennstufenzahl 435
3.3.5 Bodenwirkungsgrad und erforderliche
Anzahl der Austauschböden 435
3.3.6 Rücklaufverhältnis 436
3.3.7 Rektifikationskolonnen mit Füllkörpern
und Packungen 436
3.4 Rektifikationsverfahren 438
3.4.1 Absatzweise Rektifikation 438
3.4.2 Kontinuierliche Rektifikation 439
3.4.3 Arten des Gemischzulaufs 440
3.4.4 Bestimmung der Trennstufenzahl in
kontinuierlichen Rektifikationskolonnen. 441
3.5 Rektifizieren von Mehrstoff- und
Vielstoffgemischen 442
3.6 Rektifizieren temperaturempfindlicher
Gemische 443
3.7 Raffinierung des Erdöls 444
3.8 Rektifikation azeotroper und eng
siedender Gemische 446
3.8.1 Siedeverhalten azeotroper Gemische 446
3.8.2 Zweidruck-Rektifikationsverfahren 447
3.8.3 Azeotrop-Rektifikation 448
3.8.4 Extraktiv-Rektifikation 449
3.9 Kombinierte Rektifikationsverfahren 450
3.10 Wärmeenergieeinsparung beim Betrieb
von Rektifikationsanlagen 451
3.11 Regelung von Rektifikationsanlagen 451
XII Physikalisch-chemisch«
Itennvarfahren 452
1 Feststoffextraktion 453
1.1 Vorgänge und Begriffe 453
1.2 Industrieller Extraktionsprozess 453
1.3 Lösemittel für die Extraktion 454
1.4 Physikalische Grundlagen 454
1.5 Stoffführung beim Feststoff-Extrahieren 455
1.6 Absatzweise arbeitende Feststoff-
Extraktoren 456
1.7 Kontinuierlich arbeitende Feststoff-
Extraktoren 458
2 Flüssig/Flüssig-Extraktion 460
2.1 Physikalische Grundlagen 460
2.2 Absatzweise arbeitende Flüssig/Flüssig-
Extraktionsanlagen 461
2.3 Kontinuierliche Flüssig-Flüssig-
Extraktionsanlagen 462
2.4 Extraktionsleistung von Kolonnen 464
9
Seite
3 lonenaustausch-Verfahren 465
3.1 Physikalisch-chemische Grundlagen 465
3.2 Wasser-Vollentsalzung 466
3.3 Wasserenthärtung 467
3.4 Abwasserentgiftung 467
3.5 lonenaustauscheranlagen 467
4 Membran-Trenntechnologie 469
4.1 Einteilung der Flüssig/Flüssig-
Membran-Trennverfahren 469
4.2 Flüssig/Flüssig-Membran-
Trennverfahren 470
4.2.1 Umkehrosmose 470
4.2.2 Nanofiltration 470
4.2.3 Ultrafiltration 471
4.2.4 Mikrofiltration 471
4.3 Apparate der Membran-Trenn¬
verfahren 471
4.4 Anlagen mit Membran-Trennverfahren _ 473
4.5 Pervaporation 474
4.6 Dampfpermeation 475
Xm Steuerung»-, Regelung*- und
PresecsMttMhnik 476
1 Übersicht und Begriffe 476
2 Regelungstechnik 478
2.1 Grundlagen 478
2.2 Darstellung und Bezeichnung von Mess-,
Steuer- und Regelstellen 480
2.3 Beispiele für EMSR-Stellen in Chemie¬
anlagen 482
2.4 Regelstrecken 484
2.4.1 Statisches Verhalten 484
2.4.2 Dynamisches Verhalten 485
2.5 Darstellung der Funktionselemente
von Regeleinrichtungen 486
2.6 Regler 488
2.6.1 Zeitverhalten stetiger Reglertypen 488
2.6.2 Vergleich und Einsatz der Reglertypen _ 490
2.6.3 Unstetige Regler 491
2.6.4 Regelgeräte 492
2.6.5 Regler ohne Hilfsenergie 493
2.7 Regelaufgaben in Chemieanlagen 494
2.7.1 Temperaturregelungen 494
2.7.2 Druckregelungen 495
2.7.3 Durchflussregelungen 497
2.7.4 Mengenregelung 497
2.7.5 Füllstandsregelungen 498
2.7.6 Regelung von Analysewerten 498
2.7.7 Regelung einer Rektifikationsanlage 499
2.8 Regelkreisverhalten und Regler¬
einstellung 500
3 Steuerungstechnik 501
3.1 Steuerungstechnische Grundbegriffe 501
3.2 Steuerungsarten 502
3.3 Beschreibungsarten für Steuerungs¬
vorgänge 503
3.3.1 Beschreibung mitText und Skizze 503
3.3.2 Darstellung von Verknüpfungen 503
10
Seite
3.3.3 Steuerzeitplan und Schaltfolge¬
diagramm - . 504
3.3.4 Ablaufsteuerung eines Chargenreaktors
im Schaltfolgediagramm. 504
3.4 Grundfunktionen der binären Signal¬
verarbeitung 506
3.5 Funktionspläne von Ablaufsteuerungen
mitGRAFCET^ 508
3.5.1 Ablaufsteuerung einer Mischanlage 510
3.5.2 Ablaufsteuerung einer
Reaktionsanlage 511
3.5.3 Ablaufsteuerung einer Zentrifugier-
anlage 513
3.6 Technische Ausführung von
Steuerungen - - 514
3.6.1 Mechanische Steuerungen 514
3.6.2 Elektrische Steuerungen 514
3.6.3 Elektronische Steuerungen 515
3.6.4 Speicherprogrammierbare
Steuerungen SPS 515
4 Prozessleittechnik 518
4.1 Vergleich: Konventionelle EMSR-
Technik - Prozessleittechnik 518
4.2 Aufbau von Prozessleitsystemen 520
4.2.1 Komponenten eines Prozessleitsystems 520
4.2.2 Prozessleitsystem einer großen
Chemieanlage 521
4.2.3 Automatisierungseinheiten 522
4.2.4 Eingabe/Ausgabe-Einheiten 522
4.2.5 Beobachtungs- und Bedienstationen 523
4.2.6 Bussysteme 523
4.2.7 Managementstation 523
4.3 Darstellung des Prozessgeschehens
auf dem Bildschirm 524
4.3.1 Fließbilddarstellungen 524
4.3.2 Konfektionierte Bilder 525
4.3.3 Kurvenbilder 526
4.3.4 Einblendbilder (Windows) 526
4.4 Bedienung eines Prozessleitsystems 527
4.5 Funktionsumfang eines Prozessleit¬
systems 528
4.5.1 Messwertaufbereitungsfunktionen 528
4.5.2 Regelfunktionen 528
4.5.3 Steuerungsfunktionen 529
4.5.4 Rezeptursteuerung von
Chargenprozessen 530
4.5.5 Steuerung von Rohrleitungsnetzen 532
4.5.6 Überwachungsfunktionen 532
4.5.7 Instandhaltungs-Management 533
1 Reaktionsverfahren 535
2 Einflussgrößen auf die Reaktion 535
3 Chargenbetrieb 536
3.1 Reaktionsbehälter 536
3.2 Charakteristisches des Chargenbetriebs 537
4 Fließbetrieb 538
4.1 Reaktionsapparate für Fließbetrieb 538
Inhaltsverzeichnis
Seite
4.2 Charakteristisches des Fließbetriebs 538
4.3 Fließbetrieb mit Kreislaufführung im
Reaktor 539
5 Reaktorkombinationen 540
6 Hochdruck-Reaktionsapparate 540
7 Reaktionsöfen 542
8 Elektrolyseapparate 543
XV Umwehtechnik hnChemiebetrißb 544
1 Chemieproduktion und
Umweltbelastung 545
2 Umweltschutzbereich Wasser 547
2.1 Gesetzliche Bestimmungen zum
Abwasser 547
2.2 Reinigungsverfahren für Abwasser 548
2.3 Auswahl des geeigneten Abwasser-
Reinigungsverfahrens 552
2.4 Anlage zur Reinigung von Chemie¬
abwasser — 553
2.5 Mechanisch-biologische Abwasser¬
reinigung in einer kommunalen
Kläranlage 554
2.6 Biologische Abwasserreinigung in
Hochbau-Reaktoren — 556
3 Umweltschutzbereich Luft — 557
3.1 Gesetzliche Bestimmungen
zu Abgasen 557
3.2 Kombinierte Abgasverbrennung und
Abluftreinigung 557
3.3 Abluftreinigung durch Adsorption und
Nachverbrennung 558
3.4 Reinigung der Abgase von
Verbrennungskraftwerken 559
4 Beseitigung von Chemieabfällen 560
4.1 Gesetzliche Bestimmungen zur
Abfallentsorgung . 560
4.2 Behandlungsverfahren für Abfälle 560
4.3 Entsorgung der Abfälle eines Chemie¬
betriebs — 561
4.4 Großanlage zur Verbrennung industriel¬
ler und kommunaler Abfälle. 562
4.5 Ablagerung auf Sondermülldeponien _ 563
5 Produktionsintegrierter Umweltschutz _ 564
ZubfdntHxi dar Buehlnhatte *" " '" * ':
WVBC4Jrtwptan««irChemlkiin«en »' |
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4
Inhaltsv«
Seite
Chemie und Umwelt 11
Sicherheit im Chemiebetrieb . 12
Einführung in die Chemietechnik 14
Entwicklung eines Produktionsverfahrens 17
I- CHeChemwBnlage 18
1 Rohrleitungen _ 19
1.1 Die Nennweite DN 19
1.2 Der Nenndruck PN 20
1.3 Rohre für Rohrleitungen 21
1.4 Rohrverbindungen 23
1.5 Werkstoffe für Rohrleitungen 26
1.6 Rohrbefestigungen 28
1.7 Kennzeichnung von Rohrleitungen 28
1.8 Rohrdehnungsausgleich 30
1.9 Rohrisolierungen 31
1.10 Grafische Darstellung der
Rohrleitungen 32
2 Armaturen - 34
2.1 Schieber, Klappen, Hähne 34
2.2 Ventile 35
2.2.1 Absperr-und Regelventile 35
2.2.2 Stellantriebe für Armaturen 37
2.2.3 Geregelte Ventile 38
2.2.4 Darstellung der Armaturen im
R l-Fließbild 38
2.3 Rohrleitungs-Einbauscheiben 38
2.4 Rückflussverhinderer 39
2.5 Sicherheitsventile 40
2.6 Berstsicherungen 41
2.7 Druckminderventile (Druckminderer) 42
2.8 Kondensatabieiter 43
2.9 Entlüfter 45
2.10 Schmutzfänger 45
3 Strömungstechnische Vorgänge
in Rohrleitungen 46
3.1 Volumenstrom, Massenstrom,
Strömungsgeschwindigkeit 46
3.2 Strömung in veränderten
Rohrquerschnitten 47
3.3 Druckänderung bei der Strömung in
veränderten Rohrquerschnitten 47
3.4 Innere Reibung, Viskosität 48
3.5 Strömungsarten 49
3.6 Druckverlust in Rohrleitungen 50
3.7 Rohrleitungskennlinie 51
3.8 Druckverlauf in Rohrleitungen 52
4 Fördern von Flüssigkeiten 53
4.1 Übersicht der Förderarten 53
4.2 Fördern mit Pumpen 54
4.3 Kreiselpumpen 54
4.3.1 Aufbau und Wirkungsweise 54
4.3.2 Pumpenlaufräder 55
4.3.3 Kreiselpumpen-Bauarten 56
4.3.4 Wellenabdichtung bei Kreiselpumpen 57
4.3.5 Kreiselpumpenanlage 57
»rzeichnis
Seite
4.3.6 Sonderbauarten von Kreiselpumpen 58
4.3.7 Einsatz von Kreiselpumpen 58
4.3.8 Seitenkanalpumpe 59
4.3.9 Propellerpumpe 59
4.4 Betriebsverhalten von Kreiselpumpen _ 60
4.4.1 Förderstrom und Förderhöhe einer
Pumpe 60
4.4.2 Förderhöhe einer Anlage 60
4.4.3 Leistungsbedarf und Wirkungsgrad
einer Pumpe 61
4 4.4 Kennlinien einer Kreiselpumpe 61
4.4.5 Anlagenkennlinie 61
4.4.6 Betriebspunkt einer Kreiselpumpe 62
4.4.7 Zusammenschalten von Pumpen 62
4.4.8 Kennfelder von Kreiselpumpen 63
4.4.9 Kavitation bei Kreiselpumpen 63
4.4.10 Berechnung des kavitationsfreien
Pumpenbetriebs, NPSH-Wert 64
4.4.11 Anfahren und Abschalten von
Kreiselpumpen 66
4.5 Hubkolbenpumpen 67
4.5.1 Aufbau und Arbeitsweise von
Hubkolbenpumpen 67
4.5.2 Merkmale und Verwendung 68
4.6 Kolben-Membranpumpen 68
4.7 Umlaufkolbenpumpen — 69
4.7.1 Schraubenspindelpumpen - 69
4.7.2 Exzenterschneckenpumpen — 69
4.7.3 Zahnradpumpen —— 69
4.7.4 Impellerpumpen 70
4.7.5 Schlauchpumpen 70
4.8 Strahlpumpe 70
4.9 Übersicht: Eigenschaften und
Einsatzgebiete von Pumpen — 71
4.10 Dosieren von Flüssigkeiten — 72
4.11 Dosieren und Abfüllen durch Molchen _ 72
5 Fördern und Verdichten von Gasen 75
5.1 Gesetzmäßigkeiten bei Zustands-
änderungen einer Gasportion — 75
5.2 Vorgänge beim Verdichten von Gasen^- 77
5.3 Fördereinrichtungen und Verdichter
für Gase _ 77
5.4 Hubkolbenverdichter 78
5.5 Rotationskolbenverdichter 80
5.6 Turboverdichter 8}
5.7 Gebläse - °*
5.8 Ventilatoren
6 Erzeugung von Unterdruck
(Vakuumtechnik) °J
6.1 Flüssigkeitsringvakuumpumpen — j~
6.2 Treibmittelvakuumpumpen j:
6.3 Kombinierte Strahlpumpensysteme °°
6.4 Rotationsverdränger-Vakuumpumpen_ °j
6.5 Diffusionsvakuumpumpen
6.6 Turbo-Molekularpumpen "L
6.7 Einsatz der geeigneten Vakuumpumpe- °°
6.7.1 Abpumpen von trockenen Gasen_ °
6.7.2 Abpumpen von dampfhaltigen Gasen_
I
¦ Inhaltsverzeichnis
Seite
' 7 Fördern von Feststoffen 90
¦ 7.1 Mechanische Schüttgutförderer 90
7.2 Pneumatische Schüttgutförderer 93
7.3 Schüttgutdosierer 94
7.4 Förderanlagen für Stückgut 95
7.5 Unstetigförderer 96
7.6 Handhabung von Schüttgütern
und Stückgut 97
8 Lagereinrichtungen in Chemieanlagen 99
8.1 Lager für Schüttgüter 99
;' 8.2 Stückgutlagerung 100
\ 8.3 Lagern von Flüssigkeiten 101
* 8.4 Handhabung undTransport brennbarer
• und giftiger Flüssigkeiten 104
8.5 Lagerung von Gasen 105
9 Maschinen und Apparate 108
9.1 Elektromotoren und Getriebe 108
9.2 Rührbehälter (Rührkessel) 109
9.3 Zerkleinerungsmaschinen 110
9.4 Filtrierapparate 110
9.5 Wärmetauscher 111
9.6 Rektifikationskolonnen 111
10 Zeichnerische Darstellung der
Chemieanlage 112
10.1 Grundfließbild 112
10.2 Verfahrensfließbild 113
10.3 Rohrleitungs- und Instrumentenfließbild
(R l-Fließbild) 115
10.4 Beispiele von R l-Fließbildern
technischer Anlagen 116
10.5 Grafische Symbole in Fließbildern
verfahrenstechnischer Anlagen 118
11 Betrieb und Instandhaltung chemischer
Anlagen 122
11.1 Betrieb einer Chemieanlage 122
11.2 Instandhaltung einer Chemieanlage 122
11.2.1 Wartung 122
11.2.2 Inspektionen 125
11.2.3 Instandsetzung 126
12 Sicherheit von Chemieanlagen 127
12.1 Betriebssicherheitsverordnung 127
12.2 Sicherheitskonzept einer
Chemieanlage 128
13 Unfallverhütung und Arbeitssicherheit 132
13.1 Gefährliche Arbeitsbereiche 132
13.2 Brand- und Explosionsschutz 134
13.2.1 Brand- und explosionsgefährliche
Stoffe 134
13.2.2 Vermeiden von Bränden und
Explosionen 135
13.2.3 Brandbekämpfung und Brandschutz 135
13.3 Umgang mit gesundheitsschädlichen
Stoffen 136
13.3.1 Kennzeichnung von Gefahrstoffen 136
13.3.2 R-Sätze und S-Sätze 137
13.4 Arten von Gefahrstoffen 138
13.4.1 Ätzende Stoffe 138
13.4.2 Ätz- und Reizgase 139
13.4.3 Atemgifte 139
13.4.4 E rstickende Gase 139
5
Seite
13.4.5 Lösemittel und giftige Flüssigkeiten 140
13.4.6 Feste Giftstoffe 140
13.4.7 Langzeit-Schadstoffe 141
13.4.8 Arbeitsplatzgrenzwerte der
Arbeitsstoffe 142
13.5 Vermeiden von Gesundheitsschäden
durch physikalische Einwirkungen 143
13.5.1 Lärmschutz 143
13.5.2 Strahlenschutz 143
II EMctrotochnftimCtMmMMtiM) . 144
1 Elektrotechnische Grundlagen 144
1.1 Anwendungen der Elektrizität 144
1.2 Grundbegriffe der Elektrotechnik 145
1.3 Elektrische Grundgrößen 146
1.4 Ohm'sches Gesetz 147
1.5 Elektrische Leistung, Arbeit,
Wirkungsgrad 148
1.6 Elektrische Schaltung von Verbrauchern 149
1.7 Messen elektrischer Größen 150
1.8 Stromarten 151
2 Stromversorgung und sicherer
Umgang mit der Elektrizität 152
2.1 Leitungsnetz und elektrischer Anschluss 152
2.2 Elektrische Installation und Anschlüsse _ 153
2.3 Schutzmaßnahmen für elektrische
Betriebsmittel 154
2.4 Mögliche Fehler an stromführenden
Geräten 155
2.5 Gefahren durch den elektrischen Strom 155
2.6 Sicherer Umgang mit stromführenden
Leitungen und Maschinen 156
2.7 Bildzeichen auf elektrischen Geräten
und Maschinen 156
3 Elektrische Antriebsmaschinen in
Chemieanlagen 157
3.1 Elektromotoren 157
3.1.1 Drehstrom-Kurzschlussläufermotoren 157
3.1.2 Gleichstrommotoren 160
3.1.3 Motorschutzarten 162
3.2 Getriebe für Elektromotoren 162
3.2.1 Keilriemengetriebe 162
3.2.2 Zahnrädergetriebe 163
3.2.3 Kurvenscheiben-Getriebe 164
3.2.4 Stufenscheibengetriebe 165
3.2.5 Umschlingungsgetriebe 165
4 Elektrochemische Grundlagen 166
4.1 Galvanische Elemente 166
4.2 Elektrolyse 168
4.2.1 Elektrolyse wässriger Lösungen 168
4.2.2 Faraday'sche Gesetze 169
4.2.3 Technische Elektrolyse-Verfahren 169
1 Elemente für drehende Bewegungen 171
1.1 Wellen, Achsen, Bolzen 171
1.2 Zahnräder 172
1.3 Welle-Nabe-Verbindungen 173
1.4 Wellenkupplungen 174
6
Seite
2 Lager 175
2.1 Gleitlager 175
2.2 Wälzlager 175
3 Dichtungen 176
3.1 Dichtungen an nicht bewegten
Flächen 176
3.2 Wellendichtungen 176
4 Fügeteile für Maschinen und Apparate 178
4.1 Schraubenverbindungen 178
4.2 Schraubenarten 179
4.3 Muttern 180
4.4 Schraubensicherungen 180
4.5 Festigkeitsklassen von Schrauben und
Muttern 180
4.6 Stifte 180
5 Deckelverschlüsse 181
6 Schweiß-und Lötverbindungen 182
6.1 Lichtbogenhandschweißen
(E-Schweißen) 182
6.2 Schutzgas-Schweißen (SG-Schweißen)_ 182
6.3 Gasschmelzschweißen 183
6.4 Löten _ 183
7 Hydrauliksysteme in Maschinen 184
8 Pneumatik im Chemiebetrieb 186
1 Einteilung der Werk-und Hilfsstoffe 188
2 Eigenschaften der Werkstoffe 190
2.1 Physikalische Eigenschaften 190
2.2 Mechanische Eigenschaften 191
2.3 Chemisch-technologische Eigenschaften 192
2.4 Fertigungstechnische Eigenschaften 193
2.5 Umweltverträglichkeit. 193
3 Stähle 194
3.1 Baustähle für mechanische
Beanspruchung 194
3.2 Baustähle für mechanische und
thermische Belastung . _ 197
3.3 Baustähle für chemische Belastung:
Die nichtrostenden Stähle _ 198
3.4 Werkzeugstähle 200
4 Gusseisen und Stahlguss. _ 202
4.1 Gusseisen _ ~ 202
4.2 Stahlguss _ 203
5 Nichteisenmetalle (NE-Metalle) 204
5.1 Aluminium und Aluminiumlegierungen 204
5.2 Kupfer und Kupferlegierungen 205
5.3 Nickel-Werkstoffe 206
5.4 Titan (Ti) 207
5.5 Blei(Pb)_ 207
5.6 Die Sondermetalle Zirkonium (Zr)
undTantal (Ta)_ 208
5.7 Zink (Zn) 208
5.8 Zinn(Sn)_ 208
6 Korrosion und Korrosionsschutz 209
6.1 Chemische Korrosion 209
6.2 Elektrochemische Korrosion _ 209
6.3 Korrosionsarten und ihr
Erscheinungsbild 211
Inhaltsverzeichnis
Seite
6.4 Korrosionsbeständigkeit der
metallischen Werkstoffe 213
6.5 Auswahl geeigneter Werkstoffe 213
6.6 Korrosionsschutzmaßnahmen 216
6.6.1 Korrosionsschutzanstriche 216
6.6.2 Zinkbeschichtungen 216
6.6.3 Korrosionsschutz von Apparaten aus
nichtrostenden Stählen 217
6.6.4 Verminderung der Aggressivität des
einwirkenden Stoffes 217
6.6.5 Vermeidung von Korrosionsstellen 217
6.6.6 Katodischer Korrosionsschutz von
Stahl-Bauteilen 218
6.6.7 Korrosionsschutz von AI-Bauteilen 218
7 Überwachung der Werkstoffe
und Bauteile im Betrieb 219
7.1 Fehlerortung in Chemieanlagen 219
7.2 Korrosionsüberwachung 221
8 Kunststoffe 222
8.1 Eigenschaften und Verwendung 222
8.2 Technologische Einteilung 222
8.3 Thermoplastische Kunststoffe 223
8.4 Duroplastische Kunststoffe 224
8.5 Elastomere 225
8.6 Beständigkeitsverhalten und Alterung
der Kunststoffe 226
8.7 Verarbeitung von Kunststoffen 226
9 Verbundwerkstoffe — 227
10 Nichtmetallische anorganische
Werkstoffe - 228
10.2 Chemieapparate-Email — 228
10.3 Keramische Werkstoffe - 229
10.4 Chemisch beständige Ausmauerungen _ 229
10.5 Grafit und Kohlewerkstoffe_ 229
11 Schmierstoffe 230
11.1 Schmieröle 230
11.2 Schmierfette 231
11.3 Feste Schmierstoffe 231
V Mttstedmik-nCNmieanlagen »2
1 Temperaturmessung 234
1.1 Temperaturskalen 234
1.2 MechanischeTemperaturmessgerate — 235
1.3 Temperaturmessgeräte mit
elektrischem Ausgangssignal - 236
2 Druckmessung 23^
2.1 Definition, Einheiten, Umrechnung 238
2.2 Druckarten - 238
2.3 U-Rohr-Manometer . 239
2.4 Federmanometer 2
2.5 Drucksensoren 240
2.6 Druckdifferenzmessung 2/*
2.7 Druckmittler, Druckwächter _ 24J
2.8 Besonderheiten der Druckmessung 242
3 Füllstandsmessung 24*
3.1 Füllstandsmessgeräte für Flüssigkeiten _ 244
3.1.1 Mechanische Füllstandsmessgeräte 244
3.1.2 Hydrostatische Füllstandsmessung 245
3.1.3 Ultraschall-Füllstandsmessung 2*
3.1.4 Kapazitive Füllstandsmessung **
Inhaltsverzeichnis
Seite
3.1.5 Füllstandsmessung mit Radar 247
3.2 Füllstand-Grenzwertschalter für
Flüssigkeiten 247
3.3 Füllstandsmessgeräte und Grenzschalter
für Schüttgüter 248
3.4 Rauminhalte von Behältern 250
3.5 Gasmengenbestimmung inTanks 251
4 Durchflussmessung und
Mengenmessung 252
4.1 Durchflussmesser 253
4.1.1 Schwebekörper-Durchflussmesser 253
4.1.2 Durchflussmesser mit Messblende 253
4.1.3 Wirbel-Durchflussmesser 254
4.1.4 Schwingungs-Durchflussmesser 254
4.1.5 Ultraschall-Durchflussmesser 255
4.1.6 Magnetisch-induktiver
Durchflussmesser 255
4.1.7 Coriolis-Massedurchflussmesser 256
4.1.8 Thermischer Durchflussmesser 256
4.1.9 Turbinenrad-Durchflussmesser 257
4.1.10 Flügelrad-Durchflussmesser 257
4.2 Mengenmesser für strömende Fluide 257
4.3 Strömungsanzeiger und Durchfluss¬
wächter 259
5 Messwerterfassung, Verarbeitung und
Anzeige 260
6 Darstellung und Benennung von
Messstellen 263
1 Probenahme 264
1.1 Probenahme von Flüssigkeiten 265
2.1 Probenahme von Feststoffen 265
2 Bestimmen der Eigenschaften von
Feststoffen 266
2.1 Bestimmen der Masse 266
2.2 Bestimmender Dichte 268
2.3 Bestimmen der Feuchtigkeit 269
2.4 Bestimmung der Partikelgrößen von
Schüttgütern 270
2.4.1 Probenahme 270
2.4.2 Siebanalyse 271
2.4.3 Auswertung der Siebanalyse 272
2.4.4 RRSB-Kömungsnetz 274
3 Messung der Eigenschaften und
Bestandteilen von Flüssigkeiten 276
3.1 Messung der Dichte von Flüssigkeiten _ 276
3.2 Viskositätsmessung 277
3.3 Messung der elektrischen Leitfähigkeit 278
3.4 Messung des pH-Werts 278
3.5 Messung des Redox-Potentials 279
3.6 Anwendungen der Leitfähigkeits- und
pH-Wert-Messung 280
3.6 Messung des gelösten Sauerstoffs in
Wasser 281
3.7 Messung derTrübung in Flüssigkeiten _ 281
4 Analysenverfahren für Gase und
Flüssigkeiten 282
4.1 Chromatografische Analyse 282
7
Seite
4.2 Analyse mit Sensoren 283
4.2.1 Infrarot-Absorptions-Sensoren 283
4.2.2 Wärmeleitfähigkeits-Sensoren 284
4.2.3 KatalytischeWärmetönungs-Sensoren _ 284
4.2.4 Elektrochemische Sensoren 284
4.2.5 Technische Gasanalysegeräte 285
5 Messung von Luftbestandteilen 285
5.1 Sauerstoffgehalt und Luftschadstoffe 285
5.2 Explosionsgrenzen 285
5.3 Luftfeuchtigkeitsmessung 286
5.4 Rauch- und Staubkonzentrations¬
messung 286
6 Qualitätssicherung im Chemiebetrieb 287
6.1 Qualitätsmanagement 287
6.2 Qualitätsmanagementsysteme 287
6.3 Werkzeuge der Qualitätssicherung 289
6.3.1 Checklisten 289
6.3.2 Histogramme 289
6.3.3 Verteilungskurve und statistische
Kennwerte 290
6.3.4 Ischikawa-Diagramm 291
6.3.5 Fehlersammelkarte 291
6.3.6 Pareto-Analyse (ABC-Analyse) 292
6.3.7 Prozessregelung mit Qualitätsregelkarte 292
1 Zerkleinem von Feststoffen 296
1.1 Physikalische Grundlagen 296
1.2 Zerkleinerungsverfahren 297
1.3 Brecher 298
1.4 Mühlen 299
1.5 Schneidmühlen, Granulatoren 201
1.6 Zerkleinerungsanlagen 301
2 Flüssigkeitszerteilung 302
2.1 Berieseln, Versprühen 303
2.2 Zerstäuben, Verdüsen 303
3 Agglomerieren (Zusammenfügen) 304
3.1 Aufbaugranulieren (Pelletieren) 304
3.2 Formpressen 306
3.3 Sintern 307
4 Mischen (Stoffvereinigen) 308
4.1 Mechanisches Rühren 309
4.1.1 Rührbehälter 309
4.1.2 Rührwerk 311
4.1.3 Rührer 312
4.1.4 Strömungsverhältnisse im
Rührbehälter 313
4.1.5 Verfahrenstechnische Operationen
durch Rühren 314
4.2 Pneumatisches Rühren 316
4.3 Strömungsmischer 316
4.4 Kneten, Anteigen 318
4.5 Mischen von Feststoffschüttungen 320
1 Wärme - eine Energieart 322
1.1 Wärmeeinheiten 322
1.2 Wärmemengen 322
8
Seite
1.3 Umwandlungswärmen_ 323
1.4 Gesamtwärmemenge 324
1.5 Temperaturen von Mischungen 325
2 Energieträger im Chemiebetrieb 326
2.1 Brennstoffe^ 326
2.2 Elektrischer Strom 327
2.3 Wasserdampf_ 328
2.4 Heizflüssigkeiten — 330
2.5 Gasförmige und feste Wärmeträger 330
2.6 Kühl-und Kältemittel 330
2.7 Druckluft und Vakuum 331
3 Wärmeübertragung 332
3.1 Physikalische Grundlagen 332
3.2 Wärmeübertragung in der
Chemietechnik 333
3.3 Wärmeleitung 333
3.4 Wärmeübergang 334
3.5 Wärmedurchgang 335
3.6 Wärmestrahlung 336
3.7 Stoffführung in Wärmetauschern 337
4 Wärmetauscher 339
4.1 Rohrbündel-Wärmetauscher 339
4.2 Rohrschlangen-Wärmetauscher 340
4.3 Doppelrohr-Wärmetauscher 341
4.4 Spiral-Wärmetauscher 341
4.5 Platten-Wärmetauscher 341
5 Kondensatoren 342
5.1 Oberflächenkondensatoren 342
5.2 Mischkondensatoren 343
6 Heizen und Kühlen von Rührbehältern 344
6.1 Indirekte Wärmeübertragung 344
6.2 Direkte Wärmeübertragung 344
6.3 Heiz-/Kühl-Systeme bei Rührbehältern _ 345
7 Energieeinsparung bei Wärmeaustausch¬
verfahren 346
8 Kühlen mit Luft und Rieselwasser 347
Dt Mechanische Irennverfahren 350
1 Mechanische Trennverfahren für
Feststoff-Gemische 350
1.1 Sortieren 351
1.1.1 Dichtesortieren 351
1.1.2 Flotieren _ 352
1.1.3 Magnetsortieren. 353
1.2 Klassieren 354
1.2.1 Sieben 354
1.2.2 Sichten (Windsichten) 356
1.2.3 Stromklassieren (Hydroklassieren) 358
2 Mechanische Trennverfahren für
Feststoff/Flüssigkeits-Gemische 359
2.1 Absetzen, Sedimentieren, Ausflocken 359
2.2 Filtrieren 362
2.2.1 Wirkprinzip 362
2.2.2 Absatzweise betriebene Filterapparate_ 363
2.2.3 Kontinuierlich arbeitende Filterapparate 365
2.3 Auspressen 367
2.4 Zentrifugieren 368
2.4.1 Wirkprinzip 368
2.4.2 Absatzweise arbeitende Filtrier¬
zentrifugen 369
Inhaltsverzeichnis
Seite
2.4.3 Kontinuierlich arbeitende Filtrier¬
zentrifugen 370
2.4.4 Sedimentierzentrifugen 370
2.4.5 Industrielle Zentrifugieranlage 373
3 Mechanische Trennung von Emulsionen 374
3.1 Dekantieren 374
3.2 Zentrifugieren 374
3.3 Ultrafiltration 375
X Entstaubung und Abgasreinigung 378
1 Entstaubung 377
1.1 Mechanische Entstaubung 378
1.2 Nassentstaubung 380
1.3 Filtrationsentstaubung 381
1.4 Elektroentstaubung 382
1.5 Entstaubungsanlage 383
2 Abscheidung feinverteilter Flüssigkeits¬
tröpfchen 384
3 Abscheidung von Fremdgasen 385
3.1 Fremdgasabscheidung durch
Kondensation 385
3.2 Gasreinigung durch Absorption 386
3.3 Gasreinigung durch Adsorption 390
3.4 Gasreinigung durch Dampfpermeation _ 393
3.5 Katalytische Gasreinigung 394
3.6 Abluftreinigung durch Verbrennung 395
J%M I MvllltlvvlH? IIWIHVvl MIM WH w^v
1 Trocknen 397
1.1 Physikalische Grundlagen - 397
1.2 /)-X-Diagramm derTrocknung - 400
1.3 Trocknungsverfahren .— 402
1.4 Trockner für Feststoffschüttungen 403
1.5 Trockner für Flüssigkeiten . 405
1.6 Vakuumgefriertrocknung 407
1.7 IndustrielleTrocknungsanlage 408
2 Thermische Trennung von Lösungen 410
2.1 Verdampfen - 410
2.1.1 Physikalische Grundlagen 41°
2.1.2 Vorgänge im Verdampfer 411
2.1.3 Verdampferbauarten 412
2.1.4 Verdampferanlagen 414
2.2 Kristallisieren 416
2.2.1 Physikalische Grundlagen 416
2.2.2 Kristallisationsverfahren — 417
2.2.3 Kristallisationsapparate 418
2.3 Aussalzen, Ausfällen und Verdünnen _ 421
2.4 Ausfrieren (Kaltkonzentrieren) 421
3 Thermische Trennung von Flüssigkeits¬
gemischen 42.3
3.1 Physikalische Grundlagen — 4l"
3.1.1 Siedeverhalten von Flüssigkeiten — 423
3.1.2 Siedeverhalten von Flüssigkeits¬
gemischen
3.1.3 Dampfdruck von Flüssigkeits¬
gemischen .
3.1.4 Siedediagramm — r°~
3 1 R filpirhnfiuuir*htcrlianramm ¦—
Inhaltsverzeichnis
Seite
3.2 Destillieren 427
3.2.1 Absatzweise einfache Destillation 427
3.2.2 Destillierverhalten verschiedener
Flüssigkeitsgemische 428
3.2.3 Absatzweise fraktionierte Destillation 429
3.2.4 Kontinuierliche einfache Destillation 429
3.2.5 Wasserdampfdestillation 430
3.3 Rektifizieren 431
3.3.1 Vorgänge beim Rektifizieren 431
3.3.2 Rektifikationskolonnen mit
Austauschböden 433
3.3.3 Änderung der Zusammensetzung in
einer Rektifikationskolonne 434
3.3.4 TheoretischeTrennstufenzahl 435
3.3.5 Bodenwirkungsgrad und erforderliche
Anzahl der Austauschböden 435
3.3.6 Rücklaufverhältnis 436
3.3.7 Rektifikationskolonnen mit Füllkörpern
und Packungen 436
3.4 Rektifikationsverfahren 438
3.4.1 Absatzweise Rektifikation 438
3.4.2 Kontinuierliche Rektifikation 439
3.4.3 Arten des Gemischzulaufs 440
3.4.4 Bestimmung der Trennstufenzahl in
kontinuierlichen Rektifikationskolonnen. 441
3.5 Rektifizieren von Mehrstoff- und
Vielstoffgemischen 442
3.6 Rektifizieren temperaturempfindlicher
Gemische 443
3.7 Raffinierung des Erdöls 444
3.8 Rektifikation azeotroper und eng
siedender Gemische 446
3.8.1 Siedeverhalten azeotroper Gemische 446
3.8.2 Zweidruck-Rektifikationsverfahren 447
3.8.3 Azeotrop-Rektifikation 448
3.8.4 Extraktiv-Rektifikation 449
3.9 Kombinierte Rektifikationsverfahren 450
3.10 Wärmeenergieeinsparung beim Betrieb
von Rektifikationsanlagen 451
3.11 Regelung von Rektifikationsanlagen 451
XII Physikalisch-chemisch«
Itennvarfahren 452
1 Feststoffextraktion 453
1.1 Vorgänge und Begriffe 453
1.2 Industrieller Extraktionsprozess 453
1.3 Lösemittel für die Extraktion 454
1.4 Physikalische Grundlagen 454
1.5 Stoffführung beim Feststoff-Extrahieren 455
1.6 Absatzweise arbeitende Feststoff-
Extraktoren 456
1.7 Kontinuierlich arbeitende Feststoff-
Extraktoren 458
2 Flüssig/Flüssig-Extraktion 460
2.1 Physikalische Grundlagen 460
2.2 Absatzweise arbeitende Flüssig/Flüssig-
Extraktionsanlagen 461
2.3 Kontinuierliche Flüssig-Flüssig-
Extraktionsanlagen 462
2.4 Extraktionsleistung von Kolonnen 464
9
Seite
3 lonenaustausch-Verfahren 465
3.1 Physikalisch-chemische Grundlagen 465
3.2 Wasser-Vollentsalzung 466
3.3 Wasserenthärtung 467
3.4 Abwasserentgiftung 467
3.5 lonenaustauscheranlagen 467
4 Membran-Trenntechnologie 469
4.1 Einteilung der Flüssig/Flüssig-
Membran-Trennverfahren 469
4.2 Flüssig/Flüssig-Membran-
Trennverfahren 470
4.2.1 Umkehrosmose 470
4.2.2 Nanofiltration 470
4.2.3 Ultrafiltration 471
4.2.4 Mikrofiltration 471
4.3 Apparate der Membran-Trenn¬
verfahren 471
4.4 Anlagen mit Membran-Trennverfahren _ 473
4.5 Pervaporation 474
4.6 Dampfpermeation 475
Xm Steuerung»-, Regelung*- und
PresecsMttMhnik 476
1 Übersicht und Begriffe 476
2 Regelungstechnik 478
2.1 Grundlagen 478
2.2 Darstellung und Bezeichnung von Mess-,
Steuer- und Regelstellen 480
2.3 Beispiele für EMSR-Stellen in Chemie¬
anlagen 482
2.4 Regelstrecken 484
2.4.1 Statisches Verhalten 484
2.4.2 Dynamisches Verhalten 485
2.5 Darstellung der Funktionselemente
von Regeleinrichtungen 486
2.6 Regler 488
2.6.1 Zeitverhalten stetiger Reglertypen 488
2.6.2 Vergleich und Einsatz der Reglertypen _ 490
2.6.3 Unstetige Regler 491
2.6.4 Regelgeräte 492
2.6.5 Regler ohne Hilfsenergie 493
2.7 Regelaufgaben in Chemieanlagen 494
2.7.1 Temperaturregelungen 494
2.7.2 Druckregelungen 495
2.7.3 Durchflussregelungen 497
2.7.4 Mengenregelung 497
2.7.5 Füllstandsregelungen 498
2.7.6 Regelung von Analysewerten 498
2.7.7 Regelung einer Rektifikationsanlage 499
2.8 Regelkreisverhalten und Regler¬
einstellung 500
3 Steuerungstechnik 501
3.1 Steuerungstechnische Grundbegriffe 501
3.2 Steuerungsarten 502
3.3 Beschreibungsarten für Steuerungs¬
vorgänge 503
3.3.1 Beschreibung mitText und Skizze 503
3.3.2 Darstellung von Verknüpfungen 503
10
Seite
3.3.3 Steuerzeitplan und Schaltfolge¬
diagramm - . 504
3.3.4 Ablaufsteuerung eines Chargenreaktors
im Schaltfolgediagramm. 504
3.4 Grundfunktionen der binären Signal¬
verarbeitung 506
3.5 Funktionspläne von Ablaufsteuerungen
mitGRAFCET^ 508
3.5.1 Ablaufsteuerung einer Mischanlage 510
3.5.2 Ablaufsteuerung einer
Reaktionsanlage 511
3.5.3 Ablaufsteuerung einer Zentrifugier-
anlage 513
3.6 Technische Ausführung von
Steuerungen - - 514
3.6.1 Mechanische Steuerungen 514
3.6.2 Elektrische Steuerungen 514
3.6.3 Elektronische Steuerungen 515
3.6.4 Speicherprogrammierbare
Steuerungen SPS 515
4 Prozessleittechnik 518
4.1 Vergleich: Konventionelle EMSR-
Technik - Prozessleittechnik 518
4.2 Aufbau von Prozessleitsystemen 520
4.2.1 Komponenten eines Prozessleitsystems 520
4.2.2 Prozessleitsystem einer großen
Chemieanlage 521
4.2.3 Automatisierungseinheiten 522
4.2.4 Eingabe/Ausgabe-Einheiten 522
4.2.5 Beobachtungs- und Bedienstationen 523
4.2.6 Bussysteme 523
4.2.7 Managementstation 523
4.3 Darstellung des Prozessgeschehens
auf dem Bildschirm 524
4.3.1 Fließbilddarstellungen 524
4.3.2 Konfektionierte Bilder 525
4.3.3 Kurvenbilder 526
4.3.4 Einblendbilder (Windows) 526
4.4 Bedienung eines Prozessleitsystems 527
4.5 Funktionsumfang eines Prozessleit¬
systems 528
4.5.1 Messwertaufbereitungsfunktionen 528
4.5.2 Regelfunktionen 528
4.5.3 Steuerungsfunktionen 529
4.5.4 Rezeptursteuerung von
Chargenprozessen 530
4.5.5 Steuerung von Rohrleitungsnetzen 532
4.5.6 Überwachungsfunktionen 532
4.5.7 Instandhaltungs-Management 533
1 Reaktionsverfahren 535
2 Einflussgrößen auf die Reaktion 535
3 Chargenbetrieb 536
3.1 Reaktionsbehälter 536
3.2 Charakteristisches des Chargenbetriebs 537
4 Fließbetrieb 538
4.1 Reaktionsapparate für Fließbetrieb 538
Inhaltsverzeichnis
Seite
4.2 Charakteristisches des Fließbetriebs 538
4.3 Fließbetrieb mit Kreislaufführung im
Reaktor 539
5 Reaktorkombinationen 540
6 Hochdruck-Reaktionsapparate 540
7 Reaktionsöfen 542
8 Elektrolyseapparate 543
XV Umwehtechnik hnChemiebetrißb 544
1 Chemieproduktion und
Umweltbelastung 545
2 Umweltschutzbereich Wasser 547
2.1 Gesetzliche Bestimmungen zum
Abwasser 547
2.2 Reinigungsverfahren für Abwasser 548
2.3 Auswahl des geeigneten Abwasser-
Reinigungsverfahrens 552
2.4 Anlage zur Reinigung von Chemie¬
abwasser — 553
2.5 Mechanisch-biologische Abwasser¬
reinigung in einer kommunalen
Kläranlage 554
2.6 Biologische Abwasserreinigung in
Hochbau-Reaktoren — 556
3 Umweltschutzbereich Luft — 557
3.1 Gesetzliche Bestimmungen
zu Abgasen 557
3.2 Kombinierte Abgasverbrennung und
Abluftreinigung 557
3.3 Abluftreinigung durch Adsorption und
Nachverbrennung 558
3.4 Reinigung der Abgase von
Verbrennungskraftwerken 559
4 Beseitigung von Chemieabfällen 560
4.1 Gesetzliche Bestimmungen zur
Abfallentsorgung . 560
4.2 Behandlungsverfahren für Abfälle 560
4.3 Entsorgung der Abfälle eines Chemie¬
betriebs — 561
4.4 Großanlage zur Verbrennung industriel¬
ler und kommunaler Abfälle. 562
4.5 Ablagerung auf Sondermülldeponien _ 563
5 Produktionsintegrierter Umweltschutz _ 564
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