Manfred Nitsche. Kolonnen-Fibel. Für die Praxis im chemischen Anlagenbau. Springer Vi eweg

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Eugen Fertig
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1 Manfred Nitsche KolonnenFibel Für die Praxis im chemischen Anlagenbau Springer Vi eweg

2 1 Planung von Destillations und Absorptionskolonnen Planungshinweise Mengenbilanz für die gegebene Aufgabenstellung Trennbedingungen DampfFlüssigkeitsGleichgewicht Ideal nach RaoultDalton Gleichgewichtsmodelle für unpolare Stoffe mit Berücksichtigung des unidealen Verhaltens in der Flüssigphase basierend auf Reinstoffdaten Gleichgewichtsmodelle für polare Komponenten mit stark unidealem Verhalten in der Flüssigphase Energieund Mengenbilanz in der Kolonne Mengenbilanz Energiebilanz Auswahl der Kolonneneinbauten Kondensatoren Reboüer Vakuumpumpen Regelmöglichkeiten Beheizungssysteme mit Dampf oder organischen Wärmeträgern Wärmeübergangszahlen Dampfbeheizung Beheizung mit flüssigen organischen Wärmeträgern Kühlsysteme Kühlwasserkreislaufsysteme Vergleich zwischen Kühlturm und Luftkühler für die Kühlwasserkühlung Kühlwasserkühlung durch verdampfende Kältemittel oder adiabates Verdampfen Direktkondensation in Kolonnen 37 Literatur 39 V

5 Energieund Mengenbilanz in der Kolonne 8 1.5.1 Mengenbilanz 8 1.5.2 Energiebilanz 13 1.6 Auswahl der Kolonneneinbauten 19 1.7 Kondensatoren 20 1.8 Reboüer 20 1.9 Vakuumpumpen 20 1.

3 Siede Rechnung Flüssigkeit Flashberechnungen VI 2 Gleichgewichte und Taupunkte Aktivitätskoeffizienten Dampfdruckermittlung Phasengleichgewicht idealer Binärgemische Siedepunktsberechnung Taupunktsberechnung Taupunktberechnung inertgashaltiger Dämpfe Tauund Siedelinien idealer Binärgemische Siede und Taupunkt bei ineinander unlöslichen Gemischen FlashBerechnungen für ideale Binärgemische Berechnung des Gleichgewichts und der Siede und Taupunkttemperaturen von idealen Vielstoffgemischen Flashberechnungen für ideale Mehrstoffgemische Phasengleichgewicht nichtidealer Binärgemische Berechnung der Aktivitätskoeffizienten Nach Wilson für mischbare Komponenten Nach NRTL für Komponenten mit Mischungslücke Nach Uniquac für Stoffe mit Mischungslücke Kritischer Vergleich der nach verschiedenen Modellen berechneten Aktivitätskoeffizienten Siedepunkt, Taupunkt und Flashtrennung für nichtideale Binärgemische Nichtideale Mehrstoffgemische 82 Literatur 87 3 Fraktionierung von Binärgemischen Materialbilanz Gleichgewichte Dampf Gleichgewichte 91 idealer Gemische Gleichgewichte nicht idealer Gemische Berechnung von MindestBodenzahl und MindestRücklaufverhältnis Umrechnung von der Mindestbodenzahl auf die praktische Bodenzahl Bestimmung des Einsatzbodens nach Kirkbride Graphische Bodenzahlbestimmung nach McabeThiele Rechnerische Bodenzahlbestimmung nach McCabeThiele Boden zu Boden mit den Mengen und dem Trennfaktor Analytische Berechnung nach Smoker Thermischer Zustand des Einsatzes Kolonnenbelastung im Verstärkungs und Abtriebsteil Auslegungsdaten für die Kolonneneinbauten Fraktionierung nicht idealer Zweistoffgemische 119 Literatur 125

7 Siede und Taupunkt bei ineinander unlöslichen Gemischen 52 2.8 FlashBerechnungen für ideale Binärgemische 54 2.

4 VII 4 Berechnung von MehrkomponentenFraktionieranlagen Basisdaten für die Auslegung Mengenbilanz für die Trennaufgabe Berechnung des mittleren Trennfaktors a für ideale Gemische mit y = l Komponentenverteilung entsprechend den Trennfaktoren ShortCutMethoden für ideale Mehrstoffgemische Berechnung der Mindestbodenzahl für die vorgegebene Komponentenverteilung nach Fenske Ermittlung der Komponentenverteilung bei der Mindestbodenzahl N 132 mm Bestimmung des Mindestrücklaufverhältnisses nach Underwood Umrechnung auf die reale Bodenzahl beim realen Rücklaufverhältnis R Ermittlung des Einsatzbodens nach Kirkbride Dampfund Flüssigkeitsbelastung der Kolonne Berechnung der Konzentrationen auf den theoretischen Böden Fraktionierung von nicht idealen Vielstoffgemischen 151 Literatur Extraktiv und AzeotropDestillation Extraktivdestillation AzeotropDestillation HeteroAzeotropDestillation SchleppmittelDestillation Dekantermengenbilanz 167 Literatur Diskontinuierliche BlasenDestillation Differentialverdampfung Blasenrektifikation Technische Ausrüstung BlasenStripper 188 Literatur Wasserdampfdestillation Berechnungen der Wasserdampfdestillation Erforderlichen Strippdampfmenge Strippdampfbedarf für eine Flüssigphase mit 2 Freiheitsgraden Strippdampfbedarf für 2 Flüssigphasen mit 1 Freiheitsgrad 202

2.2 Ermittlung der Komponentenverteilung bei der Mindestbodenzahl N 132 mm 4.2.3 Bestimmung des Mindestrücklaufverhältnisses nach Underwood 133 4.2.4 Umrechnung auf die reale Bodenzahl beim realen Rücklaufverhältnis R 133 4.

5 VIII 7.3 Auslegung des Dekanters zur Trennung der beiden Flüssigphasen Berechnung der Tropfenabsetzgeschwindigkeiten Dimensionierung des Dekanters Einstellung der Phasenhöhen im Dekanter Auslegung des Dampfverteilers für den Strippdampf Auslegungsbeispiel Erforderliche Strippdampfmenge mit dem Wirkungsgrad n = 0, Heizdampfbedarf zum Aufheizen von 24 auf 84 C und das Verdampfen des Toluols Auslegung des Verdampfers Kontrolle auf Mitreissen von Tropfen Auslegung des Kondensators für 450 kg/h Toluol und 150 kg/h Strippdampf Auslegung des Dekanters Auslegung des Strippdampfverteilers 218 Literatur Auslegung von Absorptions und Desorptionskolonnen Gleichgewichte zur Auslegung von Absorptions und Desorptionskolonnen Physikalisches Gleichgewicht Chemisches Gleichgewicht Berechnung der erforderlichen Stoffübergangseinheiten NTUQG und NTU0L mit der Steigung der Gleichgewichtslinie m für geradlinige Gleichgewichts und Bilanzlinien Berechnung der erforderlichen Stoffübergangseinheiten NTU0G bzw. NTU0L mit der logarithmischen Partialdruck oder Konzentrationsdifferenz Erforderliche gasseitige Stoffübergangseinheiten NTUOG für die Absorption Berechnung der flüssigkeitsseitigen Stoffübergangseinheiten NTUQL für die Desorption Berechnung der erforderlichen theoretischen Stufen NT für die Absorption und Desorption Ermittlung der theoretischen Stufen NT für eine Absorption Berechnung der theoretischen Stufen NT für eine Desorption Umrechnungen der benötigten Stoffübergangseinheiten NTU0G und NTU0L auf die erforderliche Anzahl theoretischer Böden NT und umgekehrt Ermittlung der erforderlichen Füllkörperhöhe Hm 242

5.3 Auslegung des Verdampfers 216 7.5.4 Kontrolle auf Mitreissen von Tropfen 216 7.5.5 Auslegung des Kondensators für 450 kg/h Toluol und 150 kg/h Strippdampf 216 7.5.6 Auslegung des Dekanters 217 7.

6 Stripper IX 8.7 Berechnung der Füllkörperhöhe mit der Stoffdurchgangszahl kga Bestimmung der benötigten theoretischen Böden und der Konzentrationen aufden Böden für geradlinige Gleichgewichts und Bilanzlinien Bestimmung der benötigten idealen Bodenzahl nid mit Bodenwirkungsgrad nb = 1 für die Absorption Berechnung der benötigten realen Bodenzahl nreal mit dem Bodenwirkungsgrad nv< 1 für die Absorption Bestimmung der benötigten idealen Bodenzahl nid mit nl= 1 für die Desorption Berechnung der Zahl der benötigten theoretischen Böden mit dem Wirkungsgrad nl< 1 für die Desorption Graphische Bodenzahlbestimmung für Absorption und Desorption Vorgehensweise beim Auslegen von Wäschern und Strippern für geradlinige Gleichgewichts und Bilanzlinien Auslegen von Absorptionsanlagen Auslegen einer Desorptions/Stripperkolonne für lineare Gleichgewichts und Bilanzlinien Luftstripper für die Wasserreinigung Dampfstripper Funktionsbeschreibung Dampfstripper zum Ausstrippen nicht wasserlöslicher Komponenten aus Wasser Dampfstrippen nicht wasserlöslicher Stoffe mit Rücklauf der Wasserphase Vergleich von Luft und Dampfstrippern Ammoniak Sauergasstripper 299 Literatur Fluiddynamische Auslegung von Bodenkolonnen und Bodenwirkungsgrad Fluiddynamische Auslegungskriterien Erforderlicher Strömungsquerschnitt für die Dämpfebelastung Erforderlicher Downcomerquerschnitt für den Flüssigkeitsablauf Erforderlicher Kolonnendurchmesser DK Fluten und Durchregnen in einer Bodenkolonne Druckverlustberechnungen Bodenwirkungsgrad von Querstromböden 332 Literatur 338

8.2 Berechnung der benötigten realen Bodenzahl nreal mit dem Bodenwirkungsgrad nv< 1 für die Absorption 246 8.8.3 Bestimmung der benötigten idealen Bodenzahl nid mit nl= 1 für die Desorption 247 8.8.4 Berechnung der Zahl der benötigten theoretischen Böden mit dem Wirkungsgrad nl< 1 für die Desorption 248 8.

7 und Werte X 10 Fluiddynamische Auslegung von Füllkörpern/Packungen und ErmitÜungderHTU/HETPWerte Füllkörperkolonnen Berechnungsmethoden für den Druckverlust in Füllkörperschüttungen Berechnung der HTU HETP Kolonnen mit strukturierter Packung 367 Literatur Auslegung von Tropfenabscheidern Wozu benötigt man Tropfenabscheider? Tropfenabscheidung in Schwerkraft.Drahtgestrick und Lamellenabscheidern Zulässige GasStrömungsgeschwindigkeiten Flüssigkeitskapazität Vertikale Tropfenabscheider Horizontale Tropfenabscheider Auswahlkriterien und Dimensionierung Dimensionierung der Abscheider Tropfenabscheidung bei hohen Drücken Nebelabscheidung in Faserfiltern oder durch Tropfenvergrößerung Nebelabscheidung in Faserfiltern Tropfenvergrößerung durch Kondensation 401 Literatur 403 Anhang: Berechnung der Fallgeschwindigkeit von Tropfen in Luft oder Gas 405

2 Tropfenabscheidung in Schwerkraft.Drahtgestrick und Lamellenabscheidern 376 11.2.1 Zulässige GasStrömungsgeschwindigkeiten 380 11.2.2 Flüssigkeitskapazität 383 11.

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