Lehrveranstaltung: Chemische Prozesstechnik (CPT)

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1 Lehrveranstaltung: Chemische Prozesstechnik (CPT) Semester: Projektkurs: 1. Semester (Sommersemester) CEN Vorlesung: 3h ECTS: 5 Dozenten: Unterrichtssprache: Voraussetzungen: 2h Prof. Dr. A. König, Prof. Dr. H. Dörnenburg, Prof. Dr. W. Schwieger Deutsch Keine

2 Vorlesung Chemische Prozesstechnik Sommersemester 2012 Nr. Inhalt Datum Dozent 1 Einführung Prof. König 2 Mechanische Verfahren Prof. König 3 Erdöl-Aufarbeitung Prof. König 4 Erdgas-Aufarbeitung Prof. König 5 Erdöl-Veredelung (Petrochemie) Prof. Schwieger 6 Polymere Prof. Schwieger 7 Modifikation nachwachsender Rohstoffe Prof. König 8 Biotechnologische Prozesse Prof. Schwieger 9 Anorganische Grundchemikalien Kali-Salze Prof. König 10 Säuren und Basen Prof. Schwieger 11 Silizium- und Silikatchemie Prof. Schwieger 12 Wasser- Meerwasseraufbereitung Prof. König 13 Klausur Profs. König und Schwieger

3 Produktstammbaum

4 Vom Rohstoffen zu Produkten

5 Produktionshöhen (Zahlen von 2007, Miot) Quelle : Lehrbuch Technische Chemie

6

7 Grundstruktur chemischer Verfahren und Grundoperationen Aufbereitung der Rohstoffe Reaktion Trennung der Reaktionsprodukte Erzeugung der Verkaufsform Methoden Zerkleinern Sedimetation Filtration Flotation Kristallisation Gaswäsche Reaktortypen - Rührkessel (diskontinuierlich, kontinuierlich) - Rührkesselkaskade - Strömungsrohr Trenntechniken - Sedimentation - Filtration - Kristallisation - Destillation - Extraktion - Gaswäsche Verfahren - Granulation - Pelletierung - Tablettierung Abfüllen Gemeinsamkeiten aller Verfahren: Reihen- und Parallelschaltung von Grundoperationen Grundoperation: Prozesseinheit, deren physikalisch-chemische Gesetzmäßigkeiten unabhängig vom zu verarbeitenden Stoff sind

8 Vereinfachter Verfahrensablauf eines Prozesses: Vom Rohstoff zum Produkt 1: Rohstoffaufbereitung / Reaktionsvorbereitung (mehrfache Durchläufe) 2: Reaktion: Stoffe werden gewandelt! (Teilumsatz) 3: Abtrennung unreagierter Einsatzprodukte (Rückführung) 4: Trennung von Nebenprodukt und Produkt

9 Grundstruktur des Verfahrens für die Herstellung von Polyethylen (PE) Aufbereitung der Rohstoffe Reaktion Trennung der Reaktionsprodukte Erzeugung der Verkaufsform Rohstoffe: Methoden Zerkleinern Sedimetation - Wo Filtration bekomme ich diese Flotation her? - Welche Kristallisation Reinheit haben diese? Gaswäsche - Welche Rohstoffe? Reaktoren: - Welche Reaktortypen? - Welche Abmessungen? - Welche Reaktionsbedingungen? Trenntechniken: - Was, - Welche Verfahren - Wie kann ich das Produkt verkaufen? - Folien? - Granulate?

10

11 Produktstammbaum

12 Produktfolgen auf Basis des Ethylens

13 Chemie des Ethylens: Reaktionswege

14

15 Reaktoren Was wollen wir (Sie) wissen wenn ein Reaktor ausgelegt werden muss? Was ist den Reaktoren gemeinsam?

16 Ein Großreaktor für Petrochemie "Tonnenschwer durchs Nadelöhr" Quelle: WDR

17 Baustoffe Drehrohrofen in der Zementherstellung:

18 Polymerisationsreaktor: Rohrreaktor

19 Was ist dies für ein Reaktor?

20 Verschiedene Reaktoren für die Polymerisation: Slurry Rohrreaktor Rührreaktor (Labormaßstab)

21 Mikro-Wärmetauscher und Mikro-Reaktoren Institut für Mikrotechnik Mainz (IMM) Institut für Mikroverfahrenstechnik IMVT, Forschungszentrum Karlsruhe

22 Ammoniakreaktor - Mikroreaktor

23 Reaktoren Was wollen wir wissen, wenn ein Reaktor ausgelegt werden muss? Was ist den Reaktoren gemeinsam?

24 Reaktoren Was wollen wir (Sie) wissen wenn ein Reaktor ausgelegt werden muss? Was ist den Reaktoren gemeinsam? Klassifikation: - thermische Gesichtspunkte - Betriebsverhalten - Verweilzeitverhalten - Phasenzustand der Reaktanten - Druck - Art des Energieeintrages - Strömungsverhalten -

25 Dimensionen Reaktorwand/Reaktorvolumen

26 Reaktoren Was wollen wir (Sie) wissen wenn ein Reaktor ausgelegt werden muss? Was ist den Reaktoren gemeinsam? Wie teilt man Reaktoren ein?

27 Charakteristik idealer Reaktoren Begriffe/Definitionen Bilanzen Kennlinien der Reaktoren Verweilzeitverhalten

28 Charakteristik idealer Reaktoren Begriffe/Definitionen - Umsatz - Ausbeute - Selektivität - Reaktionsgeschwindigkeit

29 Charakteristik idealer Reaktoren Begriffe/Definitionen Bilanzen Kennlinien der Reaktoren Verweilzeitverhalten

30 Bilanzen: Der Chemiereaktor als Bilanzraum

31 Bilanzen: Stoffliche (in Worte)

32 Bilanzen: Stoffliche (abstrakt)

33 Bilanzen: Stoffliche (schematisch) Diskontinuierlicher Rührreakror Kontinuierlicher Rührreakror

34 Bilanzen: Stoffliche (schematisch) Diskontinuierlicher Rührreakror Kontinuierlicher Rohrreakror

35 Charakteristik idealer Reaktoren Begriffe/Definitionen Bilanzen Kennlinien der Reaktoren Verweilzeitverhalten

36 Kennlinien idealisierter Reaktoren

37 Charakteristik idealer Reaktoren Begriffe/Definitionen Bilanzen Kennlinien der Reaktoren Verweilzeitverhalten

38 Verweilzeitverteilung: Strömungsrohr

39 Verweilzeitverteilung: Rührkessel (kontinuierlich)

40 Verweilzeitverteilung: Kaskade

41 Kennlinien und Verweilzeitkurven idealer Reaktoren

42

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