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Die Fließbettstrahlmühle
Authors: Kaiser Fritz
Published: December 2004

Die neue Fließbettstrahlmühle besteht aus einem Behälter mit fluidisiertem Mahlgut, in das ein Treibgasstrahl mit Überschallgeschwindigkeit vom Boden nach oben hineinbläst. Die Zerkleinerung erfolgt – wie bei Strahlmühlen bekannt – durch Zweierstöße im Strahl, aber infolge der sich einstellenden hohen Gutbeladung mit einem um den Faktor 2 bis 4 besseren Wirkungsgrad. Die aus dem Fließbett aufsteigende Fontäne aus Gas/Gut‐Gemisch tritt in den Sichter ein, dessen Feingut als Produkt mit dem Mahlgas die Mühle verläßt, während sein Grobgut als innerer Umlauf in das Fließbett zurückfällt. Dabei wird infolge der hohen Umlaufzahl von etwa 1 000 genügend Gas zur Fluidisierung in das Bett mitgerissen, so daß hierfür keine eigenen Vorkehrungen nötig sind. Die Mühle arbeitet auch bei härtestem Mahlgut prinzipiell und praktisch fast ohne Verschleiß. Der Sichter hat allerdings den üblichen Abrieb.
Zur Darstellung der Rührercharakteristik in nichtnewtonschen Flüssigkeiten mit nur zwei physikalischen Kennzahlen
Authors: Von Brachel H. , Schümmer P.
Published: December 2004

Nach theoretischen Überlegungen bedarf es zur Korrelation der Leistungscharakteristik beim Rühren nichtnewtonscher Flüssigkeiten eines mehr als zweiparametrischen Zusammenhangs. Im Rahmen der Arbeit wird gezeigt, daß sich die Rührerkennlinien mit hinreichender Genauigkeit (± 5,5%) nach der Kennzahlenbeziehung Ne = f(Re) darstellen lassen, wenn man eine für das Rührwerk repräsentative Zähigkeit aus der Fließkurve definiert. Gleichzeitig wird gezeigt, daß die elastischen Parameter zur Ermittlung des Leistungsbedarfs zu vernachlässigen sind.
Die Verbrennung von Klärschlamm, ein aktuelles Problem
Authors: Thomas Günther
Published: December 2004

Rückblickend wird der Weg der Abwasser‐ und Schlammaufbereitung bis zur Verbrennung des Klärschlammes als eine dem Umweltschutz gerecht werdende Maßnahme aufgezeigt. Die Voraussetzungen für die Auslegung einer Verbrennungseinrichtung werden anhand verschiedener Ofentypen diskutiert. Besondere Aufmerksamkeit wird der Abgasreinigung geschenkt, die hinsichtlich Feststoffen, Schadstoffen wie SO2, Fluor, Chlor usw. und Geruch gegenwärtig sehr beachtet wird. Die dafür in Frage kommenden Voraussetzungen wie ausreichende Nachverbrennung und gezielter Einsatz von Rauchgasreinigungseinrichtungen werden beschrieben.
Eine neue Entwicklung auf dem Gebiet der Wirbelschichtgranulation
Authors: Kaspar Jan , Rosch Micheal
Published: December 2004

Die neuentwickelte, kontinuierlich arbeitende Anlage zur Wirbelschichtgranulation besteht im wesentlichen aus einem handelsüblichen Wirbelschichttrockner, der kontinuierlich arbeitenden Entnahmevorrichtung des gekörnten Materials, der Rückführung des Feinanteils und der Flüssigkeitszuführung (z. B. Produktlösung). Die Anlage wird beschrieben, die Regelung diskutiert und die Instrumentierung von Pilot‐ und Betriebsapparatur gezeigt. Weiterhin werden Versuchsresultate wie die spezifische Verdampfungsleistung, der Energieverbrauch und die Kornverteilung im Vergleich zur Zerstäubungstrocknung dargelegt. Wirbelschichttrockner sind bis zu einer Leistung von etwa 400 bis 500 kg verdampftes Wasser/h bei den verwendeten Produkten kostengünstiger als Zerstäubungstrockner.
Stoffaustauschfläche und Hydrodynamik in Strahl‐ bzw. Venturi‐Wäschern
Authors: Hoffmann Rolf , Kürten Heribert , Nagel Otto
Published: December 2004

Mit der Oxidation wäßriger Na2 SO3‐Lösungen durch Luft als Modellsystem wurde die Abhängigkeit der Stoffaustauschflächen in Strahl‐ bzw. Venturi‐Wäschern von den hydrodynamischen Bedingungen – Belastungswerten an Flüssigkeit und Gas – an Wäschern unterschiedlicher Abmessungen untersucht. Die Versuchsergebnisse lassen sich auch für diese Apparate mit der Energiedissipationsdichte als bestimmender Größe einheitlich korrelieren.
Technische Anwendungen flüssiger Kristalle
Authors: Kelker Hans , Hatz Rolf
Published: December 2004

Die Realisierung des flüssig‐kristallinen Zustands bei Raumtemperatur hat den Weg bereitet für eine neue intensive Erforschung mit dem Ziel, die zum Teil einzigartigen Eigenschaften technisch zu nutzen. Diese Entwicklung steht in vielen Fällen noch am Anfang, läßBt jetzt aber schon eine Fülle aussichtsreicher Möglichkeiten erkennen. Bereits bewährt haben sich cholesterinische Flüssigkristalle als Hilfsmittel zur Thermotopographie, besonders in der Medizin und der zerstörungsfreien Materialprüfung; darüber hinaus können sie zusammen mit einem Absorber zur Aufzeichnung von Wellenfeldern dienen, z. B. für Mikro‐, IR‐, UV‐ und Ultraschallwellen. Mehrere Möglichkeiten zur Bildanzeige und ‐speicherung zeichnen sich ab. Die größere Bedeutung für die Bildanzeige kommt derzeit den nematischen Substanzen zu; alphanumerische Anzeigesysteme auf Basis des dynamischen Lichtstreueffekts sind heute bereits käuflich. Ausführlich wird das Verhalten im elektrischen Feld behandelt, das viele Möglichkeiten zur Bilderzeugung eröffnet.
Impuls‐, Stoff‐ und Wärmetransport durch die Grenzfläche kugelförmiger Partikeln
Authors: Brauer Heinz
Published: December 2004

Der stationäre Stoff‐ und Wärmetransport wird bei zunehmender Reynolds‐Zahl durch den Übergang von der schleichenden Strömung zur Grenzschichtströmung geprägt. Bei festen Kugeln wird durch die Wirbelbewegung im Ablösegebiet auch auf der Kugelrückseite ein Grenzschichtcharakter hervorgerufen. Die mitgeteilte Stoffübergangsgleichung stimmt mit Meßwerten gut überein. Sie berücksichtigt auch den Einfluß des Turbulenzgrades der Außenströmung, durch den der Stoffübergang erheblich verstärkt wird. Bei der Umströmung von Kugelblasen ergeben sich völlig andere Verhältnisse für den Stofftransport. Mit steigender Reynolds‐Zahl erfolgt eine Annäherung an die Gesetze für die Potentialströmung. Die mitgeteilten Gesetze gelten nur für Kugelblasen. Oberhalb ihrer Gültigkeitsgrenze, die angegeben wurde, verliert die Blase ihre Kugelform und erfährt stochastische Formänderungen. Der instationäre Stofftransport durch die Grenzfläche einer Kugel unter Berücksichtigung eines stationären konvektiven Anteils wird an einem Beispiel erörtert. Für sehr kurze und für sehr lange Zeiten verliert der konvektive Anteil seine Bedeutung für den instationären Transport.
Die Wissenschaft des Agglomerierens
Authors: Rumpf Hans
Published: December 2004

Die maßgeblichen Haftmechanismen und Agglomerationsverfahren werden einander gegenübergestellt. Bei den Haftmechanismen werden neue Ergebnisse über den Rauhigkeitseinfluß und die Abstandsabhängigkeit gebracht, die eine Korrektur seitheriger Vorstellungen verlangen. Die Zugfestigkeit und Dehnung von Feuchtagglomeraten ist weitgehend aufgeklärt. Die Scherfestigkeit hängt stark vom Feuchtigkeitsgehalt ab. Die Methoden der Haufwerksmechanik ermöglichen eine Vorausberechnung des Walzenkompaktierens nach Johanson. Fragen des Tablettierens, der Agglomerationskinetik unter Berücksichtigung elektrostatischer Phänomene und der Aufbaugranulation feuchter Haufwerke werden behandelt.
Recycling der Kunststoffe
Authors: Sinn Hansjörg
Published: December 2004

In Japan wird z. Tl. Kunststoff‐Schrottvom Hausmüll getrennt gesammelt und einer Wiederverwendung als Plastikmaterial (z. B. als Blumentöpfe, Zaunpfähle, Fischkörbe) zugeführt oder pyrolytisch zu Heizgas und Heizöl zersetzt. In einer Anlage in Cobe werden Altreifen (5 t/Tag) zu Heizgas, Heizöl und Aktivkohle verarbeitet. – Ferner wird über Laboruntersuchungen in der BRD berichtet. In kontinuierlich betriebenen Sandwirbelschichten wurden Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol und Reifengummi pyrolysiert und Stoffbilanzen über 98% erhalten. Es können bis zu 40 Gew.‐% des Einsatzmaterials als Aromaten‐Fraktionerhalten werden. Polymethylmethacrylat kann in > 95 proz. Ausbeute zum Monomeren gespalten werden. Die Raum/Zeit‐Ausbeuteliegt über 0,4 kg/l h.
Technischer Einsatz von Katalysatoren für die Autoabgasreinigung
Authors: Weigert Wolfgang M. , Koberstein Edgar , Lakatos Eduard , Hensel Jörg
Published: December 2004

Es wird ein Überblick gegeben über die derzeit für die katalytische Reinigung von Autoabgasen untersuchten Oxidationskatalysatoren zur Eliminierung von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, die Reduktionskatalysatoren zur Beseitigung der Stickoxide und über die bifunktionellen Katalysatoren zur Entfernung sämtlicher Schadstoffe.
Entgiftung und Aufarbeitung von Härtesalz‐Rückständen
Authors: Müller Wolfgang , Witzke Lothar
Published: December 2004

Nach Abschluß von halbtechnischen Versuchen wird ein betriebsreifes Verfahren aufgezeigt, welches es ermöglicht, Härtesalz‐Rückstände ohne Zusatz anderer Chemikalien zu entgiften und die Hauptmenge der darin enthaltenen Wertstoffe zurückzugewinnen. Nach der Entgiftung in einer gerührten Schmelze bei Temperaturen von 450 bis 550°C gelingt die Rückgewinnung von überschüssigem Nitrat und Nitrit nach Auflösen in Wasser, Abtrennung des Bariumcarbonats, Umsetzung des gelösten Alkalicarbonats mit Salpetersäure und Aussalzen von Chlorid als Kochsalz auf einfache Weise durch Entwässerung der verbleibenden Lösung. Die ablaufenden exothermen Entgiftungsreaktionen basieren auf der Reaktion zwischen Cyanat/Cyanid mit Nitrat/Nitrit. Die Trennung und Gewinnung der Wertstoffe aus dem Reaktionsprodukt erfolgt unter Ausnützung unterschiedlicher Löslichkeiten der Carbonate, Chloride, Nitrate und Nitrite in wäßrigen Systemen. Versuchsbeispiele mit Meß‐ und Analysenergebnissen werden beschrieben. Ein Stoff‐Fließbild und ein Verfahrensschema geben einen übersichtlichen Einblick in den Ablauf einer geplanten Großanlage. Das vorgeschlagene Aufarbeitungsverfahren erweist sich gegenüber der Einlagerung in Bergwerken durchaus als konkurrenzfähig und ist umweltfreundlicher.
Zur Frage der Randbedingung am Eingang eines Festbett‐Reaktors
Authors: Wicke Ewald
Published: December 2004

Bei chemischen Umsetzungen in Körnerschüttungen geht die Axialdispersion als Verweilzeitverteilung ein. Ihr Einfluß kann nach dem Modell einer Kaskade von Mischzellen oder nach dem Diffusionsmodell berücksichtigt werden. Bei Verwendung des Diffusionsmodells wird üblicherweise auch in die Randbedingung am Schichteingang – nach Danckwerts bzw. Wehner und Wilhelm – die volle axiale Dispersion eingesetzt. Tatsächlich darf dort jedoch nur mit der echten Rückvermischung, d. h. der molekularen Diffusion, gerechnet werden. Dementsprechend ist die Randbedingung für die Stoffbilanzgleichungen zu ändern. Dies gilt nicht für die Wärmebilanz, da hier die effektive Wärmeleitung in der Schüttung erhebliche Rückvermischung bringt. – Wenn der Kontaktschicht keine inerte Körnerschüttung vorgelagert ist, rufen hydrodynamische Anlaufeffekte zusätzliche Axialdispersion hervor, die bei Kurzschicht‐Reaktoren in der Randbedingung berücksichtigt werden muß.
Einführung in die Problematik von Schallimmissionsmessungen in der Umgebung von Industrieanlagen
Authors: Schreiber Ludwig
Published: December 2004

Schallimmissionsmessungen in der Umgebung von Industrieanlagen werden meist durchgeführt, um festzustellen, ob die Immissionsrichtwerte der TA Lärm eingehalten werden. Da die Schallausbreitung stark durch das Wetter beeinflußt wird, schreibt die TA Lärm vor, bei „der vorherrschenden Wetterlage”︁ zu messen, ohne diese genauer zu definieren. Dadurch treten Unsicherheiten in der Beurteilung auf, die man durch genauere Meßvorschriften zu beseitigen sucht. Vielfach kann das betreffende Geräusch am Einwirkungsort selbst mit den üblichen Methoden nicht gemessen werden, weil es durch Fremdgeräusche überdeckt wird. Dann muß man entweder besondere Techniken zu Hilfe nehmen oder die Schallimmission am Einwirkungsort aus Messungen in der Nähe der Schallquellen berechnen. Hierfür fehlen bisher noch einheitliche Richtlinien.
Technical Gas Permeation Processes
Authors: Kammermeyer Karl
Published: December 2004

Both microporous membranes (of ceramic material or metal) and pore‐free membranes (usually polymers, but also metal and glass) are used in industrial gas separations. The only process of industrial significance utilizing microporous partitions is the enrichment of uranium; pore‐free membranes are mainly used in practice. Among the separations using polymeric membranes, the following processes are considered: (1.) purification of refinery hydrogen; (2.) enrichment of a CO/H2synthesis gas in CO; and (3.) isolation of helium from natural gas. Metallic membranes are employed in the following processes: (1.) purification of hydrogen with the aid of a Pd/Ag membrane and (2.) separation of H2from a CO/H2mixture. In conclusion, problems yet to be solved and recognizable development trends are considered.
Dynamisches Verhalten von Festbettreaktoren
Authors: Gilles Ernst Dieter
Published: December 2004

Zunächst werden verschiedene Formen mathematischer Modelle für Festbettreaktoren diskutiert, wobei das Zweiphasenmodell etwas eingehender betrachtet wird. Nach einer kurzen Besprechung numerischer Lösungsmethoden für diese Modelle folgt auf der Grundlage des Zweiphasenmodells eine Analyse des dynamischen Verhaltens dieses Reaktortyps. Es wird eingegangen auf die Existenz mehrfacher stationärer Zustände, auf wandernde Brennzonen, auf Zünd/Lösch‐Vorgänge und auf das Übergangsverhalten bei Störung verschiedener Eingangsgrößen des Reaktors. Besonders eingehend wird auch der Einfluß der Katalysator‐Alterung auf das Reaktorverhalten behandelt. Dabei wird gezeigt, daß eine sehr rasch verlaufende Desaktivierung des Katalysators bei exothermen Reaktionen zu erheblichen Übertemperaturen im Reaktor führen kann. Diesbezügliche Ergebnisse experimenteller Untersuchungen werden mit Simulationsergebnissen verglichen, die mit Hilfe des Zweiphasenmodells erhalten wurden. Ein anderes, besonders interessantes Phänomen des dynamischen Verhaltens von Festbettreaktoren sind Relaxationsschwingungen, die bei bestimmten Typen endothermer Reaktionen auftreten können. Diese Schwingungsform wird eingehend diskutiert. Für einen Differentialreaktor kann gezeigt werden, daß Relaxationsschwingungen als Folge des Zusammenspiels zwischen chemischer Reaktion einerseits und dem Wärme‐ und Stofftransport zwischen beiden Phasen andererseits auftreten können. Die „Wärmeverbrauchskurve”︁ der endothermen Umsetzung muß dann eine mehrdeutige Schaltkennlinie darstellen, die von der Wärmezuführungsgeraden nur in ihrem instabilen Ast geschnitten wird. Die Stabilitätsbetrachtungen lassen sich dann leicht auf einen Festbettreaktor endlicher Länge ausdehnen, für den ein einfaches Stabilitätskriterium angegeben wird.
Auslegung und Maßstabsvergrößerung von Blasen‐ und Tropfensäulen
Authors: Mersmann Alfons
Published: December 2004

Die Fluiddynamik, die Vermischung sowie der Wärme‐ und der Stoffübergang in Blasen‐und Tropfensäulen werden abhängig von einer bezogenen Belastung v̇d/wE diskutiert. Hierbei ist v̇d die Belastung an disperser Phase (oder„Leerrohrgeschwindigkeit”︁) und wE die Aufstiegsgeschwindigkeit einzelner größter, noch gerade stabiler fluider Partikel. Der Betriebsbereich von bezogenen Belastungen von 0,1 bis 0,2 ist für Blasensäulenreaktoren günstig, weil das Gas noch nicht in nennenswerten Mengen in Form von Großblasen mit kurzer Verweilzeit und kleiner Kontaktfläche transportiert wird und der Wärmeübergang schon etwa seinen maximalen Wert erreicht. Nur im Falle eines pneumatischen Mischers sind größere Belastungen zweckmäßig, weil dann der axiale Dispersionskoeffizient und damit auch die Vermischung stark ansteigen. Tropfensäulen lassen sich nur bis zu etwa v̇d/wE = 0,1 bei relativ geringer Durch‐mischungsintensität betreiben.
Dimensionierung von Kristallisatoren
Authors: Mersmann Alfons B. , Beer Wulfrich F. , Seifert Dieter
Published: December 2004

Current status of crystallizer design. This paper surveys current knowledge in designing large scale crystallizers. The volume of a crystallizer depends on the desired mean crystal size, the suspended magma density and the permissible supersaturation, the latter determining the growth velocity and the nucleation rate. Different techniques for measuring the rate of crystal growth are outlined, as are also the methods used in its calculation, which are based upon various models of crystal growth. In designing a large scale crystallizer the phenomena of fluid dynamics and heat transfer must be taken into consideration. The paper deals with these two areas in detail and discusses problems associated with the control of population balance in the slurry.
Wärmeübertragung mit Phasenänderung in verfahrenstechnischen Prozessen
Authors: Stephan Karl
Published: December 2004

Heat transfer with change of phase in chemical engineering processes. Heat transfer with change of phase in multicomponent fluid systems depends on whether the liquid is homogeneous or consists of several phases. In condensation of vapours where a homogeneous liquid is formed, the temperature of the interface may change considerably, an effect which is mostly neglected in heat transfer calculations. In cases where the liquid consists of several phases heat transfer coefficients may be evaluated to a good approximation. However, an additional heat resistance must be taken into account when the vapour condenses at an immiscible liquid interface. Heat transfer coefficients for boiling of homogeneous liquid mixtures may be derived from those of the pure components and an additional term allowing for the different composition of liquid and vapour. For multicomponent mixtures this term may be evaluated from the terms of the corresponding binary systems. Heat transfer in boiling of immiscible liquid mixtures is mainly governed by the physical properties of the liquid phase adjacent to the heating wall.
Ionenadsorption an Elektroden in wäßrigen und nichtwäßrigen Elektrolyten
Authors: Wendt Hartmut , Riemenschneider Peter
Published: December 2004

Adsorption of ions on electrodes in aqueous and nonaqueous electrolytes. This article considers the practical implications of adsorption of electrolyte ions on electrodes and methods for quantitative determination of electrosorption of ions. Adsorbed ions influence the potential drop in the inner Helmholtz layer and thereby modify the rate of charge transfer for redox processes occurring at electrodes, and the chemical reactions ensuing upon charge transfer can be effectively directed by adsorbed ions. Corrosion and its inhibition as well as deposition of metal in electroplating can be influenced by surface‐active ionic additives which are adsorbed. Measurement of differential capacity provides information about the electrosorption of ions and neutral compounds. A knowledge of the zero point of the electrode metal permits clear predictions concerning ion adsorption. Anions are preferentially adsorbed at potentials on the anodic side of the zero point, and cations at potentials that are more negative than the zero point. Surface‐active neutral compounds and lyophobic ions are most strongly adsorbed in a narrow potential range around the zero point. Adsorption of weakly solvated ions on hydrophobic metals (e. g. Au, Hg) is more pronounced than the adsorption of strongly solvated ions on hydrophilic metals (e. g. Ga, Cd, Zn).
Salzschmelzen als Lösungsmittel
Authors: Weil Konrad Georg
Published: December 2004

Salt melts as solvents. The article starts with a brief review of the structure of simple salt melts as determined by X‐ray and neutron diffraction. The solubility of gases in salt melts is then dealt with. The results are discussed within the framework of a hole theory for melts. The main theme of the article concerns solutions of metals in salt melts, particularly solutions of first main group and first sub‐group metals in their molten halides. It is found that the alkali metals are very highly soluble in melts of their halides, whereas copper and silver are only sparingly soluble. A detailed account is given of the state of the alkali metals dissolved in their halides: the metal dissociates into a cation and an electron, whereupon the electron is „solvated”︁ and exhibits properties resembling those of an F centre in a crystal. Silver and copper halides have no vacancies at anionic sites, so that no F centres can be formed. From thermodynamic investigations on the metal solutions it can be concluded that here also solvated species are present, with the solvation sheath containing both cations and anions.
Verbrennungsanlage mit Rauchgaswäsche für die Beseitigung von Chemie‐Abfällen
Authors: Fabian Horst W. , Reher Peter , Schöun Manfred
Published: December 2004

Incineration plant with flue‐gas scrubbers for disposal of chemical waste. Incineration plant No. II installed at the Bayer Facilities at Leverkusen/Germany has been in regular operation since November 1977 after a previous one‐year period of testing. About 25 000 t of industrial waste per year can be burnt in this plant, simultaneously producing nearly 140 000 t of steam. The plant consists of a bunker building, a rotary kiln and secondary combustion chamber, including all the feeding equipment for solid, viscous, and liquid wastes, as well as a boiler, an electrostatic dust precipitator, and a wet gas cleaning unit. This latter unit consists of an injection cooler (quencher), two rotary scrubbers, and a jet scrubber. The cleaned flue gas is reheated in two heat exchangers and is discharged from a suction blower through a 100 m high chimney into the atmosphere. Around the chimney several measuring instruments are installed to check and continuously record the type and amount of emission. The scrubber water is sent to the company waste water treatment plant; the solid ashes and dust are dumped separately. The average incineration costs are DM 400 per ton of waste.
Grundlagen des Agglomerierens
Authors: Schubert Helmar
Published: December 2004

Principles of agglomeration. Particle cohesion is first discussed in connection with agglomeration processes. In this context, the author compiles both the theoretical fundamentals and the most important aspects of partical significance which have so far resisted theoretical description. A basis then exists for formulation of the main principles of various agglomeration processes. The purpose of the processes is to produce agglomerates having particular properties. The principal methods of determining such properties are surveyed. Attention is focussed on recent work both in particle cohesion and in the characterization of agglomerates.
Organische und anorganische Ionenaustauscher zur heterogen katalysierten Alkylierung von Aromaten
Authors: Klein Joachim , Widdecke Hartmut
Published: December 2004

Organic and inorganic ion exchangers as catalysts for the heterogeneous alkylation of aromatics. Ion exchangers has advantages over low molecular for use in industrial alkylation reactions. The reactivity and selectivity behaviour of the polymeric catalysts were found to be markedly influenced by the structure of the polymeric matrix as well as the type and number of the functional groups. In this connection many similarities between inorganic ion exchangers (zeolites) and organic ion exchange resins were detected.
Wärmestrahlung in dispersen Feststoffsystemen
Authors: Vortmeyer Dieter
Published: December 2004

Heat radiation in packed solids. The term packed solids embraces fixed beds and all other, sometimes less rigidly fixed, arrangements of solids particles of any shape in a gaseous environment. Cell and quasihomogeneous models have been developed for determining heat radiation in such systems and their predictions compared with one another and especially with available experimental data. Since fixed beds of spherical particles have been considered most frequently so far, they receive the greatest attention in this article. Topics such as radiation components in insulation systems, in chemical fixed bed reactors, in porous particles, and the effect of radiation on the wall heat transfer coefficient are mentioned only briefly.
Aerosol‐Abscheidung
Authors: Gail Lothar
Published: December 2004

Deposition of aerosols. Modern measuring techniques have created the conditions necessary for testing and improvement of deposition processes developed in practice. Glass‐fibre mechanical filters are highly effective for low aerosol concentrations. Collection of fine dusts and mists is accomplished by processes employing a combination of several deposition mechanisms. The deposition performance of fibre filters for exhaust air purification has been improved to such an extent that process air can now be recycled, avoiding emissions and saving energy. Thus aerosol deposition technology has already reached a high level of performance. The feasibility of combining high deposition efficiency, reliability, and economy has already been demonstrated in individual cases.
Wärme‐ und Stoffübertragung in der Wirbelschicht
Authors: Martin Holger
Published: December 2004

Heat and mass transfer in fluidized beds. Methods of calculation are presented which enable reasonably accurate prediction of heat and mass transfer coefficients in fluidized beds. Some well established equations already given in the literature could be used for estimating the range of existence of the fluidized bed and for calculating maximum fluidization velocities, bed expansion, and particle‐to‐fluid heat and mass transfer. However, a new model had to be developed for the wall‐to‐bed heat transfer from solid surfaces immersed in fluidized beds. This model makes use of some basic ideas adopted from the kinetic theory of gases in order to describe the mechanism of energy transfer through the moving particles. Predictions with this new model are in good agreement with most of the experimental observations, particularly regarding the effects of particle diameter, temperature, pressure, physical properties of gas and particles, and gas velocity.
Herstellung von Synthesegas aus Braunkohle
Authors: Franken Gerd , Adlhoch Wolfgang , Koch Werner
Published: December 2004

Production of synthesis gas from lignite. The production of methanol synthesis gas from lignite is explained for the high‐temperature Winkler process. The influence of experimental factors on the economics of the overall process is indicated, and the production of methanol synthesis gas from lignite, residual oil, and natural gas is compared. The article concludes by presenting further developments of the high‐temperature Winkler process.
Über die Auswahl von Polymerisationsreaktoren
Authors: Gerrens Heinz
Published: December 2004

Choice of polymerization reactors. Industrial syntheses of polymers always yield a highly complex product whose adequate characterization often requires application‐oriented tests in addition to chemical and physical parameters. In contrast to the synthesis of low‐molecular mass substances subsequent corrections, e. g. by distillation or crystallization, are usually impossible. Extremely detailed reaction control is of paramount importance.

Polyreactions can be classified according to kinetic aspects (monomer linkage with and without termination reaction, linkage of polymers). Apart from homogeneous bulk polymerization, there are the heterogeneous processes of precipitation‐, bead‐, and emulsion‐polymerization. The polymerization reactors can be assigned to the known ideal types (batch reactor, continuous plug flow reactor, series of stirred tanks, and continuous stirred tank reactor). High viscosity often thwarts thorough mixing in bulk polymerization and segregation may occur.

The article surveys the variants of the reactor types used for various polyreactions and polymerization processes in industry and examines the reasons for this choice. Most commonly used is the batch reactor, followed by the cascade of stirred tanks. Continuous polymer‐linkage (polycondensation, polyaddition) is frequently performed in a series of several different kinds of reactors.
Fortschritte bei der mechanischen Flüssigkeitsabtrennung durch Filtration
Authors: Bender Wolfgang , Redeker Dettmar
Published: December 2004

Trotz der gestiegenen Kosten für den apparativen Aufwand ist die mechanische Flüssigkeitsabtrennung immer noch ein relativ billiger Verfahrensschritt. Bei geringem Energieaufwand lassen sich selbst feindisperse Feststoffe um mehr als eine Zehnerpotenz, oft sogar noch einstufig, aufkonzentrieren. Aus der breiten Palette der verfügbaren Apparate gewinnt in der Chemischen Industrie das gasdicht gekapselte Filter aufgrund arbeitshygienischer und sicherheitstechnischer Gesichtspunkte zunehmend an Bedeutung. Für die Teilvorgänge Filtrieren, Auswaschen und Entfeuchten der Kuchenfiltration wurden mehrere Modellansätze vorgeschlagen. In der Praxis genügt jedoch meist die einfache, näherungsweise Beschreibung der Kuchenbildung mit Hilfe der Darcy‐Gleichung. Bei stark zur Entmischung neigenden Feststoffen und bei kompressiblem Kuchen ist die Annahme einer homogenen Kuchenstruktur aber nicht mehr zulässig. Die Filterkuchenentfeuchtung durch Trockenblasen oder Trockensaugen ist wegen der beim Schrumpfen oft eintretenden Rißbildung nur im begrenztem Maße möglich. Gelingt es nicht, die Rißbildung zu unterdrücken, so ist das Trockenschleudern in Zentrifugen oder das mechanische Auspressen die günstigere Methode. Abluftprobleme werden bei diesen beiden Entfeuchtungsmethoden vermieden. Die zur Beurteilung erforderlichen Stoffeigenschaften können in Laborversuchen ermittelt werden. Die erarbeiteten Grundlagen erlauben es, die Dimensionierung der Betriebsmaschinen mit größerer Sicherheit durchzuführen als bisher. Diese Grundlagen sind auch dann notwendig, wenn die Steuerung des Verfahrens mit Prozeßrechnern beabsichtigt ist.

Mit der sog. dynamischen Filtration ist eine Möglichkeit eröffnet, strukturviskose, schwerer filtrierbare Suspensionen kontinuierlich in geschlossenen Apparaten bis an die Grenze ihrer Fließfähigkeit aufzukonzentrieren und zu waschen.
Anlagen zum Ultrahocherhitzen von Lebensitteln — Stand der Technik und Optimierung
Authors: Reuter Helmut
Published: December 2004

Als Ultrahocherhitzungsverfahren gelten kontinuierliche Verfahren zum Haltbarmachen fließfähiger Lebensmittel durch Erhitzen auf 135 bis 150°C für die Dauer von einigen Sekunden. Die so sterilisierten Lebensmittel werden unter sterilen Bedingungen in sterile Packungen abgefüllt, die unter sterilen Bedingungen keimdicht verschlossen werden. UHT‐Verfahren werden heute besonders in der Milchverarbeitung zur Haltbarkeitsverlängerung von Milch, Sahne, Puddings, Desserts, aber von Suppen und Soßen angewendet. Gegenwärtig kommt die 3. Generation der UHT‐Anlagen auf den Markt. Nach Art der Wärmezufuhr unterscheidet man zwischen direkt arbeitenden Anlagen mit Dampfinjektion und indirekten Anlagen mit Wärmeaustauschern. Hochviskose Medien werden in Rieselfilmerhitzern direkt durch Dampf erhitzt. UHT‐Anlagen müssen in regelmäßigen Zeitabständen nach 6 bis 12 Betriebsstunden gereinigt werden, um die im oberen Temperaturbereich auf den Wärmeaustauschflächen gebildeten Ablagerungen zu entfernen. Von wirtschaftlicher Bedeutung sind daher die Standzeit der Anlagen, der durch Wärmeaustausch erzielbare Wärme‐Rückgewinn der Anlage, der für direkte Anlagen zwischen 40 bis 50%, für indirekte zwischen 60 bis 80% liegt, der Grad der Automatisierung, die Meß‐, Regel‐ und Sicherheitseinrichtungen sowie der Wartungs‐ und Reparaturaufwand. Eine Optimierung der Anlagen kann unter verschiedenen Zielvor‐stellungen erfolgen. Die für Lebensmittel allgemein bedeutsamste Zielgröße ist die Produktqualität, die vorrangig durch das Temperatur/Zeit‐Verhalten der Anlagen bestimmt wird. Zur Optimierung der thermischen Wirksamkeit der Anlagen können die in der Konserventechnik bewährten Sterilisationswerte,F‐ undC‐Werte, dienen. Durch eine reaktionskinetische Betrachung und bei Vorliegen bestimmter Voraussetzungen ist nach weisbar, dasF‐ undC‐Werte auch für den Temperaturbereich der UHT‐Verfahren anwendbar sind.
Zur frühzeitigen Erkennung gefährlicher Reaktionszustände in chemischen Reaktoren
Authors: Gilles Ernst Dieter , Schuler Hans
Published: December 2004

Um Reaktoren mit stark exothermer Reaktion sicher betreiben zu können, sind Meßeinrichtungen erforderlich, die es gestatten, gefährliche Reaktionszustände bereits im Stadium ihres Entstehens zu erkennen. Nur dann können rechtzeitig geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um solche Zustände zu vermeiden. Im Rahmen dieses Beitrags wird gezeigt, daß die moderne Regelungstheorie mit ihren modellgestützten Meßverfahren Methoden anbietet, die in der Lage sind, einen entscheidenden Beitrag zur Lösung dieses Erkennungs problems zu leisten. Diese Methoden benutzen die in Form eines mathematischen Modells vorliegende a‐priori‐Information über das Prozeßgeschehen, um den gesamten Zustand einer Anlage aus denjenigen Größen zu rekonstruieren, die einer Messung unmittelbar zugänglich sind. Die Kenntnis des gesamten Prozeßzustandes erlaubt dann eine prädiktive Berechnung des zukünftigen Reaktionsablaufs und damit eine frühzeitige Erkennung gefährlicher Reaktionszustände. Die Möglichkeiten eines auf dieser Grundlage basierenden Konzepts zur sicheren Führung stark exothermer Reaktionen werden ausführlich anhand eines einfachen Batch‐Prozesses diskutiert.
Elektrostatische Trennung der Komponenten von Kali‐Rohsalzen
Authors: Bock Rudolf
Published: December 2004

Die Entwicklung des elektrostatischen Trennverfahrens für die Mineralien von Kali‐Rohsalzen wird geschildert. Die wichtigsten Schritte waren die Entdeckung von wirksamen Konditionierungs‐Reagentien, die Berücksichtigung der atmosphärischen Feuchte und der Temperatur im elektrischen Feld sowie die Konstruktion eines leistungsfähigen Scheiders.
Möglichkeiten und Grenzen deduktiven Vorgehens bei der Entwicklung technischer Katalysatoren
Authors: Riekert Lothar
Published: December 2004

Während es für zahlreiche verfahrenstechnische Prozesse eine auf physikalischem Verstehen basierende Grundlegung gibt, die auch präzise Vorhersagen zuläßt, ist dies für den wichtigsten Bestandteil von Reaktionsapparaten, die darin enthaltenen festen Katalysatoren, nur in begrenztem Ausmaß der Fall. Es wird erörtert, wie sich die für die technische Durchführung eines Verfahrens wichtigen Leistungsdaten eines Reaktors auf die Kinetik der Vorgänge an der aktiven Komponente in einem porösen Kontaktkorn zurückführen lassen. Die chemische Kinetik der Reaktionen an der aktiven Komponente ist grundsätzlich nicht aus der Theorie vorausberechenbar. Daher sind empirische Methoden bei der Entwicklung technischer Katalysatoren nicht zu vermeiden. Das bedeutet aber nicht, daß ein rein empirisches Vorgehen der Sache allein angemessen wäre. So kann man z. B. den Einfluß der Morphologie des Kontaktkorns auf die Aktivität und die Selektivität genau vorhersagen. Ein auf Prinzipien der Reaktionstechnik gegründetes methodisches Vorgehen vermindert die Zahl der durch Versuche zu optimierenden Variablen.
Instationäre Prozeßführung kontinuierlicher Reaktoren
Authors: Renken Albert
Published: December 2004

Non‐steady‐state operation of continuous reactors. The behaviour of continuous chemical reactors can be altered significantly by forced oscillation of the reactor parameters such as feed concentration of the reactants, flow rate, and temperature. In contrast to autonomous oscillations in unstable systems, the forced periodic disturbances are controlled and can be used as a further parameter for process optimization. The dynamic behaviour of individual steps of the overall reaction and of the reactor can be exploited to obtain performances and selectivities which cannot be accomplished in the traditional way on steady‐state operation under comparable conditions. This is shown in discussing some simple kinetic schemes published in theoretical studies and comparing them with experimental results for homogeneous and heterogeneous reactions. The physical and chemical causes for the predicted and observed advantages of periodic operation are discussed.
Citronensäure‐Fermentation — biotechnologische Probleme und Möglichkeiten der Rechnersteuerung
Authors: Siebert Diethelm , Hustede Helmut
Published: December 2004

Citric acid fermentation – biotechnological problems and possibilities of computer control. Citric acid today is produced almost exclusively by fermentation with the mold Aspergillus niger according to the surface or submerged process. The application of complex raw materials, like molasses, gives rise to considerable waste water burdens as well as to problems with microbiological process control. In order to gain qualitative and quantitative ideas about the metabolic activities of the mold during citric acid fermentation according to the submerged process production fermentors were equipped with several measuring points for the acquisition of physico‐chemical changes in the medium and with devices for waste air analysis. The measured values were requested in rotation by an on‐line computer and converted to characteristic derivative data. Together with additional analytical laboratory values these data were appropriate for getting a deeper insight into the biochemical events during fermentation. In this way mathematical models could be prepared which supported a better control and optimization of the fermentation course. The knowledge derived from these investigations permitted the extension of the data acquisition and computer system for monitoring and control of all production fermentors.
Gepackte Aufstrom‐Blasensäulen
Authors: Hofmann Hanns
Published: December 2004

Packed upflow bubble columns. Packed upflow bubble columns are used in the chemical industry, in biotechnology, and in waste‐water purification. They are usually operated in the co‐current mode and have various advantages, but also disadvantages, compared with empty bubble columns. This survey reports the current state‐of‐the‐art in fluid dynamics (flow states, pressure drop, holdup and dispersion, bubble size and bubble rise velocity, interfacial area), mass and heat transfer (mass transfer coefficients at the gas/liquid and liquid/solids interface, heat transfer coefficients for fluid/solids and fluid/wall interfaces, effective thermal conductivity of the bulk solids through which flow occurs), flow models (continuum models, stage models, zone models), and other aspects of this type of multiphase reactor; gaps in our knowledge are also indicated.
Neues zur mathematischen Modellierung von Flüssig/Flüssig‐Extraktionskolonnen
Authors: Steiner Ladislav , Hartland Stanley
Published: December 2004

Recent results in mathematical modelling of liquid/liquid extraction columns. Flow in extraction columns is so complicated that it defies exact description. Methods have to be found for approximating the actual state, which can be accomplished by modelling. Approximations should be sought which closely approach reality, and yet can be formulated mathematically and solved by expenditure of a reasonable amount of effort. The development of models proceeded from the plug flow assumption via the theory of back‐mixing to mechanistic models, which should also correctly describe the fundamentals of the various processes. It is now also possible to simulate complicated processes, such as parameter changes along the height of the column. The models described in this article can be readily solved numerically. Only standard procedures are used which can be managed by minicomputers.
Turbulenter Wärme‐ und Stoffaustausch
Authors: Jischa Michael
Published: December 2004

Turbulent heat and mass transfer. Turbulent heat and mass transfer is inseparably connected with turbulent momentum transfer. Thus we again find the same problems as those encountered in the description of turbulent momentum transfer. Moreover, further difficulties arise because of the temperature and concentration fluctuations in addition to the velocity and pressure fluctuations. The problems are essentially experimental ones. It is much simpler to measure correlations of velocity fluctuations like the turbulence energy or the Reynolds shear stress than correlations of other fluctuating quantities. This is why attempts were made at an early stage to reduce the turbulent heat and mass transfer to the comparatively well understood turbulent transfer of momentum. Therefore the basic ideas concerning the modelling of the turbulent momentum flux are discussed at first. A brief introduction to concepts of the statistical theory of turbulence is also given. Finally some proposals to describe the turbulent heat transfer based on modelling assumptions are presented for example of turbulent tube flow. Turbulent mass transfer is only briefly touched upon because of the far greater experimental gaps opposing reliable modelling.
Lebensmittel‐Gefriertechnik mit kryogener Kälte
Authors: Dinglinger Günter
Published: December 2004

Food freezing with cryogenic techniques. Typical for this freezing technique is the immediate contact of the goods to be frozen with the refrigerant. While in the past only nitrogen which boils at – 196°C at atmospheric pressure was seen as a cryogenic coolant, the refrigerating agents CO2 and difluorodichlormethane (R 12) are nowadays also included in this category because some criteria of these processes correspond to those of the original cryogenic freezing technique. The principles of the cryogenic freezing technique are explained, and differences between the various processes and the refrigerants mentioned are detailed. Different types of apparatus were developed to take the conditions of the product and of the refrigerant into consideration. Here above all the physical properties of the refrigerants are important but so are the kind and the dimensions of the goods to be frozen. With reference to recently‐published literature, apparatus are described which utilize the spray or dip technique. However, some apparatus works only with low temperatures without allowing the refrigerant to boil at the surface of the material to be frozen. An economics study gives information about the conditions under which the cryogenic freezing technique is able to compete with traditional freezing techniques.
Herstellung, Stabilität und Spaltung multipler Emulsionen
Authors: Kriechbaumer Alois , Marr Rolf
Published: December 2004

Production, stability, and breaking of multiple emulsions. The production, stability and breaking of multiple emulsions are dependent on many factors, some of which are definable theoretically, some empirically. The stability of an emulsion is characterized by the interplay and superposition of interparticular interactive forces and rheological properties of the continuous phase. Interface‐active substances are adsorbed at the phase boundary and form an interfacial film, whose mechanical properties exert a strong influence on the stability of the droplets. Repulsive forces and interfacial film form an energy barrier. If this is overcome by increasing the thermal energy, by increasing the mobility of the particles or by external energy influences, the film breaks and the droplets coalesce. These processes are demonstrated theoretically and practically with the aid of individual methods of demulsification.
Zur Bewegung feiner Partikeln, die in turbulent strömenden Medien suspendiert sind
Authors: Ebert Fritz
Published: December 2004

Motion of fine grained particles, suspended in turbulent flow. This article considers the motion of particles, suspended in turbulent flow. If the particles are sufficiently small to respond to turbulence, their motion includes stochastic components. Concerning processes like air classification or separation of fine powders the stochastic contribution – characterized by the conception of a particle diffusivity – the particle motion exhibits a detrimental influence. Sharpness of cut and separation efficiency are reduced. The paper aims to present the state of the art in particle diffusion. First, theoretical investigations are reported, attention being focused on the equation of motion of the particle which is the link between the motion of the fluid and the motion of the particle. Then, experimental results are reviewed. The following tendencies can be seen: Particles which response to turbulence of fluid flow show increasing diffusivity with increasing inertia. Field forces like gravity or electrical field forces exhibit a damping effect on diffusivity.
Verhalten von (Schwer‐) Metallen bei der Verbrennung kommunaler Abfälle
Authors: Vogg Hubert
Published: December 2004

Behaviour of (heavy) metals on incineration of municipal wastes. Incineration technology is being used to a growing extent for the disposal of municipal wastes. In order to make this technology less harmful to the environment, steps must be taken to counteract the emission of HCl and SO2 and NOx as well as of some metals, above all mercury. For this purpose the pollutant inventory must be known more reliably than was previously the case. Care must also be taken that the problems connected with pollutants are not merely transposed from the air to water or solids. If necessary, the fractions that are soluble in a slightly acid medium must be removed from the fly ash, reacted chemically, and immobilized as compact materials. The actual incineration must be performed in such a way that inert slag is formed so that reusability is assured. The slag may also have to undergo chemical treatment.
Maßnahmen zur Verbesserung des Wärmeübergangs bei der Kondensation
Authors: Renz Ulrich
Published: December 2004

Measures to improve heat transfer for condensation.In the search for measures to improve the heat transfer for condensation, one has to differentiate between condensation of pure vapours and that of mixtures of vapours. For pure vapours a considerable proportion of the heat transfer resistance is associated with the condensed film. The heat transfer can therefore be improved either by reducing the film thickness or by increasing the heat transport across the film. For mixtures of vapours the heat transfer coefficient at the phase interface is often decisive, and one has to investigate the vapour behaviour rather than the condensed film. The present article surveys the options available to improve the heat transfer for film condensation of pure vapours on vertical surfaces, and as well in vertical or horizontal passed pipes as on pipes in a transverse stream.
Leistungskennwerte verschiedener Gegenstrom‐Extraktionskolonnen
Authors: Pilhofer Theo , Schröter Jürgen
Published: December 2004

Performance indices of various countercurrent extraction columns. The permissible working range and the separation efficiency achievable therein are characteristic indices for the performance of extraction columns. An introductory account of the design principles, especially of columns supplied with mechanical energy, is followed by an illustrative discussion of the influence of operational and constructional parameters and of material properties on the loading range and the separation efficiency attainable therein. Then follows a section comparing the efficiencies of various columns as a function of loadability for a variety of material systems. These comparisons are valid only for certain parameters. Hence, the changes occurring on variation of these parameters are also considered qualitatively. In conclusion, the separation efficiencies of two newly developed columns are examined with a view to establishing whether the dependence upon loading has changed relative to conventional columns.
Betriebs‐Analysenmeßgeräte als Meßumformer
Authors: Gundelach Volkmar
Published: December 2004

On‐line analyzers as transducers. The term transducer is employed frequently by manufacturers and users of measuring instruments and measuring systems. It is generally understood to be an element of a measuring chain which is loaded by as many functions as possible in order to set the rest of equipment free for other tasks. If demands associated with this are not mutually compatible, compromises must be sought. The article starts from the definition of the term transducer, compares this with the results of a discussion on the characteristics such instruments display in practice, and finally, using characteristic examples from on‐line analyzers, outlines the ideas and assessments which stem from such an analysis.
Auslegungsgrundlagen von Kristallisatoren
Authors: Mersmann Alfons , Kind Matthias
Published: December 2004

Design principles of crystallizers. Numerous processes in the chemical, heavy chemical, and food industries involve a crystallization step. Most commonly, a crystalline product is to be obtained from solution. Crystallizers are designed with the aim of cost‐effective isolation of the product in the desired quality, i.e. in the necessary particle size and purity, while minimizing encrustation.