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Rationelle Wärmenutzung und ‐versorgung in der chemischen Industrie
Authors: Schneider August 
Published: December 2004

AbstractRational utilization and supply of thermal energy in the chemical industry. The development of energy consumption since 1960 is considered, paying special attention to the consumption trends in industry and the position and consumption structure of the chemical industry. The need for maximum exergonic utilization in steam supply is clearly seen. The various possibilities of energetic utilization are then illustrated for an example of steam supply. Utilization of steam from process waste heat is considered as an illustration, and some comments on the pertinent engineering are made. The possibilities and dangers of condensate recovery from process heat exchangers are mentioned in conclusion.
Entstaubung heißer Gase
Authors: Rennhack Rolf 
Published: December 2004

AbstractDust extraction from hot gases. The introduction of new, energy‐saving, and low‐pollution technologies required development of highly efficient systems for purifying dustloaden hot gases at temperatures between 500 and 1000°C and pressures between 1 and 20 bar. The present state of dust removal is described for separators utilizing gravitational forces, electrical effects, filtration, and wet techniques, and typical applications of present‐day dust extraction from hot gases are presented. Possible developments with a view to extending the scope of dust extraction are indicated.
Wärmeübergang in Rührkesseln mit einphasigen Flüssigkeiten
Authors: Poggemann Reinhold , Steiff Artur , Weinspach Paul‐Michael 
Published: December 2004

AbstractHeat transfer in agitated vessels with single‐phase liquids. This article deals with the heat transfer in agitated vessels with single‐phase Newtonian and non‐Newtonian liquids. The following topics are discussed: influence of the hydrodynamics on the heat transfer behaviour; description of the heat transfer with the aid of dimensional analysis; heat transfer correlations for agitated liquids; efficiency of the usual impellers with regard to the heat transfer; and scale‐up of agitated systems in the case of heat removal or heat supply. The various correlations suited for the prediction of the rate of heat transfer in both jacketed vessels and vessels with heating or cooling coils are tabulated for agitation produced by turbines (flat blades, disk flat blades, and pitched blades), propeller, anchors, paddles, and helical ribbons. These tables are available from the “Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik, Universität Dortmund, Postfach 500 500, D‐4600 Dortmund”.
Auswirkung von Korrosion und veränderlicher mechanischer Spannung auf das Schwingungsrißverhalten von Bauteilen
Authors: Spähn Heinz 
Published: December 2004

AbstractEffect of corrosion and fluctuating mechanical stress on the fatigue properties of construction units. Considerable damage is still being caused by fatigue corrosion resulting from fluctuating stresses in construction units, even though such a source of damage has been known for more than half a century. More than 10% of the total corrosion damage encountered in chemical engineering stems from this type of transcrystalline crack. The particular difficulties met with in attempts to guard against such material damage rest, on the one hand, in the multiplicity of factors influencing the loss of strength and, on the other, in the problems associated with the applicability of laboratory results to the behaviour of constructional units. In this paper the influence of corrosion medium, limiting value of stress cycle endured, thickness of construction unit, frequency, mean stress and crack‐propagation characterization on stability towards vibration corrosion is dealt with and shows the design engineer how the relevant data concerning component behaviour are to be handled.
Analyse der potentiellen Explosionswirkung von kurzzeitig in die Atmosphäre freigesetzten Brenngasmengen. Teil I: Gesetze der Wolkenausbreitung und ‐deflagration aus Berstversuchen an Modellbehältern
Authors: Giesbrecht Hartmut , Hess Klaus , Leuckel Wolfgang , Maurer Bodo 
Published: December 2004

AbstractExplosion hazard analysis of inflammable gas released spontaneously into the atmosphere. The processes of flash evaporation, atmospheric vapour cloud formation ignition and explosion after the bursting of vessels containing liquefied gas have been studied by model experiments with propylene heated up to 70°C and pressurized to 60 bar. The experiments have shown that a blast wave with considerable peak pressure in the vicinity of the vessel is produced already by flash expansion of the propylene. The experimentally determined decrease of peak pressure with growing distance could be scaled up to vessels of arbitrary size and different propylene temperatures. Scaling laws could be established as well for the calculation of peak pressure and positive pressure duration of the deflagration wave as functions of released mass and distance. The experiments have not revealed any evidence of a detonation process even when the cloud was ignited by an explosive charge.
Aufgaben, Leistungen und Ziele der Instandhaltung in der chemischen Industrie
Authors: Krüger Hanns‐Günter 
Published: December 2004

AbstractDuties, performance, and objectives of maintenance services in the chemical industry. In the West German chemical industry, about DM 5000 million will be spent on maintenance in 1979. This figure is only slightly less than the amount to be spent on reserch or capital investment. The expenditure ensures peak performance from production installations and the infrastructure as a whole and a high level of plant safety. Increasing costs and reduced earnings demand greater efforts on the part of all maintenance services. The remedy in the past lay in preventive maintenance, but much higher targets are being set today: planning of easily maintainable plants, early recognition of damage; rationalisation of maintenance techniques; work preparation and scheduling; quality control; integration of spare parts inventories; standardisation, etc. The difficult task for the future will be to find solutions to the rising labour costs and various human problems.
Fragen der Lärmminderung in der chemischen Industrie (Geräuschsituation innerhalb und außerhalb der Werke)
Authors: Dunker Hans‐Werner 
Published: December 2004

AbstractQuestions of noise reduction in the chemical industry (noise levels inside and outside industrial sites). In the chemical industry there are hardly any noise problems as far as working conditions are concerned. However, certain difficulties are to be expected in the neighbourhood of chemical plant. Open‐air plants require special nosie reduction measures at many individual noise sources. Safety aspects must have priority. The increased demands necessitate inclusion of piping and equipment in acoustic planning. There should be adequate transition zones separating industrial and residential areas, but owing to lack of town planning desirable screening distances hardly exist. New plants can now be built with noise levels some 7 to 10 dB (A), in certain cases even more than 10 dB (A), lower than ten years ago.
Anwendung der Mischphasen‐Thermodynamik auf die Berechnung von thermischen Stofftrennverfahren
Authors: Stephan Karl 
Published: December 2004

AbstractUse of multiphase thermodynamics in the calculation of thermal separation processes. The methods currently in use for calculation of the equilibrium between phases are reviewed. It is shown that such methods can be subdivided into those based on: (i) equations of state, (ii) the correspondence principle, and (iii) molecular behaviour. The latter methods have proved to be especially successful. They are based on simple and plausible representations of the interactions between atoms and molecules and can be further subdivided into methods according to the principle of local composition, in which further measurements are required, and into methods according to the principle of group increments, in which data can also be precalculated if no measurements are available. For practical purposes, however, rough methods of calculation also afford a good guide. They are often sufficiently accurate for an initial calculation and can be carried out, without the use of a computer, either with the aid of graphical methods or with a pocket calculator, so that parameter changes can be readily observed.
Katalytische Suspensions‐Reaktoren
Authors: Deckwer Wolf‐Dieter , Alper Erdogan 
Published: December 2004

AbstractCatalytic suspension reactors. Reactions occurring in slurries are frequently encountered in industrial chemistry. The field of application of suspension reactors and their advantages and disadvantages compared with other catalytic reactors are underlined. It should be borne in mind when calculating space‐time yields that several drag components (gas/liquid and liquid/solid mass transfer, as well as pore diffusion inhibition) precede the actual reaction. They are best accounted for by the concept of series switching of partial resistances. In the case of highly active and finely divided catalysts, however, absorption acceleration may take place. Methods are presented for determining reaction and transport parameters and correlations of mass and heat transfer are considered. Particular attention is devoted to the question whether the characteristic quantities of heat and mass transfer in a three‐phase system can be estimated from the experimental data for two‐phase systems (gas/liquid and liquid/solid). This is shown to be feasible in many cases with an accuracy adequate for practical purposes. Reactor and catalyst performance show opposing trends in suspension reactors. Guidelines for optimal operation can be derived on the basis of simplified model concepts.
Unter welchen Voraussetzungen bewähren sich Korrosionsschutzauskleidungen aus Fluorkunststoff‐Folien
Authors: Swozil Adolf , Ullmann Gerhard 
Published: December 2004

AbstractUnder what conditions are anticorrosion liners made from fluorinated plastic film effective? Equipment lined with fluorinated plastics is nowadays making a major contribution to the solution of difficult materials problems. If such equipment is to be used successfully, it is essential that its manufacturer is familiar with the specific properties of the lining materials and takes them into account in the design and production of the equipment. However, it is just as important for the operator to adjust to the material when operating the plant. On the basis of many years of experience, the most important problems associated with loose liners made from polytetrafluoroethylene (PTFE) – viz. leakproofness and permeability of the liner, flange system, dimensional stability towards vacuum, handling, and installation – are indicated and possible solutions stated.
Abnahme und Überwachung der Anlagen
Authors: Grein Wilhelm , Braubach Hans‐Otto 
Published: December 2004

AbstractAcceptance testing and surveillance of plant. Existing legislation require acceptance testing of the principal components of a chemical plant prior to its commissioning. As shown for a pressure vessel, this testing of a large chemical plant can only be performed effectively if the necessary concepts have been developed and the data required have been collected during the planning and construction stage. It is not sufficent to consider the components individually. Their incorporation into the plant and their mutal interaction are just as important. Acceptance testing must be preceded by a consideration of the overall safety of the plant. This does not require any new regulations. Regular surveillance ensures that the established safety level is maintained. Many surveillance measures are already stipulated during acceptance testing.
Risikoermittlung und Sicherheitsanalysen in der chemischen Technik
Authors: Pilz Volker 
Published: December 2004

AbstractRisk assessment and safety analysis in chemical engineering. There are in principle two possible ways of assessing the risks originating from industrial plants: the empirical method, which tries to directly evaluate experience from actual hazards and their consequences in the past, and the theoretical‐analytical method, which – in so called risk analyses – uses extensive model calculations to deduce risk values from the interrelationship between minor disturbances and major hazards and their possible consequences. It is shown that in the chemical industry reliable results can only be expected from the empirical method, since indispensable prior conditions for the application of risk analysis methods are not given in operating chemical plants. Because of the considerable degree of uncertainty, theoretically assessed values for risk should not – in the chemical industry – be used for decisions. Empirical risk assessment on the other hand is reliable and makes it clear that the risk from chemical activities is fairly low as compared to other natural and manmade risks for both employees of chemical industries and people living near industrial sites. This is, no doubt, the clear result of the consequent use of hazard and safety analysis methods during the planning and development of chemical plant.
Eine Übersicht zur Berechnung von Phasengleichgewichten mit Hilfe der UNIFAC‐Methode
Authors: Gmehling Jürgen , Rasmussen Peter , Fredenslund Aage 
Published: December 2004

AbstractZur Auslegung von Trennanlagen und für viele andere praktische Zwecke benötigt man die quantitative Kenntnis des Phasengleichgewichts. Dieses Phasengleichgewicht kann mit Hilfe von neueren Ansätzen für die Gibbssche Exzeßenthalpie recht gut aus den binären Konstanten berechnet werden. Da jedoch die Anzahl der technisch interessanten Systeme sehr groß ist, wird man in vielen Fällen nicht für alle beteiligten binären Systeme Phasengleichgewichtsdaten in der Literatur finden. In diesen Fällen ist es notwendig, die benötigte Information mit Hilfe allgemein anwendbarer Methoden vorauszuberechnen. Zur Zeit liefern die Inkrementenmethoden (ASOG, UNIFAC) die besten Resultate. Bei diesen Inkrementenmethoden wird die flüssige Phase wie eine Mischung von funktionellen Gruppen behandelt. Dies hat den Vorteil, daß eine große Zahl technisch interessanter Systeme mit einer relativ geringen Anzahl von Parametern, die die Wechselwirkung zwischen den Gruppen beschreiben, berechnet werden kann, da die Anzahl der verschiedenen Strukturgruppen viel kleiner ist als die Anzahl der möglichen unterschiedlichen Moleküle. In diesem Übersichtsartikel sollen die Möglichkeiten der UNIFAC‐Methode zur Berechnung von Phasengleichgewichten demonstriert werden. Die UNIFAC‐Methode heute für Nichtelektrolytsysteme im Temperaturbereich von 275 bis 425 K und Drücke bis 10 bar anwendbar.A survey of the calculation of phase equilibria with the aid of the UNIFAC‐Methode. In the design of diffusional separation processes and for many other practical purposes one needs quantitative estimates of phase equilibrium compositions. These compositions can today be predicted with good results using modern, two‐parameter models for the excess Gibbs energy. However, since the number of different multicomponent mixtures of interest in chemical technology is very large, it is in practise often not possible to find experimental data in the literature for all the possible binary combinations. In these cases it is necessary to use a predictive approach. Today, group‐contribution methods such as ASOG and UNIFAC may be used with confidence to predict liquid phase excess Gibbs energies. In these methods, the mixture is assumed to consist not of molecules but of the functional groups which, when added form the parent molecules. This has the advantage that a large number of mixtures of interest in chemical technology can be described in terms of relatively few parameters characterizing the interactions between the groups. This review article demonstrates the application of the UNIFAC method to various practical problems within phase equilibria. The UNIFAC method applies to mixtures of nonelectrolytes in the temperature range of 275–425 K and at pressures up to 10 bar.
Analyse der potentiellen Explosionswirkung von kurzzeitig in die Atmosphäre freigesetzten Brenngasmengen. Teil 2: Überprüfung der Modellgesetze anhand der Analyse von Schadensfällen
Authors: Giesbrecht Hartmut , Hemmer Gerd , Hess Klaus , Leuckel Wolfgang , Stoeckel Alfred 
Published: December 2004

AbstractEin zur Abschätzung der Stärke von unverdämmten atmosphärischen Gaswolkenexplosionen nach Behälterbersten erstelltes theoretisches Modell wurde durch die sorgfältige Analyse von Bauwerksschäden bei drei Explosionsunfällen bis zu Behälterinhalten von 30 t Kohlenwasserstoff abgesichert. Dabei ergab sich ein maximaler Spitzendruck der Druckwelle am Wolkenrand von ca. 0,3 bar. Es werden Diagramme angegeben, mit deren Hilfe Spitzendruck und Wirkzeit der Deflagrations‐Druckwelle in Abhängigkeit vom Abstand und von der freigesetzten Gasmasse abgeschätzt werden können.
Einsatz perfluorierter Kationenaustauscher‐Membranen in Elektroyseverfahren, insbesondere bei der Chloralkali‐Elektrolyse
Authors: Simmrock Karl Hans , Griesenbeck Edith , Jörissen Jakob , Rodermund Rolf 
Published: December 2004

AbstractDie durch Aufbau, Strukturierung und evtl. Nachbehandlung variierenden Eigenschaften der perfluorierten Kationenaustauscher‐Membranen beschränken ihren Einsatz vornehmlich auf Elektrolysen in wäßrigen Lösungen und indirekte organische Synthesen. Apparativ erlauben die Membranen über die konventionelle Zwei‐ und Mehrkammerzelle hinaus neue Techniken, die unter der Bezeichnung Solid‐Polymer‐Electrolysis (SPE) und Sauerstoff‐Verzehrkathode (SVK) bekannt geworden sind. Anwendungsbereiche der gegen oxidierende sauere und alkalische Medien beständigen Membranen werden an den Beispielen Chloralkali‐Elektrolyse, Soda‐Herstellung, Wasser‐Zersetzung, Salzsäure‐Elektrolyse und elektrochemische Propylenoxid‐Synthese erläutert. Um Membranzellen wirtschaftlich zu betreiben, sind insbesondere Vorstellungen über die Zusammenhänge bei der OH−‐Ionen‐Wanderung durch die Membran und die dadurch auftretenden Probleme unumgänglich. Erst so wird es möglich, die Wahl der Betriebsbedingungen jeweils optimal einzustellen und durch verfahrenstechnische Varianten der Reaktionsführung, wie z. B. eine Kaskadenschaltung nach dem Gegenstromprinzip, die konzentrationsabhängigen spezifischen Eigenschaften der Membranen voll auszuschöpfen. Die Vorteile der Membran‐Apparaturen gegenüber konventionellen Prozessen liegen je nach Verfahren bei vergleichbarer Wirtschaftlichkeit in geringerer Umweltbelastung und u. U. erheblich niedrigerem Energie‐Bedarf, der jedoch meist durch zusätzliche Investitionsaufwendungen erkauft wird. Allerdings stehen diesen Vorzügen z. Z. noch der schädliche Fremdionengehalt der Elektrolyte, mitunter geringe Stromdichte, unerwünschte Nebenproduktbildung, Rückdiffusionsvorgänge, beschränkte Lebensdauer verbunden mit hohem Preis der Membranen und geringe Maximalfläche der Einzelzelle gegenüber, Probleme, deren Lösung weitere Verbesserungen erwarten lassen.
Die kontinuierliche Mikrofiltration von Essig
Authors: Ebner Heinrich 
Published: December 2004

AbstractIn einem theoretischen Ansatz werden die Bedingungen festgelegt, unter denen bei kontinuierlicher Mikrofiltration über eine lange Zeitspanne eine Belegung der Membranfilterfläche verhindert wird. In einer Strömung parallel zur Membran muß der dynamische Druck der strömenden Flüssigkeit größer sein als das Produkt aus dem Verhältnis des größten zum kleinsten Querschnitt der zu filtrierenden Teilchen, dem statischen Druck und dem Reibungskoeffizienten der Teilchen an der Membran. Ein 260 Tage währender Labordauerversuch beweist die Richtigkeit des Ansatzes. Basierend auf diesen Grundlagen wurden, dem technischen Bedarf entsprechend, Filtertypen geschaffen, die eine einstufige Sterilfiltration von submers hergestelltem Alkohol‐Essig durch kontinuierliche Mikrofiltration ermöglichen. Aufbau und Arbeitsweise dieser Filter werden beschrieben. Die Filtermoduln müssen derzeit alle 3 bis 5 Wochen gereinigt werden. Es liegen bisher von 15 Einheiten Erfahrungen bis maximal dreieinhalb Jahre vor.
Alternative Kraftstoffe: Chancen und Aufgaben
Authors: Seiffert Ulrich , Held Wolfgang 
Published: December 2004

AbstractDie Verfügbarkeit von fossilen Energie‐Trägern ist begrenzt. Die Automobil‐Industrie bemüht sich, durch folgende Maßnahmen zur Einsparung und Substitution von Rohöl beizutragen: 1. Verringerung des Kraftstoffverbrauchs durch Optimierung des Fahrzeuges (Gewicht, Aerodynamik), Motor und Getriebe sowie Motor/Getriebe‐Management. Es werden hierzu zukünftige Entwicklungsmöglichkeiten vorgestellt. 2. Einsatz von alternativen Kraftstoffen. Es werden die verschiedenen Möglichkeiten des Einsatzes alternativer Kraftstoffe miteinander verglichen und bewertet. Recht aussichtsreich erscheint der Einsatz von gasförmigen (LPG) und flüssigen Kraftstoffen (Methanol und Ethanol), bei denen sich die noch offenen technischen Fragen mittelfristig lösen lassen. Es werden Fahrzeugkonzepte für den Reinalkohol‐ und Alkoholmischkraftstoff‐Betrieb vorgestellt und erste Versuchsergebnisse mitgeteilt.
Arbeitsstättenverordnung — Arbeitsstättenrichtlinien und ihre Auswirkung auf die Planung von Chemieanlagen
Authors: Bender Werner , Kaufmann Wolf Dietmar 
Published: December 2004

AbstractFrüher wurde die Auslegung von Chemieanlagen überwiegend von den technischen und chemischen Anforderungen des Verfahrens bestimmt. Heute sind noch viele andere Randbedingungen zu beachten, so auch die Arbeitsstättenverordnung (ASV) und die Arbeitsstättenrichtlinien (ASR). In einer kurzen Übersicht wird auf den Aufbau und die Zielsetzung der ASV eingegangen, sowie aufihre Einbindung in das Konzept des Bundesministeriums für Arbeit und Sozialordnung (BMAS) zur Fortentwicklung des technischen Arbeitsschutzes. Zu den ergänzenden ASR wird der aktuelle Stand dargestellt. Am Beispiel der Konzeptfindung für eine neue Chemieanlage wird gezeigt, welche Anforderungen der ASV und ASR das Verfahren, die bauliche Ausführung und die technischen Einrichtungen wesentlich beeinflussen. Abschließend wird auf Probleme eingegangen, die beim Zustandekommen, bei der Auslegung und bei der Anwendung der ASV und ASR auftreten.
Stand und Entwicklungstendenzen des konstruktiven Einsatzes von Kunststoffen in Chemieanlagen
Authors: Neitzel Manfred 
Published: December 2004

AbstractApparate und Rohrleitungen aus Kunststoffen werden in Chemieanlagen bis 150°C oder bei Drücken bis zu 16 bar eingesetzt. Mit der Kombination von hochkorrosionsbeständiger Innenschicht aus Thermoplasten und tragender Glasfaserkunststoff‐Struktur lassen sich zusätzlich Verbundkonstruktionen mit erweitertem Einsatzbereich herstellen. Probleme ergeben sich nur durch die Verarbeitungstechnik, wie an einigen typischen Schadensfällen gezeigt wird. Zur. Qualitätssicherung fehlen noch ausgereifte Methoden der Fehlerbestimung und Bewertungskriterien. Das Einhalten bzw. Durchsetzen entsprechender Richtlinien ist daher eine wesentliche Zukunftsaufgabe. Eine Gegenüberstellung der technischen und wirtschaftlichen Vor‐ und Nachteile von Rohrleitungen und Apparaten aus Kunststoffen läßt jedoch die positiven Entwicklungstendenzen des Einsatzes in Chemie‐Anlagen klar erkennen.