Projektierungskurs 2012CBI

 

 

 

 

 

TechFach

 

 

 

 

Gruppen

Gruppe 7 (LTT): Auslegung des Schmelzekühlers

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Sascha Engel, Tanja Kufler, Elena Kraft, Sebastian Rieß, Thimo Schwab, Anatol Leinweber

Von Gruppe 7 ist der Verfahrensschritt der Kondensation in einem Schmelzekühler auszulegen. Im Schmelzekühler wird das Produkt aus dem Reaktor kondensiert und damit Wärme abgeführt. Anschließend wird das Produkt in die Aufreinigung übergeben. Der Schmelzekühler ist eine Sonderkonstruktion und es ist besonders auf die optimale Wärmeabfuhr zu achten.

Für die unterschiedlichen Routen treten evtl. Abweichungen in der Auslegung des Schmelzekühlers auf. Diese sind herauszuarbeiten und entsprechend zu bewerten.

Bei der Auslegung des Schmelzekühlers sind auf die spezifischen Eigenheiten des Wertprodukts und der auftretenden Stoffströme zu achten. Während des gesamten Kurses ist eine enge Zusammenarbeit mit der Gruppe TVT (Aufreinigung) anzustreben.

Gruppe 8 (LSTM): Strömungsmechanische Simulation und Optimierung der Reaktoren

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Florian Mehl, Florian Allgöwer, Giovanni Luzi, Thomas Amhof

Die optimale Funktion der im Prozess eingesetzten Reaktoren erfordert einen kontrollierten und homogen verteilten Zustrom der Edukte in die Reaktionszone sowie die Einhaltung der für die Reaktion notwendigen Aufenthaltsdauern in den Reaktionszonen. Außerdem müssen die Temperaturen entsprechend der reaktionstechnischen Auslegung eingehalten werden, was durch angepasste Wärmezufuhr bzw. Wärmeabfuhr sichergestellt werden muss.
Die Aufgabe dieser Gruppe ist die strömungsmechanische Simulation der für die eigentliche Reaktion kritischen Zuströmbereiche mit dem Ziel diese so zu gestalten, dass die Vorgaben der reaktionstechnischen Auslegung erfüllt werden bzw. die Rückmeldung an die Reaktionstechnik welche Zuströmverteilungen sich bei gegebener Formgebung einstellen werden. Als weiteres Ergebnis der Simulationen sollen die Wärmeflüsse im Reaktor ermittelt werden.
Die Berechnungen müssen in enger Absprache mit der Gruppe, die für die rektionstechnische Auslegung verantwortlich ist, durchgeführt werden. Die Ergebnisse fließen rückwirkend wieder in diese Auslegung ein womit die Arbeiten in diesen beiden Gruppen gegenseitig rückgekoppelt sind. Daneben bilden die Strömungs- und Wärmeflussdaten eine der Grundlagen zur konstruktiven Auslegung der betrachteten Reaktoren.

Gruppe 9 (EVT): Energetische Nutzung der Abwärme aus der Oxidationsreaktion

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Nadine Klinger, Christian Lute, Sandra Frieser, Jonas Leimert, Dominik Müller, Daniel Höftberger

Bei der Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus o-Xylol fallen bei der partiellen Oxidation im so genannten Salzbadreaktor große Mengen an Abwärme an. Durch die Salzschmelze wird die Wärme an einen Wasser-Dampfkreislauf übertragen. Nun besteht die Aufgabe durch eine entsprechende Verschaltung von Salz- und Wasserkreis eine möglichst hohe Frischdampftemperatur zu erhalten. Der so produzierte Dampf soll energetisch möglichst sinnvoll zur Strom- und Wärmebereitstellung verwendet werden. Dabei soll auf die standortgegebenen Bedingungen Rücksicht genommen werden (z.B. Wärmebedarf in anderen Prozessschritten oder anderen Anlagen am Standort – hierbei ist auch auf das benötigte Temperaturniveau zu achten).
Durch eine einfache Simulation (Programm wird von den Betreuern zur Verfügung gestellt) sollen die wesentlichen Parameter des Prozesses bestimmt werden.

Literatur:

Gruppe 10 (EVT): Alternatives Reaktorkühlsystem

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Stefan Herzog, Knut Beßlein, Florian Wenzl, Jonas Leimert, Dominik Müller, Daniel Höftberger

Die Kühlung der partiellen Oxidation von o-Xylol für die Herstellung von Phthalsäureanhydrid erfolgt zurzeit über Salzschmelzen. Die Salzschmelze gibt die Wärme anschließend an einen Wasser-Dampfkreislauf ab. Ziel ist es sich ein alternatives Kühlkonzept für diesen Reaktor zu überlegen, bei dem der Zwischenkreis (Salzschmelze) wegfällt. Der Reaktor könnte zum Beispiel als „Siedewasserreaktor“ ausgeführt werden, in dem Wasser verdampft wird. Damit könnte der Reaktor isotherm gekühlt werden. Anstelle von Wasser könnten auch organische Medien zur Anwendung kommen (Organic Rankine Cycle). Der so produzierte Dampf soll energetisch möglichst sinnvoll zur Strom- und Wärmebereitstellung verwendet werden. Dabei soll auf die standortgegebenen Bedingungen Rücksicht genommen werden (z.B. Wärmebedarf in anderen Prozessschritten oder anderen Anlagen am Standort – hierbei ist auch auf das benötigte Temperaturniveau zu achten).  
Durch eine einfache Simulation (Programm wird von den Betreuern zur Verfügung gestellt) sollen die wesentlichen Parameter des Prozesses bestimmt werden.

Literatur:

Gruppe 11 (LFG): Feststoffhandling

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Rubita Srikantharajah, Maryam Azari, Sebastian Trunk, Daniel Kilian, Ehsan Emamjomeh

Im Rahmen des Projektierungskurses kommt der Feststoffgruppe die Aufgabe zu Teil den Umgang mit Feststoffen in der Gesamtanlage zu konzeptionieren. Dabei sollen kosteneffiziente Methoden zur Förderung und Lagerung von Feststoffen betrachtet werden.
Intensive Zusammenarbeit mit dem CRT (Reaktionstechnik) bezüglich alternativer Reaktionswege (Wirbelschicht) und heterogener Katalyse aufgrund der Oxidation sind vorgesehen. Hierbei stellen Befüllen, Entleeren der Reaktoren sowie die Katalysatorregeneration eine Herausforderung dar.
Weiterhin ist eine Kollaboration mit dem BVT (Biologische Verfahrenstechnik) im Bereich der Membranprozesse zu betrachten.
Sollten typische Prozesse der mechanischen Verfahrenstechnik, wie etwa ein Hydrozyklon, im Gesamtprozess vorkommen, so ist es die Aufgabe der Gruppe die Flieh- und Strömungskräfte, Druckverluste und Trenngrade im Prozess zu gestalten. Außerdem kann Sie bei der Konstruktion des Apparates unterstützend mitwirken.

Gruppe 12 (LTT): Wasserbehandlung, Wärmeverbund und wärmetechnische Optimierung der Gesamtanlage

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Sebastian Rieß, Joachim Haertlé, Maria Volk, Anne Fickert, Sascha Engel, Tanja Kufler, Stephanie Fanselow

Der auszulegende Prozess zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid (PSA) aus o-Xylol (OX) durch Gasphasenoxidation erfordert bei einigen Verfahrensschritten eine erhebliche Energie- bzw. Wärmezufuhr, während hingegen bei anderen Prozessen Energie bzw. Wärme abgeführt werden muss.

Um den Gesamtprozess möglichst effizient und ressourcenschonend auszulegen, ist es die Aufgabe der Gruppe 12 die zur Produktherstellung notwendige globale Wärmebilanz aufzustellen, einen die Einzelprozesse übergreifenden Wärmeverbund auszulegen und somit die Gesamtanlage wärmetechnisch zu optimieren.

Hierfür ist ein Konzept zu erarbeiten, welches die anfallenden Energiemengen sinnvoll nutzt und diese so weit möglich an anderen Stellen des Gesamtprozesses zur Verfügung stellt.

In diesem Zusammenhang sind Wärmeübertrager und -pumpen auszulegen und die möglichen Apparatevarianten in Zusammenarbeit mit den anderen Gruppen (z.B. Apparatebau oder Chemische Reaktionstechnik) abzustimmen. Ein besonders kritischer Schritt ist das Design der Produkttrennung. Für deren Auslegung ist eine enge Vernetzung mit der thermischen Verfahrenstechnik notwendig.

Im Bezug zur globalen Aufgabenstellung steht die Optimierung und Koordination des Energiehaushaltes der Gesamtanlage. Eine Auslegung verschiedener Apparatetypen soll jeweils anhand eines Beispiels im Detail durchgeführt werden.

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Projektierungskurs 2012