Projektierungskurs

WS 2014/15

Planung einer Anlage zur Herstellung von Toluoldiisocyanat

 

 

Leitung:
Prof. Dr.-Ing habil. K.-E. Wirth

Partnerunternehmen:
Bayer Technology Services

 

 

ProjektierungsKurs

2014
 
 
Gruppen
 
Gruppe 13 (LSTM): Auslegung des Rohrleitungssystems und Aufstellungsplanung
Maximilia Schwarz, Ulrike Pfautsch, Liam Pettigrew, Brua Toufek, Markus Weineck

Im Zuge des diesjährigen Projektierungskurses obliegt es unserer Gruppe, das Rohrleitungssystem der geplanten Anlage auszulegen. Ausgehend von ermittelten Daten der kooperierenden  Projektgruppen wie z.B. Volumenströme, Drücke, Temperaturen usw. wurde ein Aufstellungsplan erarbeitet, welcher die Anordnung der einzelnen Bestandteile der Anlage und die verknüpfenden Rohrleitungselemente darstellt. Bei der Auslegung der Rohrverbindungen, Armaturen und Werkstoffe ist besonders auf die Sicherheit, Zuverlässigkeit, Genehmigung und Kosten zu achten. Unter Berücksichtigung der Funktionalität soll die Anlage zudem übersichtlich angeordnet werden. Durch Ergreifen geeigneter Maßnahmen sollen die analysierten sicherheitsbedenklichen Stellen  entsprechend optimiert werden. Die erarbeite Lösung soll darüber hinaus mit einer Kostenabschätzung versehen werden.

 
Gruppe 14 (iPAT): Apparateauslegung, Konstruktion und Werk-stoffauswahl
Denise Niederkorn, Juan Sebastian Gómez Bonilla, Christian Jasch, Julia Mayer, Daniel Bassing

Die Hauptaufgaben unserer Gruppenarbeit waren die Auslegung und Konstruktion, sowie die Berechnung von Festigkeiten und die geeignete Wahl der Werkstoffe der Apparate zur Herstellung von Toluoldiisocyanat (TDI) aus Toluol. Da es sich bei einem Zwischenprodukt um den giftigen Stoff Phosgen handelt, lag ein besonderes Augenmerk auf dem Dichtungskonzept, mit welchem  sichergestellt werden sollte, dass Phosgen nicht aus der Anlage austreten kann. Weiterhin wurden Lager und Speicher dimensioniert. Bei den zentralen Reaktoren, die im TDI-Herstellungsprozess verwendet werden, handelt es sich um zwei Rührkessel, in welchen die Nitrierung des Toluols stattfindet, eine Blasensäule für die Hydrierung und zwei Rohrbündelreaktoren in denen die Phosgenreaktionen stattfinden. Die Zeichnungen der Reaktoren wurde mittels der CAD Software Solid Edge ST6 erstellt.

 
Gruppe 15 (RT): Projektierung der Automatisierungseinrichtungen
Christina Heßelmann, Stefan Patzak, Johannes Balouschek, Andre Roßbach, Andreas Michalka, Simon Dirauf

Automatisierungseinrichtungen sind integraler Bestandteil jeder industriellen Anlage. Sie sind deshalb während der gesamten Projektabwicklung, also beginnend bei der Vorprojektierung bis hin zur Ausführung der geplanten Anlage, in enger Koordination mit den verschiedensten Arbeitsgruppen - entsprechend der jeweiligen Projektverantwortung und Fachkompetenz - zu berücksichtigen. Der Entwurf der Automatisierungsmaßnahmen beginnt mit dem sorgfältigen Studium der einzelnen Teilprozesse und der Formulierung der jeweiligen Aufgaben und Ziele für eine prozessgerechte Automatisierung, die eine sichere und wunschgemäße Betriebsweise der einzelnen Anlagenteile sowie der Gesamtanlage ermöglicht. Für die kontinuierlichen chemischen Herstellungsprozesse sollten entsprechend die Automatisierungsaufgaben erarbeitet und in konkrete Maßnahmen für die prozessnahe Mess-, Steuerungs- und Regelungsebene sowie die übergeordneten Überwachungs- und Koordinierungsebenen umgesetzt werden. Dabei ist die Möglichkeit stark schwankender Belastung bzw. ein Wiederanfahren nach Stillstand der Anlage zu beachten. Besondere Bedeutung haben Sicherheitseinrichtungen für einen Teil der Anlage. Hierzu sind entsprechende zusätzliche Einrichtungen und Maßnahmen vorzusehen, die ggf. mit Verfahrensänderungen verbunden sein könnten.

 
Gruppe 16 (MBT): Standort - Genehmigung - Sicherheit
Anne Meinhardt, Sebastian Hofmann, Stefan Wolf, Esme Grünewald, Dr. Stefan Georgiadis

Der Bau einer TDI-Anlage ist ein entscheidender Eingriff in die Umgebung und besitzt großes Gefährdungspotential für Mensch und Umwelt. Vor dem Bau der Anlage muss daher ein Genehmigungsverfahren nach dem Bundesimmissionsschutzgesetz (BlmSchG) und seinen weiterführenden Verordnungen (BlmSchV) durchlaufen werden. Für die Anlage soll das notwendige Genehmigungsverfahren näher erläutert und die anfallenden Kosten ermittelt werden.

Durch die im Prozess auftretenden Chemikalien ist der Punkt Anlagensicherheit von äußerster Wichtigkeit. Die Gefährdung von Mensch und Umwelt durch die eingesetzten Rohstoffe und deren Verarbeitung, muss so gering wie möglich gehalten werden. Hierzu sind konkrete Forderungen im Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG) und der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) einzuhalten. Außerdem wird ein geeignetes Sicherheitskonzept für mögliche Störfälle während des normalen Betriebs ausgearbeitet und in das Gesamtkonzept der Anlage eingearbeitet. Neben potentiellen Störfällen werden die allgemeinen Sicherheitsrichtlinien bezüglich Brand- und Explosionsschutz sowie beim Umgang mit Gefahrstoffen berücksichtigt.

Des Weiteren wird mittels folgender Punkte: Kosten, notwendige Edukte, benötigte Infrastruktur ein potentieller Standort zum Bau der Anlage innerhalb Deutschlands ermittelt.

 
Gruppe 17 (iPAT): Verfahrensfließbild und Kostenkalkulation
Haitham Salti, Andreas Kögler, Alexander Bulgarin, Anna Sophie Rink, Danyang Wu

Die detaillierte Erstellung eines Verfahrensfließbildes für die entwickelten Syntheserouten zur Herstellung von Toluyldiisocyanat ist eine der beiden Hauptaufgaben unserer Gruppe. Dieses Verfahrensfließbild soll die Basis für den Aufstellungsplan sein, welcher durch die LSTM-Gruppe erstellt wird. Zudem soll das Fließbild mit der MBT-Gruppe (Standort, Genehmigung und Sicherheit) in Bezug auf die gesetzlichen Sicherheits- und Umweltstandards ausgearbeitet werden.

Die zweite Aufgabe besteht darin den Gesamtinvestitionsbedarf der Anlage, mittels einer Kostenabschätzung, zu bestimmen. Hierbei müssen die benötigten Hauptkomponenten der einzelnen Prozessschritte ermittelt und die Kosten bestimmt werden. Verfahrensspezifische Werkstoffe und Armaturen sind zu berücksichtigen.
 
Gruppe 18 (LFG): Koordination und Bilanzierung der Gesamtanlage
Fengleng Yao, Tim Forgber, Lukas Evariste Kambeu Nkouatchah (Vorne), Julian Perlitz (Hinten), Marius Sachs

Die Aufgabe der „Managergruppe“ stellt die übergeordnete Koordination der Projektierung mit Bilanzierung der Stoff- und Massenströme der Gesamtanlage dar. Des Weiteren wird von den Managern die übergreifende Zusammenarbeit der einzelnen Gruppen untereinander sichergestellt. Zusätzlich wird die Zwischen- und Abschlussbesprechung von diesen organisiert. Zur Darlegung des aktuellen Standes der Projektierung und zur Klärung von offenen Fragen werden Gruppenleiterbesprechungen einberufen und von den Managern geleitet. Außerdem wird eine Homepage erstellt und laufend aktualisiert. Ebenso wird ein Grundfließbild, sowie eine Kurzbeschreibung der Anlage erstellt und eine detaillierte Massen- und Energiebilanz aufgestellt.

 
Organisator
Prof. Dr.-Ing. habil. Karl-Ernst Wirth

 

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