Projektierungskurs
2015

Gruppe 13 - Rohrleitungssystem

Judith Mehringer, Irina Schuhmann, Liam Pettigrew, Eva Friedmann,
Julia Schneider

Ein zentraler Bestandteil jeder chemischen Anlage ist neben den Reaktoren das Rohrleitungssystem, welches die einzelnen Bauelemente verbindet. Demzufolge spielt das Auslegen des Rohrsystems, sowie die Erstellung eines Aufstellungsplans, eine wichtige Rolle für die Planung.

Im Zusammenhang mit dem Projektierungskurs sind für das gesamte Rohrleitungsnetz Parameter wie Durchflüsse, Drücke und Temperaturen zu ermitteln und in einem Aufstellungsplan einzuarbeiten. Anschließend werden diese Informationen genutzt um die benötigten Rohrlängen zu ermitteln und die Sicherheit des gesamten Rohrsystems zu überprüfen. Des Weiteren ist die Auswahl von geeignetem Werkstoff, Armaturen und Rohrverbindungsstücken von ihrer Zuverlässigkeit und Sicherheit abhängig. Darüber hinaus soll eine Kostenabschätzung und idealerweisen Kostenoptimierung der Rohrleitung stattfinden. Für die Auslegung der Rohre werden die Softwares Pipe Flow Expert und AutoCAD Plant 3D eingesetzt.


Gruppe 14 - Konstruktion

Daniel Bassing, Giulia Horak, Verena Vollmar, Markus Vogel, Diego F. Vega P.

Im folgenden Kapitel werden Vorgehensweise, Materialien und Ergebnisse der Arbeitsgruppe "Apparateauslegung und Konstruktion" beschrieben, die vom Lehrstuhl für Prozessmaschinen und Anlagentechnik unterstützt wird. Hauptaufgabe der Gruppe ist die festigkeitsbezogene Auslegung und CAD-basierte Konstruktion von Apparaten. Dies beinhaltet auch die Werkstoffwahl und die Erarbeitung eines Dichtkonzepts. Die Auswahl der auszulegenden Prozessmaschinen ist aus Zeitgründen auf drei Apparate beschränkt. Dabei wird das Hauptaugenmerk auf Prozessschritte gelegt, die hinsichtlich ihrer Funktion, Sicherheitsanforderungen, Reinigbarkeit, Wartbarkeit etc. besondere Anforderungen an die Konstruktion stellen. Schließlich werden im Rahmen des Projektierungskurs ein beheizter Druckbehälter zum Mischen der Edukte und zur Kristallisation des Zeoliths ausgelegt, sowie ein Extruder zur Formgebung der Grünkörper und einen Wirbelschichtkanal als alternative, kontinuierliche Methode des Pelletierens.

Für die gewählten Apparate wird zunächst das Funktionskonzept erarbeitet. Dies erfordert enge Zusammenarbeit und Absprachen mit den jeweiligen Gruppen, sowie mit den Verantwortlichen für das Management, die Sicherheit und Standortplanung, die Regelungstechnik und das Rohrleitungssystem. Neben der Funktionalität liegt der Fokus auch auf der Montierbarkeit, der Wartbarkeit und Reinigbarkeit, sowie der Wirtschaftlichkeit und dem Dichtungskonzept, welches ein Austreten giftiger Substanzen (hier: Tetrapropylammoniumbromid (TPABr) und Aluminiumsulfat Al2(SO4)3) vermeidet.

Die Auslegung erfolgt basierend auf Regelwerken wie dem AD2000 (VdTÜV; Erscheinungsdatum je nach Merkblatt 2010 bis 2014) oder dem "Taschenbuch für den Maschinenbau" (24. aktualisierte und erweiterte Auflage; Dubbel, H., Grote, KH.; 2014) bzw. aktuellen DIN Normen. Dazu muss zunächst ein Werkstoff anhand von Festigkeit und Beständigkeit ausgewählt werden. Damit werden die für die Festigkeit relevanten Daten wie Wanddicke etc. berechnet.

Daraufhin wird mit der CAD Software Solid Edge von Siemens PLM ein Modell des Apparates konstruiert und erneut geprüft. Das Programm ermöglicht außerdem die Ausgabe von Konstruktionszeichnungen und Datenblättern. Über das Materialvolumen können schließlich die Kosten des Apparats abgeschätzt werden.


Gruppe 15 - Regelungstechnik

Simon Kerschbaum, Andreas Michalka, Vanessa Nötzel, Lisa Eichhorn, Johannes Dommer, Jörg Fertikow

Der Aufgabenbereich unserer Gruppe liegt in der Automatisierung des Prozesses. Hierzu muss jeder Einzelprozess betrachtet werden, sodass eine sichere und zuverlässige Betriebsweise gewährleitet werden kann. So stellen nicht nur die Überwachung und Regelung der Teilprozesse eine Herausforderung dar, sondern insbesondere die Schwankungen, die aufgrund von An- und Herunterfahren der Anlage auftreten können. Ebenfalls sind bei der Automatisierung von chemischen Prozessen unerwartete Wärmeschwankungen aufgrund von unvollständig oder fehlerhalt ablaufenden Reaktionen zu beachten, da wie mehrere bekannte Chemie-Unfälle gezeigt haben dies zu erheblichen Unfällen führen kann.


Gruppe 16 - Standort-Sicherheit

Stefan Georgiadis, Olga Ivanova, Valentina Correal Luna, Maria Bayer, Katharina Totev

Bei der Planung einer Anlage müssen zusätzlich zur rechnerischen Auslegung des Prozesses noch weitere Bereiche bedacht werden. Beispielsweise ist von großer Bedeutung, wo die Anlage gebaut wird und welche Infrastruktur der gewählte Standort besitzt. Wenn bereits eine breite Medienversorgung und Dienstleistungen wie beispielsweise Abwasseraufreinigung am Standort vorhanden sind, kann dies die Kosten deutlich verringern. Um die Anlage in Betrieb nehmen zu dürfen, muss sie die geforderten Auflagen, wie sie im Bundesimmissionsschutzgesetz und dessen Verordnungen dargelegt ist, erfüllen. Daher muss für das geplante Vorhaben ein Genehmigungsverfahren durchgeführt werden, in dem geprüft wird, welche schädlichen Einflüsse von der Anlage in die Umwelt ausgehen. Dabei kann auch eine Umweltverträglichkeitsprüfung gefordert werden. Ein weiterer sehr wichtiger Aspekt ist das Thema Sicherheit. Dazu gehören neben dem Arbeitsschutz für die Mitarbeiter auch die Installation eines Brand- und Explosionsschutzsystems und die sichere Lagerung von Gefahrenstoffen. Außerdem müssen mögliche Störfallszenarien durchdacht und die dafür nötigen Sicherheitsvorkehrungen eingeplant werden.


Gruppe 17 - Fließbild & Kosten

Andreas Kögler, Sebastian Zuberer, Philip Schuberth, Tugce Kilic, Jing Ying Ko

Die Aufgaben der Gruppe 17 sind, das Verfahrensfließbild zu erstellen und auf Basis der Einzelapparate und einer Preisabschätzung die Investitionskosten zu ermitteln. Die Betriebskosten für die Anlage werden ebenfalls berechnet. Ein Blockfließbild und ein RI-Fließbild werden für den entwickelten Prozess dargestellt. In Zusammenarbeit mit anderen Gruppen wird das Gesamtfließbild angefertigt.

Für die Kostenkalkulation gibt es unterschiedliche Kalkulationsmethoden verschiedener Genauigkeitsgrade. Im Rahmen dieses Projektes werden zwei Methoden ausgewählt um zunächst eine grobe und anschließend eine genauere Abschätzung durchzuführen. Nach Sammlung der Kostenliste für Apparate und Rohrleitungen aus den Gruppen der beteiligten Lehrstühle erfolgt die detaillierte Berechnung des Kapitalbedarfs. Die anfallenden Kosten für die benötigten Hauptkomponenten (z.B. Mischer, Wärmeübertrager, Pumpen usw.) und die Betriebskosten werden bestimmt, um den Gesamtinvestitionsbedarf der Anlage abzuschätzen sowie eine abschließende Wirtschaftlichkeitsrechnung durchzuführen.


Gruppe 18 - Koordination

Alexander Strobel, Heiko Broß, Timo Claßen, Sina Schierlein, Tanja Skeledzic, Marius Sachs

Aufgabe der Gruppe 18 ist es, das Projektmanagement zu übernehmen. Zu den allgemeinen Aufgaben zählen dabei die Organisation des gesamten Kurses sowie die Zusammenarbeit der einzelnen Gruppen sicherzustellen. Dazu werden täglich Teambesprechungen organisiert, um den aktuellen Stand des Projektes zu diskutieren und offene Fragen zu klären. Zudem zählen die Erstellung einer Homepage, die Überwachung des aktuellen Standes der Berechnung und schließlich die Bilanzierung der Gesamtanlage zu den Aufgaben der Managementgruppe.

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