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Zusammenfassung Verfahrenstechnik...

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Begriffe Verfahrenstechnik VT: RohstoffProdukt: (chemical enigneering, process ingeneering) befasst sich mit technischer+wirtschaftlicher Durchführung aller prozesslichen Änderung en nach Art, Eigenschaft und Zusammensetzung; 3 historische Teilgebiete: 1. Mechanische VT (zerkleinern, mischen, trennen,…) 2. Thermische VT (Destillation, Rektifikation[=Auftrennung Vielstoffgemisch], Trocknung,…) 3. Chemische VT (chem. RekationStoffumwandlung) Bio-VT (Biotechnologie, Pharamzeutische Produktion,…) Prozess =Gesamtheit an Vorgängen in System, in welchem Materie, Energie o. Information umgeformt, transportiert oder gespeichert wird; durch Abgrenzung Teilprozesse o. umfassende Prozesse festlegbar (Bsp: Erzeugung elektrischer Energie in Kraftwerk, Energieverteilung in Gebäude, Roheisenerzeugung in Hochofen, Gütertransport)

Prozessentwicklung in VT:

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Definitionen Verfahren: Ablauf chemischer, physikalischer o. biologischer Vorgänge zur Gewinnung, Transport o. Lagerung v. Stoffen o. Energie Verfahrensabschnitt: in sich geschlossener Verfahrensteil; umfasst ein o. mehrere Grundoperationen Grundoperationen: nach VT-Lehre einfachste Verfahrensdurchführung Werk: örtl. Zsfsg v. Anlagekomplexen+deren Infrastruktur Anlagenkomplex: Anzahl einzelner o. verbundener VT-Anlagen+dazugehörenden Gebäuden VTsche-Anlage: für Durchführung notwendige Einrichtungen+Bauten; in einer (Teil)Anlage zu verschiedenen Zeiten verschiedene Verfahren(abschnitte) durchführbar Teilanlage: Teil v. VT-Anlage; mindestens zeitweiße selbstständig betreibbar Anlagenteil: Ausrüstungsteil v. VT-Anlage zB Behälter, Kolonne, Wärmeaustauscher, Pumpe, Kondensator Prozesshierarchie

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Anlagenhierarchie

Prozessgrößen Physikalischer Zustand: Druck, Temperatur, Durchfluss Chemischer Zustand: ph-Härte, Härte,… Dichte, Masse, Volumen: spezifisches Volumen = Kehrwert der Dichtebezeichnet Volumen der Masseneinheit

Durchsatz= Reaktor pro Zeiteinheit zugeführter bzw. austretender Stoffmenge; Angabe als Stoffmengenstrom, Volumenstrom oder Massenstrom; Zulauf normalerweise: Index=0 Molanteil, Volumenanteil. Massenanteil: beschreibt Stoffanteile in Stoffgemisch zu Gesamtmenge

relative

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Konzentration einer Mischung = Menge dieser Komponente auf Volumenseinheit der Mischung Druck und Temperatur = sehr wichtige Prozessgrößen; Druck = Kraft wirkt auf Fläche

Betriebsarten von Prozessgrößen Stationärer Betrieb: konstante Prozessvariablen (zB Druck, Temperatur, Volumenstrom, Konzentrationen,…) Interstationärer Betrieb: Prozessvariablen ändern sich mit der Zeit Kontinuierlicher Betrieb: Prozess läuft kontinuierlich (ständig Stoff zugeführt+abgezogen) Batchbetrieb: Prozess läuft kontinuierlich (ständig wg. Reaktorfassungsvermögen begrenzte Materialmenge zugeführt+nach Prozess entnommen) Semi-Batchbetrieb: Mischprozess (nur Teil des Reaktorfassungsvermögens wird ausgetauscht Bilanzierung VT-Anlagen – Massen u. Stoffbilanzen, Energiebilanz System durch Bilanzgrenze festgelegt (=Stoffein- bzw. –austritt; Stoffan- bzw. abreicherung bzw durch chem. Rekation verbraucht o. gebildet) System kann sein: einzelne Stufe (unit operation), Teilanlage, gesamte Anlage

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Bsp Wärmetauscher

Verfahrenstechnische Schemata =zeichnerische Darstellung v. Ablauf+ Aufbau+Funktion einer VT-Anlage o. Anlagenteils 3 Typen Fließschemata für VT-Anlagen(Unterscheidung nach Informationsgehalt+Darstellung): 1. Grundfließschemata (Blockschema, block diagram) 2. Verfahrensfließschemata (process flow diagram) 3. Rohrleitungs- und Instrumentenfließschemata R&I (P&I piping and instrumentation diagram) 1. Grundfließschemata: Darstellung in einfacher Form; Rechtecke durch Linien verbunden Linie = Fließlinie für Stoffe/Energien Rechtecke können sein: Verfahren, Verfahrensabschnitte, Grundoperationen, VT-Anlage bei Anlagenkomplex, Teilanlage bzw. Anlagenteile bei VT-Anlage, Anlagenteile bei Teilanlagen; Bsp Trockner: Information,  

die

enthalten sein MUSS:

Benennung Rechtecke+Ein- u. Ausgangsstoffe Fließrichtung d. Hauptstoffe zwischen Rechtecken

Optionale Information:    

Benennung Hauptstoffe Durchflüsse bzw Mengen Ein- u. Ausgangsstoffe+Energie bzw. Energieträgern Hauptstoffe zwischen Rechtecken v. Energie bzw. E-Träger Durchflüsse bzw Mengen zwischen Rechtecken v. Energie bzw. E-Träger



Charakteristische Betriebsbedingungen

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Verfahrensfließschemata Darstellung: von Verfahren oder VT-Anlage durch grafische Symbole (=Anlagenteile); durch Linien(=Fließlinie) verbunden Information, die enthalten sein MUSS: 

Art der erforderlichen Maschinen+Apparate (AUßER Antriebsmaschinen)

 

Fließweg+Fließrichtung Benennung und Mengen Ein-/Ausgangsstoffe Benennung Energien Charakteristische Betriebsbedingungen

 

Zusatzinformationen     

Benennung+Menge d. Stoffe zwischen Verfahrensabschnitten Mengen v. Energie bzw. Energieträgern Anordnung wesentlicher Armaturen Aufgabenstellung für Messen, Steuern, Regeln an wichtigen Stellen ergänzende Betriebsbedingungen

  

kennezichnende Größen v. Apparaten+Maschinen (außer Antriebsmaschinen) kennzeichnende Daten v. Antriebsmaschinen Plattformhöhe+relative Position der Anlagenteile

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Rohrleitungs- und Instrumentenfließschemata (R&I) Basiert auf Fließschemata einer VT-Anlage; illustriert technische Verfahrensrealisierung durch Symbole für Anlageteile u. Rohrleitungen+ Symbole für Mess- Regel-, Steuerfunktion

Information, die enthalten sein MUSS:         

Art der erforderlichen Maschinen+Apparate (INKL. Antriebsmaschinen+Fördereinrichtungen+installierte Reserve) Identifikationskennzeichen v. oben genannen Maschinen+Apparaten…. Kennzeichnende Größen v.M+A, zB getrennte Listen Kennzeichnende Daten v.Antriebsmaschinen, zB getrennte Listen Benennung Nennweite, Druckstufe, Werkstoff, Ausführung v. Rohren+Armaturen (zB Rohrleitungsnr, -klasse, Identifikations-Kennzeichen) Angaben zur Dämmung v. M+A, Rohrleitungen, Armaturen Mess-, Regel- Steuerfunktion mit Identifikationskennzeichen Charakteristische Betriebsbedingungen

Zusatzinformationen   

Benennung+Durchflüsse bzw. Mengen v. Energie bzw. Energieträgern Fließweg+-richtung Art wichtiger Geräte für Messen, Steuern, Regeln 7/14

Verfahrenstechnik

   

Wesentliche Werkstoffe v. M+A Plattformhöhe+ungefähre relative vertikale Anlagenteileposition Armaturenreferenzkennezichung Benennung v. Anlageteilen

Fließschema - Norm – Europäische Norm EN ISO 10628

Für mehr Info: http://www.tipp-international.de/wissen-a-z/fliessbild-symboleverfahrenstechnik.html (klick rechts: Symbole) Symbole Sachgruppen:

1. Symbole Behälter:

8/14 Verfah

2. Symbole: Behälter mit Einbauten, Kolonnen mit Einbauten, chemische Reaktoren mit Einbauten:

3. Symbole: Einrichtungen zum Beheizen oder Kühlen:

4. Symbole: Wärmetauscher, Dampferzeuger, Öfen

5. Symbole: Filterapparate, Flüssigkeitsfilter, Gasfilter

9/14 ren

Bsp Schlauchfilter:

6. Symbole: Abscheider

Eintritt LuftSpäne/Staubgemisch Durch entsthenden Zentrifugalkräfte: Material trennt sich v. einströmender Luft Staub-+Späneaustritt

7. Symbole Trockner:

Unterscheidung nach Kontakt- u. Konvektionstrocknern Betrieb: chargenweise oder kontinuierlich

8. Symbole: Kraftmaschinen

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9. Symbole: Absperrarmaturen

Ventil

Schieber

Kugelhahn

Klappe

10. Symbole: Rückschlagarmaturen

11. Symbole: Regelventile mit stetigem Verhalten Regelventile – elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Betrieb

Steuerung – Regelung

Bediener steuert Prozessgröße p2

Bediener regelt Prozessgröße p2

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Technischer Prozess um gewünschten Wert physikalischer Größe (zB Druck, Temp.,)zu erhalten Regelung o. Steuerung dieser Größe (in englisch: regeln und steuern = control) Regelung: kontinuierliche Messung einer Regelgröße xVergleich mit Führungsgröße w (=vorgegebener Wert) wenn Differenz(=Regeldifferenz e bzw Regelabweichung xw) Einleitung Verstellvorgang, damit x=w. Kennzeichen: geschlossener Wirkungskreislauf Steuerung: System: ein o. mehrere Eingangsgrößenbeeinflussen Prozessgröße Nichtüberprüfung des sich einstellenden Wertesdh. mögliche Abweichung: keine Auswirkung auf Steuerungsvorgang. Kennzeichen: offener Wirkungskreislauf

12. Symbole: Armaturen mit Sicherheitsfunktion

13. Symbole: Rührer

14. Symbole: Rohrleitungssysteme

EMSR-Stellen (=Elektro-, Mess-,Steuerungs- und Regelungstechnik) Kennzeichnung Steuerung: Kreis= EMSR-Stelle; unterer Teilkreis = EMSRStellennummer, darüber: Bezeichnung von Mess- bzw. Eingangsgröße; Querstrich = Ausgabe+Bedienung nicht vor Ort (=in zentraler Leitstelle); wenn Platz zu klein Kreis langziehen

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Zusammensetzung:

Beispiel: Aufgabenstellung: Entwickeln Sie aus der untenstehenden Beschreibung: a) Grundfließbild b) Verfahrensfließbild c) Rohrleitungs- und Instrumentenfließbild Beispiel: Trocknung von Hackschnitzeln in einem Schachttrockner Biomassehackschnitzel der Hack-gutklasse G50, Feuchtigkeitsklasse W40 (Wassergehalt 35-40%) mit einem Massenstrom von 2t/h sollen in einem Drehtrommeltrockner auf einen Wassergehalt von...