Thermische Trennverfahren

• Häufig verwendete Formelzeichen XVl Grundlagen l1.1 Übersicht über die thermischen Trennverfahren, Prinzipien l1.2 Betriebsformen thermischer Trennverfahren 71.3 Stoffbilanz, Energiebilanz, Exergiebilanz 81.3.1 Stoff-, Energie- und Wärmebilanz 81.3.2 Exergiebilanz 121.3.3 Durchrechnung der Bilanzierungsgleichungen 131.4 Phasengleichgewichte 131.4.1 Allgemeine Begriffe 131.4.1.1 Allgemeine Differentialgleichung für das Gleichgewicht zweier Phasen 171.4.1.2 Gibbssches Phasengesetz (Phasenregel) 181.4.2 Phasengleichgewicht Flüssigphase-Flüssigphase 191.4.2.1 Nernstscher Verteilungssatz 191.4.2.2 Darstellung des Phasengleichgewichts Flüssigphase-Flüssigphase 231.4.3 Phasengleichgewicht Gasphase-Flüssigphase 291.4.3.1 Einkomponentensysteme 291.4.3.2 Zwei- und Mehrkomponentensysteme 301.4.3.3 Henrysches Gesetz, Gaslöslichkeit 471.4.3.4 Siedegleichgewicht von Feststofflösungen, Dampfdruckerniedrigung, Siedepunktserhöhung 591.4.4 Phasengleichgewicht Gasphase-Festphase 611.4.4.1 Phasengleichgewicht Gasphase-Festphase bei der Sublimation 611.4.4.2 Phasengleichgewicht Gasphase-Festphase bei Adsorption/Desorption und konvektiver Feststofftrocknung (Adsorptionsgleichgewicht) 621.4.5 Phasengleichgewicht Flüssigphase-Festphase 691.4.5.1 Löslichkeit fester Stoffe in flüssigen Lösungsmitteln 691.4.5.2 Schmelzdruckkurve 721.4.5.3 Gefrierpunktserniedrigung 731.4.5.4 Zustandsdiagramme binärer Systeme mit fester und flüssiger Gleichgewichtsphase 741.4.6 Enthalpie des Phasenübergangs 751.5 Trennfaktor, relative Flüchtigkeit 751.6 Mindesttrennarbeit 771.7 Grundzüge des Stofftransports 781.7.1 Stofftransport durch molekulare Diffusion 781.7.1.1 Stationäre Diffusion 781.7.1.2 Instationäre Diffusion 791.7.1.3 Diffusionskoeffizient 791.7.2 Stofftransport durch Konvektion 791.7.3 Stoffdurchgang 871.7.3.1 Zweifilmtheorie, Stoffdurchgangskoeffizient, Turbulenztheorien 881.8 Stationäre Gleichstromoperationen 901.9 Stationäre Gegenstromoperationen 921.9.1 Theorie der Trennstufen 931.9.2 Verfahren zur Bestimmung der Zahl der theoretischen Trennstufen von Gegenstromkolonnen 951.9.3 Berechnung von Gegenstromkolonnen 1021.9.3.1 Mengenbilanzen 1051.9.3.2 Phasengleichgewichtsbeziehungen 1051.9.3.3 Enthalpiebilanzen 1051.9.3.4 Stöchiometrische Bedingungen für die Konzentrationssummen jeder Gleichgewichtsstufe 1051.9.4 Kinetische Theorie der Gegenstromgemischzerlegung 1061.9.4.1 Stofftransport in beiden Richtungen zwischen den Phasen 1061.9.4.2 Stofftransport in einer Richtung 1081.10 Stationäre Kreuzstromoperationen 1111.11 Allgemeine Vorgehensweise bei der Auslegung von Einrichtungen zur thermischen Trennung von Gemischen 1112 Destillation und Teilkondensation 1232.1 Erläuterung der Begriffe einfache Destillation, Rektifikation, Teilkondensation 1232.2 Diskontinuierlich und kontinuierlich betriebene einfache Destillation, Entspannungsdestillation 1252.2.1 Diskontinuierlich betriebene einfache Destillation 1252.2.2 Kontinuierlich betriebene einfache Destillation 1292.2.3 Wärmebedarf einfacher Destilliereinrichtungen 1332.2.4 Entspannungsdestillation 1362.3 Trägerdampfdestillation 1372.4 Destillation unter Vakuum. Molekulardestillation 1402.5 Gegenstromdestillation (Rektifikation) 1452.5.1 Verfahrensvarianten der Rektifikation 1482.5.1.1 Kontinuierlich betriebene Rektifikation in Rektifizierkolonnen mit Verstärkungsteil und Abtriebsteil 1492.5.1.2 Reine Abtriebskolonne 1512.5.1.3 Reine Verstärkungskolonne 1512.5.1.4 Trennwandkolonne 1512.5.1.5 Trägerdampfrektifikation 1532.5.1.6 Kombination verschiedener Varianten 1542.5.1.7 Rektifikation mit Hilfsstoff 1542.5.1.8 Heteroazeotroprektifikation 1652.5.1.9 Zweidruckverfahren 1662.5.2 Kontinuierliche adiabate Rektifikation 1772.5.2.1 Mengenströme 1772.5.2.2 Wärmebedarf der Kolonne 1802.5.2.3 Maßnahmen zur Energieeinsparung 1802.5.2.4 Festlegung von Trennstufenzahl und wärme- und stoffaustauschender Kolonnenhöhe 1942.5.2.5 Mindestrücklaufverhältnis, wirtschaftlich optimales Rücklaufverhältnis 2002.5.2.6 Zulaufstufe 2022.5.3 Diskontinuierliche adiabate Rektifikation 2022.5.3.1 Kopfproduktmenge 2042.5.3.2 Wärmebedarf 2042.5.3.3 Blasendurchmesser, freie Dampf raumhöhe, Kolonnendurchmesser 2062.5.3.4 McCabe-Thiele-Verfahren zur Bestimmung der Zahl der theoretischen Trennstufen 2062.5.4 Halbkontinuierliche adiabate Rektifikation 2072.5.5 Festlegung des Kolonnendurchmessers 2072.5.6 Einbauten von Rektifizierkolonnen 2082.5.6.1 Kolonnenböden 2122.5.6.2 Regellos geschüttete Füllkörper, Packungen mit regelmäßiger Geometrie 2422.6 Auswahl, Optimierung und Regelung von Rektifizieranlagen 2742.7 Zubehör von Rektifizieranlagen 2802.8 Gleichstromdestillation 2822.9 Nichtadiabate Rektifikation 2852.10 Teükondensation 2942.10.1 Teilkondensation aus Dampfgemischen 2942.10.2 Teilkondensation von Dämpfen aus Abgasen 2983 Absorption 3133.1 Erläuterung der Begriffe Absorption und Desorption, Verfahrensweise, Verfahrensbeispiele 3133.1.1 Begriffserläuterung und Verfahrensweise 3133.1.2 Verfahrensbeispiele 3143.2 Anforderungen an das Wasch-bzw. Lösungsmittel, Lösungsmittelbedarf 3353.3 Enthalpie- bzw. Wärmebilanz 3383.4 Absorption im Phasengleichstrom und im Phasenkreuzstrom 3393.5 Absorption im Phasengegenstrom, Auslegung von Gegenstromkolonnen 3423.5.1 Festlegung des Kolonnenquerschnitts 3423.5.2 Festlegung von Stufenzahl und von Stoff- und wärmeaustauschender Kolonnenhöhe 3423.6 Bauformen von Absorbern 3653.7 Regenerierung des Lösungsmittels, Desorption 3664 Adsorption 3814.1 Erläuterung der Begriffe Adsorption und Desorption, Verfahrensweise, Verfahrensbeispiele 3814.1.1 Begriffserklärung 3814.1.2 Verfahrensweise, Verfahrensbeispiele 3824.2 Adsorbentien, Adsorbensauswahl 3984.2.1 Adsorbentien 3984.2.2 Anforderungen an Adsorbentien, Adsorbensauswahl 4014.2.3 Technische Adsorbentien, Kenndaten von Adsorbentien 4014.3 Kinetik der Adsorption 4014.4 Varianten der Adsorption, Auslegung von Adsorbern 4104.4.1 Einstufige Adsorption im Behälteradsorber mit Adsorbensfestbett 4104.4.2 Mehrstufige Adsorption im Kreuzstrom von Abgeber- und Adsorbensphase . . . 4174.4.3 Mehrstufige Adsorption im Gegenstrom 4174.5 Bauformen von Adsorbern 4204.6 Desorption, Regeneration beladener Adsorbentien 4265 Trocknung 4335.1 Erläuterung des Begriffs, Verfahrensweise, Verfahrensbeispiele 4335.2 Eigenschaften des feuchten Guts, Feuchte Wanderung 4365.3 Eigenschaften des feuchten Gases, h, X-Diagramm 4435.4 Wärme-und Stoff Übergang bei der Konvektionstrocknung 4455.5 Kinetik der Trocknung, Trocknungsverlauf, Trocknungsdauer 4535.6 Konvektionstrocknung 4585.6.1 Trockengas-und Wärmebedarf bei der Konvektionstrocknung 4585.6.2 Maßnahmen zur Energieeinsparung 4615.6.3 Varianten der Konvektionstrocknung 4635.7 Kontakttrocknung (konduktive Trocknung) 4665.8 Strahlungstrocknung 4715.9 Hochfrequenztrocknung 4725.10 Gefriertrocknung 4735.11 Bauformen von Trocknern 4775.11.1 Übersicht über die Trocknerbauformen, Auswahl, Auslegung 4775.11.2 Einzeldarstellung ausgewählter Trocknerbauformen mit Auslegungshinweisen. . 4855.11.3 Regelung von Trocknern 5196 Extraktion 5236.1 Erläuterung des Begriffs und Verfahrensweise 5236.2 Flüssig-Flüssig-Extraktion 5306.2.1 Einsatzbereiche und Verfahrensbeispiele 5306.2.2 Anforderungen an das Lösungsmittel, Lösungsmittelauswahl 5346.2.3 Varianten der Flüssig-Flüssig-Extraktion 5396.2.3.1 Einfache einstufige Extraktion 5396.2.3.2 Differentielle absatzweise Extraktion 5416.2.3.3 Mehrstufige Kreuzstromextraktion 5426.2.3 A Mehrstufige Gegenstromextraktion 5456.2.3.5 Gegenstromextraktion mit Extraktrücklauf 5606.2.3.6 Gegenstromverteilung 5626.2.4 Bauformen von Extraktionsapparaten 5636.2.4.1 Mischer-Abscheider, Mischer-Abscheider-Batterie 5646.2.4.2 Gegenstromkolonnen ohne und mit Energiezufuhr 5656.2.5 Auswahl und Auslegung von Extraktionsapparaten 5966.3 Fest-Flüssig-Extraktion 5986.4 Hochdruckextraktion (Destraktion) 6057 Lösungseindampfung, Kristallisation 6177.1 Begriffserläuterung und Verfahrensweise bei der Kristallisation 6177.2 Kristallisation aus Lösungen 6267.2.1 Konzentrierung von Lösungen durch Eindampfung 6287.2.1.1 Einstufige Lösungseindampfung 6287.2.1.2 Mehrstufige Lösungseindampfung 6297.2.1.3 Lösungseindampfung unter Einbezug der mechanischen und thermischen Brüdenverdichtung 6347.2.1.4 Mehrstufige Entspannungsverdampfung 6407.2.1.5 Bauformen von Verdampfern zur Eindampfung von Lösungen 6437.2.2 Bilanzierung von Kristallisatoren 6437.2.2.1 Kristallisatertrag 6437.2.2.2 Bei der Kristallisation zu- oder abzuführende Wärme 6497.2.3 Kristallisationskinetik, Kristallkeimbildung, Kristallwachstum 6517.2.4 Bauarten von Kristallisatoren für die Massenkristallisation aus Lösungen 6547.2.5 Hinweise zur Auswahl und Auslegung von Kristallisatoren 6617.2.6 Ausfrieren 6627.2.7 Fraktionierte Kristallisation aus Lösungen 6637.3 Kristallisation aus der Schmelze 6647.4 Kristallisation aus der Dampfphase, Sublimation und Desublimation 6718 Dokumentation und Vorausberechnung von Stoffwerten 677Literaturverzeichnis 681Register 683

'... Das Buch ist in Inhalt, Darstellung und Gestaltung vorzüglich gelungen. Es kann bereits heute unter die Standardwerke der thermischen Trenntechnik eingereiht werden.' - Chemie Ingenieur Technik '... Für den vornehmlich praxisorientierten Anwender der genannten Trennverfahren stellt das Buch eine Fundgrube dar ...' - Nachrichten aus Chemie, Technik und Laboratorium '...Die ausgezeichneten Abbildungen und Graphiken tragen ebenfalls sehr wesentlich zum guten Verständnis des Textes bei, ebenso wie die in jedem Kapitel zu findenden Zusammenstellungen der wichtigsten Kenngrößen eines Verfahrens, deren Zusammenhänge und Umrechnungen. Das Buch ist für alle Chemieingenieure und Verfahrenstechniker in Studium und Beruf eine wertvolle, unentbehrliche Hilfe...' - Deutsche Lebensmittel-Rundschau '... Nach wie vor ein wichtiger, konkurrenzloser Titel für Ingenieure ...' - ekz