Thermische Trennverfahren

Prof. Dr.-Ing. Till Adrian lehrt an der Hochschule Mannheim als Nachfolger von Prof. Sattler seit 2002 die Fächer Thermische Verfahrenstechnik, Thermodynamik der Gemische, Prozesssimulation, Anlagenprojektierung und Verfahrensentwicklung. Er studierte von 1988-93 Verfahrenstechnik an der Universität Karlsruhe und an der University of Minnesota, Minneapolis USA. Nach einer Promotion auf dem Gebiet der Technischen Thermodynamik an der Universität Kaiserslautern trat er 1997 in die Technische Entwicklung der BASF Aktiengesellschaft Ludwigshafen ein. Seine Betätigungsfelder waren hier insbesondere die Prozesssimulation von Gesamtverfahren im Bereich der Grundchemikalien, die Auslegung von Rektifikationsprozessen sowie Planung, Bau und Betrieb von miniplant- und Pilotanlagen für die Verfahrensentwicklung. Prof. em. Sattler war bis 2002 an der Hochschule Mannheim tätig, wo er die Arbeitsbereiche Thermische Verfahrenstechnik, Anlagenbau und Umweltschutz/Entsorgungstechnik vertrat. Er hat mehrere Fachbücher zur Thermischen Verfahrenstechnik und zum Anlagenbau verfasst, die als Standardwerke für Lehre und Praxis angesehen werden.

• Vorwort zur 1. Auflage xiVorwort zur 2. Auflage xiiiDie Autoren xv1 Grundlagen 1Aufgabe 1.1 Dichten und Konzentrationsangaben für Gemische 2Aufgabe 1.2 Stoffbilanzen 9Aufgabe 1.3 Energiebilanz 19Aufgabe 1.4 Phasengleichgewicht Flüssigphase-Flüssigphase, Nernst’scher Verteilungssatz 25Aufgabe 1.5 Phasengleichgewicht Dampfphase-Flüssigphase für Einkomponentensysteme, Clausius-Clapeyron-Gleichung 35Aufgabe 1.6 Phasengleichgewicht Dampfphase-Flüssigphase für Mehrkomponentensysteme, Raoult’sches Gesetz 38Aufgabe 1.7 Phasengleichgewicht Dampfphase-Flüssigphase für Mehrkomponentensysteme, verallgemeinertes Raoult’sches Gesetz 43Aufgabe 1.8 Phasengleichgewicht Gasphase-Flüssigphase, Gaslöslichkeit, Henry’sches Gesetz 50Aufgabe 1.9 Phasengleichgewicht Gasphase-Festphase, Adsorptionsisothermen, Langmuir-Ansatz 55Aufgabe 1.10 Konzentrierung, Dampfdruckerniedrigung, Siedepunktserhöhung und Gefrierpunktserniedrigung von Lösungen 59Aufgabe 1.11 Lösungsenthalpie, Kristallisationsenthalpie 69Aufgabe 1.12 Konsistenzprüfung, Trennfaktor (relative Flüchtigkeit) 72Aufgabe 1.13 Mindesttrennarbeit 86Aufgabe 1.14 Phasengleichgewicht Dampfphase-Flüssigphase für Einkomponentensysteme, kubische Zustandsgleichungen 89Aufgabe 1.15 Phasengleichgewicht Dampfphase-Flüssigphase für Zweikomponentensysteme, kubische Zustandsgleichungen 108Literatur 1222 Destillation, Rektifikation 123Aufgabe 2.1 Diskontinuierliche, einstufige Destillation 123Aufgabe 2.2 Kontinuierlich betriebene, einstufige, offene Destillation 139Aufgabe 2.3 Wasserdampfdestillation 149Aufgabe 2.4 Einstufige kontinuierliche geschlossene Destillation 156Aufgabe 2.5 Partialkondensation aus Gemischen mit Inertgas 160Aufgabe 2.6 Rektifikation eines Zweistoffgemischs, Kolonnenbilanzierung 166Aufgabe 2.7 Rektifikation eines Zweistoffgemischs, Mindestrücklaufverhältnis und Kolonnenstufenzahl 175Aufgabe 2.8 Bestimmung des Kolonnendurchmessers einer Rektifikationsbzw. Absorptionsbodenkolonne 191Aufgabe 2.9 Bestimmung des Kolonnendurchmessers einer Rektifikationsbzw. Absorptionskolonne – Füllkörper- oder Packungskolonnen 205Literatur 2183 Absorption 219Aufgabe 3.1 Simultane Absorption von verschiedenen Gasen durch ein Lösungsmittel – Berechnung der Gaslöslichkeit 219Aufgabe 3.2 Chemisorption 224Aufgabe 3.3 Diffusionskoeffizienten für die Diffusion in der Gasphase 233Aufgabe 3.4 Diffusionskoeffizienten für die Diffusion in der Flüssigphase 235Aufgabe 3.5 Bilanzierung eines Gegenstromabsorbers, Mengenund Energiebilanz 236Aufgabe 3.6 Absorberdurchmesser einer Füllkörperkolonne 252Aufgabe 3.7 Absorberbodenzahl 256Aufgabe 3.8 Stoffdurchgangskoeffizient und HTU-Wert 261Aufgabe 3.9 Füllkörperschütthöhe eines Gegenstromabsorbers, HTU-NTU-Konzept 267Aufgabe 3.10 Gasseitiger Punktwirkungsgrad, Bodenwirkungsgrad nach Murphree und Kolonnenwirkungsgrad 273Literatur 2794 Adsorption 281Aufgabe 4.1 Adsorbensbedarf, Enthalpiebilanz 281Aufgabe 4.2 Adsorberdurchmesser, Adsorberschütthöhe 290Literatur 2945 Thermische Trocknung 295Aufgabe 5.1 h, X-Diagramm nach Mollier, Taupunkt, Wärmebedarf beim Aufheizen eines feuchten Luftstroms 295Aufgabe 5.2 h, X-Diagramm nach Mollier, Mischung von Feuchtluftströmen 305Aufgabe 5.3 h, X-Diagramm nach Mollier, Zumischen von reiner Feuchte zu Feuchtluft 308Aufgabe 5.4 h, X-Diagramm nach Mollier, Änderung des Bezugszustandes 313Aufgabe 5.5 Feuchtemessung, Aßmann’sches Aspirationspsychrometer 315Aufgabe 5.6 Einstufige Konvektionstrocknung 319Aufgabe 5.7 Umlufttrocknung 326Aufgabe 5.8 Stufentrocknung 329Aufgabe 5.9 Trocknungszeit (Trocknungsdauer) 332Aufgabe 5.10 Überschlägige Auslegung eines Trommeltrockners 336Literatur 3406 Extraktion 341Aufgabe 6.1 Mehrstufige Extraktion im Kreuzstrom 341Aufgabe 6.2 Mehrstufige Extraktion im Gegenstrom 352Aufgabe 6.3 Extraktorauslegung, Füllkörperkolonne 363Aufgabe 6.4 Extraktorauslegung, Rotating Disc Contactor RDC 369Literatur 3767 Lösungskonzentrierung, Kristallisation 377Aufgabe 7.1 Lösungskonzentrierung durch Entspannungsverdampfung 377Aufgabe 7.2 Kristallisatertrag, Energiebilanz 381Aufgabe 7.3 Kristallisatorauslegung, klassierender Kristallisator 388Anhang A Verzeichnis der Excel-Rechenblätter und Software 395Anhang B Häufig verwendete Formelzeichen und zugehörige übliche Einheiten 401Stichwortverzeichnis 409

"Sehr schönes Lehrbuch wegen der übersichtlichen und ausgewogenen Darstellung der Grundlagen und der anschaulichen Übungsaufgaben."Prof. Dr. Marcus Rose, TU Darmstadt "Das Buch im Ganzen ist sehr aufschlussreich und umfassend, so dass ein leichter Einstieg in das ansonsten recht anspruchsvolle Thema gelingen kann. Insbesondere die zahlreichen Hilfestellungen bei der Bearbeitung der vielen Aufgaben sind sehr positiv hervorzuheben. Den Autoren ist es geglückt, die Spanne zwischen einfachem Verständnis und Vorgehensweisen im industriellen Umfeld gut zu überbrücken und daher ist das Lehrbuch für die Hochschulausbildung gut geeignet."Chemie Ingenieur Technik. CIT-Journal (04/2018) "Anhand von über 80 Aufgaben hilft das Buch, praxisrelevante Vorgehensweisen zu verstehen. Die Schritt für Schritt abgehandelten Beispiele reichen von der Aufgabenstellung am Beginn eines Projektes bis hin zur fluiddynamischen Dimensionierung der Apparate."Chemie Ingenieur Technik. CIT-Journal (04/2018) "Der Sattler gilt als das Standardwerk zum Thema 'Thermische Trennverfahren' (...). Nun erscheint mit 'Aufgaben und Auslegungsbeispiele' die perfekte Ergänzung zum Standardwerk."METALL (01.09.2016) "Anhand von über 80 Aufgaben und Auslegungsbeispielen hilft das Buch, praxisrelevante Vorgehensweisen im industriellen Umfeld zu verstehen. (...) Die gewählte vernetzte Darstellung von Arbeitsabläufen zeigt Studierenden und im Berufsleben stehenden Ingenieuren, Chemikern und Physikern in der Bioverfahrens- und Lebensmitteltechnik, im Chemieingenierwesen, Umweltschutz, Anlagen- und Apparatebau den Realfall der industriellen Praxis."Schweißen und Schneiden (23.09.2016) "Ideal zur Rekapitulation sind die kompakten Zusammenfassungen des Stoffes in jedem Kapitel. Lösungshinweise und Lösungen werden an konkreten Beispielen gegeben. Darüber Hinaus punktet die Neuauflage mit einem Onlineangebot von Tabellenblättern für die eigene Verfahrensoptimierung."ProCess (25.07.2016) "Speziell für die Rechenübungen und zur Darstellung der Verzahnung zwischen Theoretischen Grundlagen und Auslegungen/Berechnungen von Anlagen im Bereich der Thermischen Trennverfahren bietet das Buch von K. Sattler eine sehr hilfreiche Grundlage und Ergänzung zu den bisher eingesetzten Vorlesungsmaterialien."Prof. Dr. rer. nat. Hartmut Wesenfeld, Beuth Hochschule für Technik in Berlin