konzeption und inbetriebnahme einer phasengleichgewichtsapparatur

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gen die Analyse der Prozessschritte und die Identifizierung der Aspekte mit dem höchsten Einsparungspotenzial. Für eine erfolgreiche Umsetzung müssen nun alle erforderlichen Kompetenzen (Produktion, Experten für den Prozess und die Unit Operations) und Werkzeu- ge (Simulationstools und Technika), häufig unter straffen zeitlichen Rah- menbedingungen, zur Verfügung ste- hen. Dazu wurde ein stringentes Pro- gramm-Management, welches zum Teil bis zu 40 Projekte parallel überwacht, eingeführt. In dem Vortrag werden drei zum Teil schon realisierte Projekte vorgestellt. Beispiel 1 zeigt die Synthese einer Auf- arbeitungssequenz in einer überarbeite- ten Wirkstoffsynthese-Vorstufe. Durch Umstellung auf einen anderen Reakti- onstyp wurde auch die Umstellung des Lösungsmittels notwendig. Als heraus- fordernde verfahrenstechnische Randbe- dingungen sind zu nennen: Eine Ne- benkomponente siedet nahezu identisch mit dem Lösungsmittel und ein binäres Homo-Azeotropes war zu trennen. Es wurden Stoffdaten vermessen und Si- mulationen und umfangreiche Experi- mente durchgeführt. Inzwischen wurde das Projekt an das Engineering überge- ben. Beispiel 2 berichtet von der Entwäs- serung eines schäumenden Systems, welches fortan in kontinuierlicher Weise betrieben werden soll. Beispiel 3 erläu- tert ein Projekt, in dem die Rück- führung des Lösungsmittels in einem laufenden Prozess zur Kosten- und Ab- fallreduzierung verändert wurde, beglei- tet von der Gefahr, einen Salzausfall zu provozieren. In der Zwischenzeit konnten die ers- ten Projekte erfolgreich umgesetzt wer- den. Als wesentliche Erfolgsfaktoren sehen wir die interdisziplinäre Zusam- menarbeit, ein gutes Programm- und Projektmanagement und die Möglich- keit, verfahrenstechnisch anspruchsvolle Prozess- und Trennschritte in der not- wendigen Tiefe bearbeiten zu können. Poster P5.01 Konzeption und Inbetriebnahme einer Phasengleich- gewichtsapparatur Dipl.-Ing. R. Deschermeier 1) (E-Mail:[email protected]), M. Sc. F. Höhler 1) , Dr.-Ing. S. Rehfeldt 1) , Prof. Dr.-Ing. H. Klein 1) 1) Technische Universität München, Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik, Boltzmannstraße 15, D-85748 Garching, Germany DOI: 10.1002/cite.201250658 Ein Ansatzpunkt bei der Reduzie- rung der CO 2 -Emissionen ist die Verbesserung bestehender Ab- sorptionsprozesse und die Unter- suchung von neuartigen Prozess- führungen. Dabei ist die Kennt- nis von Phasengleichgewichten bei der Absorption und Desorpti- on von CO 2 in physikalischen und chemischen Waschmitteln von entscheidender Bedeutung. Die Untersuchung von innovati- ven Waschmitteln und Additiven zu bestehenden Waschmitteln bei technisch relevanten Absorpti- ons- und Desorptionsbedingun- gen ist hierbei ein wichtiger Be- standteil, um Stoffdaten für die Auslegung von Prozessen zu ge- winnen und neu entwickelte Screening-Tools validieren zu können. www.cit-journal.com © 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Chemie Ingenieur Technik 2013, 85, No. 9, 1401–1416 Abbildung. Schematischer Aufbau der Phasengleichgewichtsapparatur. 1410 5 Fluidverfahrenstechnik

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Page 1: Konzeption und Inbetriebnahme einer Phasengleichgewichtsapparatur

gen die Analyse der Prozessschritte unddie Identifizierung der Aspekte mit demhöchsten Einsparungspotenzial. Füreine erfolgreiche Umsetzung müssennun alle erforderlichen Kompetenzen(Produktion, Experten für den Prozessund die Unit Operations) und Werkzeu-ge (Simulationstools und Technika),häufig unter straffen zeitlichen Rah-menbedingungen, zur Verfügung ste-hen. Dazu wurde ein stringentes Pro-gramm-Management, welches zum Teilbis zu 40 Projekte parallel überwacht,eingeführt.

In dem Vortrag werden drei zum Teilschon realisierte Projekte vorgestellt.Beispiel 1 zeigt die Synthese einer Auf-

arbeitungssequenz in einer überarbeite-ten Wirkstoffsynthese-Vorstufe. DurchUmstellung auf einen anderen Reakti-onstyp wurde auch die Umstellung desLösungsmittels notwendig. Als heraus-fordernde verfahrenstechnische Randbe-dingungen sind zu nennen: Eine Ne-benkomponente siedet nahezu identischmit dem Lösungsmittel und ein binäresHomo-Azeotropes war zu trennen. Eswurden Stoffdaten vermessen und Si-mulationen und umfangreiche Experi-mente durchgeführt. Inzwischen wurdedas Projekt an das Engineering überge-ben. Beispiel 2 berichtet von der Entwäs-serung eines schäumenden Systems,welches fortan in kontinuierlicher Weise

betrieben werden soll. Beispiel 3 erläu-tert ein Projekt, in dem die Rück-führung des Lösungsmittels in einemlaufenden Prozess zur Kosten- und Ab-fallreduzierung verändert wurde, beglei-tet von der Gefahr, einen Salzausfall zuprovozieren.

In der Zwischenzeit konnten die ers-ten Projekte erfolgreich umgesetzt wer-den. Als wesentliche Erfolgsfaktorensehen wir die interdisziplinäre Zusam-menarbeit, ein gutes Programm- undProjektmanagement und die Möglich-keit, verfahrenstechnisch anspruchsvolleProzess- und Trennschritte in der not-wendigen Tiefe bearbeiten zu können.

Poster

P5.01

Konzeption und Inbetriebnahme einer Phasengleich-gewichtsapparaturDipl.-Ing. R. Deschermeier1) (E-Mail: [email protected]), M. Sc. F. Höhler1), Dr.-Ing. S. Rehfeldt1), Prof. Dr.-Ing. H. Klein1)

1)Technische Universität München, Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik, Boltzmannstraße 15, D-85748 Garching, Germany

DOI: 10.1002/cite.201250658

Ein Ansatzpunkt bei der Reduzie-rung der CO2-Emissionen ist dieVerbesserung bestehender Ab-sorptionsprozesse und die Unter-suchung von neuartigen Prozess-führungen. Dabei ist die Kennt-nis von Phasengleichgewichtenbei der Absorption und Desorpti-on von CO2 in physikalischenund chemischen Waschmittelnvon entscheidender Bedeutung.Die Untersuchung von innovati-ven Waschmitteln und Additivenzu bestehenden Waschmitteln beitechnisch relevanten Absorpti-ons- und Desorptionsbedingun-gen ist hierbei ein wichtiger Be-standteil, um Stoffdaten für dieAuslegung von Prozessen zu ge-winnen und neu entwickelteScreening-Tools validieren zukönnen.

www.cit-journal.com © 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Chemie Ingenieur Technik 2013, 85, No. 9, 1401–1416

Abbildung. Schematischer Aufbau der Phasengleichgewichtsapparatur.

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Page 2: Konzeption und Inbetriebnahme einer Phasengleichgewichtsapparatur

Dazu wird am Lehrstuhl für Anlagen-und Prozesstechnik der TechnischenUniversität München eine Phasen-gleichgewichtsapparatur konzipiert undin Betrieb genommen, mit der iso-therme Gas-Flüssig- und Gas-Flüssig-Flüssig-Gleichgewichte im Temperatur-bereich von –20 °C bis 180 °C und Drü-cken bis 75 bar untersucht werden kön-nen. Als Messergebnisse werden Lös-lichkeitsdaten wie etwa Henry-Koeffizi-enten oder (p,x,y)-Daten erhalten.

Der schematische Aufbau der Appara-tur ist in der Abbildung gezeigt. Kern-stück ist eine Edelstahl-Messzelle mitzwei Sichtfenstern. Die Temperierungder Messzelle erfolgt durch einen Tem-peraturschrank, der den gewünschtenTemperaturbereich abdeckt. Befüllt wird

die Apparatur über die Versorgungslei-tungen im rechten oberen Teil der Ab-bildung. Zur Absicherung der Messzelleist eine Berstscheibe vorgehalten, die beiÜberschreiten des zulässigen Druckseine kontrollierte Entspannung erlaubt.Während der Messung werden Druckund Temperatur in der Messzelle sowiezur Überprüfung einer gleichmäßigenTemperierung der Messzelle auch dieTemperatur in der Messzellenwand auf-gezeichnet. Das Erreichen des Gleich-gewichts wird durch Rühren des Mehr-phasengemisches mittels eines Magnet-rührers beschleunigt und kann durcheinen konstanten Druck detektiert wer-den.

Werden die Daten nach der analyti-schen Messmethode ermittelt, so erfolgt

die Beprobung der vorliegenden Phasendurch ein ROLSI™-Probenahmesystemmit direkter Analyse in einem Gaschro-matographen. Zusätzlich kann eine grö-ßere Probenmenge der schweren Flüs-sigphase (Flüssig-Probenahmesystem)zur anschließenden Analyse mittels Ti-tration genommen werden. Eine Mes-sung nach der synthetischen Methodeist ebenso möglich.

Als erstes Testsystem im Bereich derphysikalischen Waschmittel wird dasStoffsystem Methanol/Wasser/CO2 ver-wendet. Daran anschließend werdenchemische Waschmittel wie wässrigeAlkoholamine zur CO2-Absorption un-tersucht.

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Gestaltung nachhaltiger Prozesse durch Berücksichtigungökologischer AspekteM. Sc. M. Wesche1) (E-Mail: [email protected]), Prof. Dr.-Ing. S. Scholl1)

1)Technische Universität Braunschweig, Institut für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik, Langer Kamp 7, D-38106 Braunschweig,Germany

DOI: 10.1002/cite.201250655

Zentrale Elemente bei der Entwicklungneuer sowie der Überarbeitung be-stehender Prozesse der stoffwandelndenIndustrie sind die Erstellung konsisten-ter Stoff- und Energiebilanzen, die Ap-parateauslegung sowie Kalkulationen zuInvestitionen und Betriebskosten. Ne-ben diesen verfahrenstechnischen undökonomischen Betrachtungen gewin-nen ökologische Aspekte für die Bewer-tung chemischer oder pharmazeutischerProduktionsverfahren zunehmend anBedeutung.

Es wird ein methodisches Vorgehenvorgestellt, das eine nahtlose Einbin-dung ökologischer Betrachtungen inden Workflow der Prozessentwicklungerlaubt. Die Basis für diese Methodikbildet das entwickelte 3-Ebenen-Modell(Abb.). In diesem Modell sind die fürdie Verfahrensbearbeitung relevantenDetaillierungsgrade des Prozess- undAnlagendesigns abgebildet: (i) In derersten Ebene ist die einzelne Grundope-ration in den entsprechenden Apparatendargestellt. (ii) In der zweiten Ebene ist

der Prozess bestehend aus den einzel-nen Grundoperationen aufgebaut. (iii)Die dritte Ebene beinhaltet die für dasProduktionsverfahren zur Verfügung

stehenden Energie- und Mediennetzesowie die betriebliche Infrastruktur.

Dieses Konzept bildet u. a. die Grund-lage für die Prozessabbildung in einem

ChemieIngenieurTechnik

Chemie Ingenieur Technik 2013, 85, No. 9, 1401–1416 © 2013 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.cit-journal.com

Abbildung. Struktur des3-Ebenen-Modells.

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