Inhalt

Abstract:

Zielsetzung der virtuellen Vorlesung "Konzeptuelle Prozesssynthese" ist die Vermittlung von Methoden und Strategien zur Entwicklung von Produktionsprozessen der chemischen Industrie, der petrochemischen Industrie, der pharmazeutischen Industrie und der Lebensmittelindustrie. Diese Produktionsprozesse bestehen meist aus einer Vielzahl von einzelnen Prozessschritten, die als Unit Operations bezeichnet werden. Hierzu zählen beispielsweise die Reaktion und die thermischen Trennoperationen Rektifikation, Absorption, Verdampfung, Extraktion, Trocknen usw. Schwerpunkt der virtuellen Vorlesung ist die wissensbasierte Synthese von Gesamtprozessen, die wegen prozessinterner Stoffströme sehr komplex sein können.  
Die Leistungsfähigkeit der Methoden zur konzeptuellen Prozesssynthese wird anhand vieler industrieller Prozessbeispiele demonstriert. Hierzu zählen Prozesse zur Zerlegung binärer Flüssigkeitsgemische und ternärer Flüssigkeitsgemische. Besonders komplex sind die Prozesse zur Zerlegung sogenannter azeotroper Gemische. Als weitere Beispiele werden Prozesse der Batchdestillation und der Reaktivdestillation behandelt. In einem eigenen Kapitel werden Strategien für die Entwicklung von Regelkonfigurationen ganzer Prozesse behandelt. Vertieft eingegangen wird auf den Energiebedarf derartiger Prozesse und auf die sogenannte Pinchtechnologie, die einen optimalen prozessinternen Wärmeverbund ermöglicht.

Gliederung:

1 Grundlagen der Prozesssynthese
2 Prozesse zur Zerlegung binärer Gemische
3 Prozesse zur Zerlegung ternärer Gemische
4 Energieeinsparung
5 Zerlegung azeotroper Gemische
6 Hybridverfahren
7 Prozesse der Batchdestillation
8 Reaktivdestillation
9 Regelung verfahrenstechnischer Prozesse
10 Wärmeintegration in verfahrenstechnischen Prozessen

Detaillierter Inhalt:

In Kapitel 1 "Grundlagen der Prozesssynthese" werden die notwendigen Grundlagen vermittelt, um auch Studenten, die geringe einschlägige Vorkenntnisse haben, den Einstieg in die Vorlesung zu erleichtern. Zusätzlich werden in diesem Kapitel die technischen Randbedingungen, die bei der Prozessgestaltung zu beachten sind, behandelt. In den Kapiteln 2 "Prozesse zur Zerlegung binärer Gemische" und 3 "Prozesse zur Zerlegung ternärer Gemische" werden an vielen praxisrelevanten Beispielen Prozesse zur Zerlegung von Stoffgemischen vorgestellt. Dabei wird auch der Einfluss der technischen Randbedingungen auf die Prozessgestaltung und auf die erreichbare Produktqualität behandelt. Die Kapitel 4 "Energieeinsparung" und 10 "Wärmeintegration in verfahrenstechnischen Prozessen" beschäftigen sich mit Möglichkeiten, den Energiebedarf und somit die Betriebskosten technischer Prozesse zu reduzieren. Dabei wird insbesondere auch die Pinchtechnologie detailliert behandelt. Mit Hilfe der Pinchtechnologie kann ein optimaler prozessinterner Wärmeverbund entwickelt werden, so dass der Bedarf an externer Wärme bzw. Kälte erheblich reduziert werden kann. Zusätzlich erlaubt die Pinchtechnologie die Beurteilung von Maßnahmen zur Energieeinsparung, wie z.B. dem Einsatz von Wärmepumpen. Im Kapitel 5 "Zerlegung azeotroper Gemische" werden in systematischer Weise die unterschiedlichen Methoden zur rektifikativen Zerlegung von Stoffgemischen  behandelt, die ein Azeotrop aufweist. Azeotrope stellen für die Rektifikation eine Trennbarriere dar, so dass derartige Gemische nur durch wesentlich komplexere Prozesse zerlegt werden können. Das Kapitel 6 "Hybridverfahren" beschäftigt sich ebenfalls mit der Zerlegung azeotroper Gemische, allerdings durch Kombination unterschiedlicher Trennverfahren. Die unterschiedlichen Prozesse werden an Hand industriell bedeutsamer Stoffgemische vorgestellt. Im Kapitel 7 "Prozesse der Batchdestillation" und Kapitel 8 "Reaktivdestillation" werden wichtige Neuentwicklungen der thermischen Trenntechnik behandelt. Bei der Reaktivdestillation werden die Reaktion und die Produktabtrennung simultan in einer Gegenstromkolonne durchgeführt. Anhand großtechnischer Prozesse wird gezeigt, welch weitreichende Vereinfachungen gegenüber konventionellen Prozessen erreicht werden können. Das Kapitel 9 "Regelung verfahrenstechnischer Prozesse" beschäftigt sich mit der Entwicklung von Regelungskofigurationen kompletter verfahrenstechnischer Prozesse. Der Schwerpunkt liegt dabei bei der Entwicklung von Regelsystemen, die Interaktionen zwischen den einzelnen Regelkreises des Prozesses vermeiden.

Lern-/Qualifikationsziele:
Nach der Teilnahme an der Lehrveranstaltung sind die Studierenden in der Lage, die Grundlagen der konzeptuellen Prozesssynthese zu verstehen und bei der Entwicklung von verfahrenstechnischen Prozessen gezielt anzuwenden. Bestehende Prozesse können analysiert und hinsichtlich Energiebedarf und Prozessführung bewertet werden. Außerdem können die Studierenden Methoden zur Entwicklung von Regelungskonfigurationen und zur Optimierung des prozessinternen Wärmeverbunds anwenden.

Lern-/Qualifikationsziele:

-

Lehrveranstaltungstyp:

Virtuelle Vorlesung

Interaktionsformen mit Betreuer/in:

E-Mail, Übungsaufgaben für Selbstlernbetrieb

Interaktionsformen mit Mitlernenden:

E-Mail, Chat, Foren

Kursdemo:

zur Kursdemo

Nutzung

Kurs ist konzipiert für:

Verfahrenstechnik, Chemieingenieurwesen, technische Chemie, Energie- und Prozesstechnik

Formale Voraussetzungen:

Vordiplom bzw. Bachelor

Erforderliche Vorkenntnisse:

Grundkenntnisse der thermischen Verfahrenstechnik

Hinweise zur Nutzung:

Es gilt die Benutzerordnung der vhb. Die Vorlesung kann nur mittels des Streaming-Verfahrens mit dem Microsoft Internet Explorer angesehen werden. Ein Download ist nicht möglich.

Nach Ihrer Anmeldung können Sie nicht unmittelbar auf die Kursinhalte zugreifen, da die angezeigten Kurszugangsdaten noch freigeschaltet werden müssen.  
Die Freischaltung erfolgt innerhalb von 2-3 Tagen nach Ihrer Kursanmeldung und wird Ihnen per Mail mitgeteilt.

Kursumsetzung (verwendete Medien):

-

Erforderliche Technik:

-

Nutzungsentgelte:

für andere Personen als (reguläre) Studenten der vhb Trägerhochschulen nach Maßgabe der Benutzungs- und Entgeltordnung der vhb

Rechte hinsichtlich des Kursmaterials:

-

Verantwortlich

Anbieterhochschule:

TU München

Anbieter:

Prof. Dr.-Ing. Harald Klein

Autoren:

Johann Stichlmair

Betreuer:

Betreuerteam Lehrstuhl Prof. Klein

Prüfung

Prüfungsangebot zur Lehrveranstaltung

Art der Prüfung:

mündliche Prüfung (Einzel)

Bemerkung:

–

Prüfer:

Prof. Dr.-Ing. Harald Klein

Prüfungsanmeldung erforderlich:

ja

Anmeldeverfahren:

Anmeldung zur Prüfung per E-Mail bei VHBbetreuer@apt.mw.tum.de

Prüfungsanmeldefrist:

18.05.2015 00:00 Uhr bis 30.06.2015 23:59 Uhr

Prüfungsabmeldefrist:

18.05.2015 00:00 Uhr bis 30.06.2015 23:59 Uhr

Kapazität:

50

Prüfungsdatum:

Nach Absprache mit dem Prüfer

Prüfungsdauer:

30 Minuten

Prüfungsort:

Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik
Fakultät für Maschinenwesen
Technische Universität München
Boltzmannstr. 15
85748 Garching

Zuständiges Prüfungsamt:

Heimathochschule der Studierenden

Zugelassene Hilfsmittel:

Keine

Formale Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

–

Inhaltliche Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

Fundierte Kenntnisse der thermischen Verfahrenstechnik

Zertifikat:

Ja (Wahlfachschein mit Angabe der ECTS-Credits bzw. Anerkennung bei MW/CIW an der TUM)

Anerkennung:

–