12. Vorlesung „Grundlagen der Produktgestaltung“ Inhalt und

12. Vorlesung „Grundlagen der Produktgestaltung“
Inhalt und Termine, WS 2008/2009
Kapitel 1
21.10.
28.10.
Kapitel 2
04.11.
11.11.
18.11.
25.11.
02.12.
09.12.
Kapitel 3
16.12.
13.01.
20.01.
27.01.
Kapitel 4
03.02.
10.02.
Einführung
1. Einführung
2. Beispiel „Intelligentes Herbizid“, Miniprojekt „Produkt-Analyse“
Grundlegende Prinzipien
3. Film „Produkt-Gestaltung“
4. Film „Produkt-Gestaltung“
5. Film„Produkt-Gestaltung“, Grenzflächen, Benetzung, Kapillardruck,
6. Innovationsmanagement
7. Rollenspiel
8. Konzeptuelle Produktgestaltung
Beispiel „Kristallisation“
9. Thermodynamisches Gleichgewicht
10. Kristallographie, Habitus
11. Keimbildung, Wachstum, Partikelgrößenverteilung
12. Auslegung und Betrieb von Kristallisatoren,
Beispiel „Kolloidale Systeme“
13. Eigenschaften und Anwendungen von kolloidalen Systemen, Stabilität
14 Wechselwirkungen, DLVO-Theorie, Aggregation
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1
Auslegung, Betrieb, Partikelgrössenverteilung
1. Gesamtverfahren, Bilanzierung
2. Auslegung und Betrieb
3. Produktqualität
4. Anfahren und Reisezeit
5. Mess- und Regeltechnik
2
1. Gesamtverfahren
3
Verfahrenschema
Dampf
Dampf
Voreindampfung
Puffer,
Löser
Kristallisation
s/lTrennung
ML mit
Feststoff
Trocknung
Staub
GrobKlassierung Produkt
FeinProdukt
Feedlösung
(wässrig)
MutterlaugeAusschleusung
4
Bauarten von Kristallisatoren
aus: Wöhlk, Hofmann, de Jong 1991
ZwangsumlaufKristallisator
(FC-Forced Circulation)
Leitrohrkristallistor
mit Feinkornauflösung
(DTB-Draft Tube Baffled)
FließbettKristallisator
(OSLO-Type)
5
Beispiel: Anlage zur Kristallisation von Meersalz
3-stufig verschaltete
Forced-Circulation
Kristallisatoren
Kondensator
Eindicker
Trockner
Absackung
Zentrifuge
OSLOKristallisator
3 PufferBehälter
Fa. GEA-Messo
6
Grobsalz - Feinsalz
7
2. Auslegung und Betrieb
heuristische Regeln
1. Übersättigung nur in Gegenwart von Kristallen erzeugen
2. Übersättigung < 30% des metastabilen Bereichs
3. gute Durchmischung zur gleichmäßigen Ausnutzung des Volumens
4. alle Kristalle in Suspension halten
5. Batch-Kristallisatoren anfangs impfen
6. Einfluß von Rückführungen prüfen
8
Übersättigungsverlauf im Apparat
9
Beispiel einer Auslegungsrechnung
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3. Produktqualität
Merkm ale der Produktqualität von Kristallisaten
- Kristallgröße
- Kristallform , M orphologie
- Reinheit
- ...
zum Beispiel:
Feinkornauflösung als ein W eg zur Kornvergröberung
11
Wirkung von Verunreinigungen
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Kristallisation mit Feinkornauflösung
Feed
Brüden
& ,L
M
F
F
FKA
&
M
P
Suspension
Parameter:
Trennkorndurchmesser, LF
&
Stromverhältnis, R = M
F
Draft Tube Baffled Crystallizer (DTB)
(M&
F
&
+M
P
)
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Grobsalz - Feinsalz
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Reinheit
Schnitte von Ammoniumsulfat-Kristallen
ohne Einschlüssen
mit Einschlüssen
(wegen hoher Übersättigung)
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„schwingende“ Kristallgrößenverteilung
100
Gew-%
> 2000 μm
50
< 500 μm
0
0
8
16
24
32
40
48
56
mögliche Gründe für schwingende KGV:
- Feinkornauflösung zu intensiv (R ist zu groß)
- klassierender Produktabzug
64
72 h
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4. Anfahren und Reisezeit
Problem:
Kristallisatoren bilden im Laufe der Betriebszeit Verkrustungen.
Sie müssen deshalb nach einer gewissen Betriebszeit („Reisezeit“)
abgestellt und gespült werden (= Produktionsverlust).
Empfehlung:
• besonders beim Anfahren hohe Übersättigungen und
unkontrollierbare Keimbildung vermeiden. Dies kann durch
Impfen geschehen
• kritische Stellen regelmäßig spülen
Impfen durch
• Zugabe von Kristallen
• „Temperaturschleife“
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5. Mess- und Regeltechnik
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Streulichtsonde zur In-line Messung
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