Verfahrenstechnik

Question 1

Definieren Sie den Dampfdruck.

Answer 1

Der Dampfdruck ist der Druck, der sich einstellt, wenn sich in einem abgeschlossenen System ein Dampf mit der zugehörigen flüssigen Phase im thermodynamischen Gleichgewicht befindet. Ist in einem offenen System der Dampfdruck einer Flüssigkeit gleich dem Umgebungsdruck, so beginnt die Flüssigkeit zu sieden. Der Dampfdruck nimmt mit steigender Temperatur zu und ist abhängig vom vorliegenden Stoff bzw. Gemisch.

Question 2

Nennen Sie drei thermische Trennverfahren.

Answer 2

• Verdampfen
• Kondensieren
• Trocknen
• Destillation
• Rektifikation
• Kristallisation
• Extraktion
• Adsorption/Absorption

Question 3

Wodurch zeichnet sich ein ideales Gemisch aus?

Answer 3

• Mischbarkeit aller Komponenten in jedem Verhältnis durch gleiche Anziehungskräfte zwischen unterschiedlichen und gleichartigen Molekülen
• Keine Volumeneffekte oder Temperatureffekte

Question 4

Was ist das Grundprinzip der Rektifikation?

Answer 4

• Der in einer Stufe anfallende Dampfstrom wird der nächsthöheren Stufe zugeführt.
• Der anfallende Flüssigkeitsstrom wird der nächstniedrigeren Stufe zugeführt.
• Treibkraft ist das Streben nach Phasengleichgewicht.
+ Abbildung

Question 5

Nennen Sie alle Zustände, in dem sich ein Gemisch bezüglich des kalorischen Faktors befinden kann.

Answer 5

• Überhitzter Dampf: ϕ < 0
• Gesättigter Dampf: ϕ = 0
• Flüssigkeit und Dampf: 0 < ϕ < 1
• Flüssigkeit mit Siedetemperatur: ϕ = 1
• Unterkühlte Flüssigkeit: ϕ > 1

Question 6

In welchem Produkt erwarten Sie Leichtbenzin bei der Rektifikation?

Answer 6

Im Kopfprodukt.

Question 7

Nach welchen Regeln legen Sie ihre Rektifikationsschaltung aus, wenn sie Multikomponentengemische trennen wollen?

Answer 7

1. Zuerst erfolgt die Entfernung der flüchtigsten Komponente
2. Darauf folgt die Entfernung aller Komponenten nacheinander als Destillat
3. Schwierige Trennprobleme (z. B. α = 1) werden zuletzt abgetrennt
4. Destillat- und Sumpfproduktmenge sind ungefähr gleich groß
5. Es erfolgt keine Rektifikation, wenn α = 1 – 1,05 (1,1) ist
6. Die leichteste Trennung erfolgt als nächster Schritt
7. Bei groben Trennungen ist ein Seitenstromabzug möglich

Question 8

Welche Arten von Bodenkolonnen kennen Sie?

Answer 8

• Siebböden
• Glockenböden
• Ventilböden
• Tunnelböden

Question 9

Nennen Sie Vorteile und Nachteile von Füllkörperkolonnen.

Answer 9

+ geringer Druckverlust
+ kleiner Flüssigkeitsinhalt
+ auch für korrosive Medien geeignet
+ auch für schäumende Stoffe geeignet

• schmaler Belastungsbereich
• nur für begrenzte Durchmesser (neigt zur Randgängigkeit)

Question 10

Worin liegt der markante Unterschied zwischen Rektifikation und Absorption?

Answer 10

Bei der Absorption findet nur ein einseitiger Stofftransport von Gas- in die Flüssigkeitsphase anstelle eines äquimolaren Austauschs (Rektifikation) statt.

Question 11

Wodurch zeichnet sich eine reale Mischung aus?

Answer 11

• Unterschiedliche Anziehungskräfte zwischen ungleichartigen und gleichartigen Molekülen
• Kräfte zwischen ungleichen Molekülen < als zw. gleichen Molekülen: Volumendilatation, Dampfdruckerhöhung, Endothermie beim Mischen
• Kräfte zwischen ungleichen Molekülen > als zw. gleichen Molekülen: Volumenkontraktion, Dampfdruckerniedrigung, Exothermie beim Mischen

Question 12

Nennen Sie Vorteile und Nachteile von Bodenkolonnen.

Answer 12

+ Hoher Stufenwirkungsgrad
+ Breiter Belastungsbereich
+ Gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung

• Hoher Druckverlust
• Aufwendige Einbauten
• Empfindlich gegen Druckstöße