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a)

Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition

b) Unter Polymerisation versteht man eine Kettenreaktion, bei der ungesättigte Moleküle zu Makromolekülen (Polymeren) verknüpft werden. Es bilden sich hierbei keine Reaktionsnebenprodukte. Die niedermolekularen Ausgangsmoleküle bezeichnet man als Monomere. Sie besitzen aufspaltbare Doppel- bzw. auch Dreifachbindungen.

Unter Polykondensation versteht man eine Reaktion, bei der Makromoleküle (Polykondensate) unter Abspaltung von kleinen Nebenprodukten (z.B. Wasser, Amoniak, Alkohol) gebildet werden. Die Ausgangssubstanzen müssen keine Doppelbindungen enthalten wie bei der Polymerisation, sondern mindestens zwei reaktionsfähige funktionelle Gruppen wie z.B. OH - Gruppe, COOH-Gruppe.

Bei der Polyadition müssen die Ausgangssubstanzen wie auch bei der Polykondensation reaktionsfähige funktionelle Gruppen enthalten. Im Gegensatz zur Kondensation werden jedeoch keine Nebenprodukte gebildet, sondern nur durch Addition der Monomere hochmolekulare Polyaddukte.

a)

• Verstopfung durch Polymerisation.
• Belegung der Wärmeaustauschfläche, dadurch geringerer Wärmeaustausch
• durch Teilpolymerisation Erhöhung der Viskosität, dadurch andere Fließeigenschaften
• Temperaturanstieg

b)

• Installation einer Durchflussmessung mit Regestrierung und Alarmierung, gegebnenfalls Schaltung bei der Unterschreitung eines minimalen Durchflusses

a) Geringe Verweilzeit im Verdampfer; wenig Stoff im Verdampfer; große spezifische Oberfläche für den Wärmeaustausch

b) Die einzudampfende Lösung wird mithilfe von rotierenden Wischblättern auf die Verdampferfläche als dünner Film von oben verteilt und das Lösenmittel verdampft. Das verdampte Lösemittel wird am Kopf des Verdampfers abgenommen, kondensiert und in einem Behälter gesammelt.Das Konzentrat wird, bedingt durch die Schwerkraft, als Flüssigkeit unten abgenommen.

• c)Zulaufstrom: Durch die erhöhung des Zulaufstromes wird die Verweilzeit im Verdampfer verringert,d.h. die Konzentration des Sumpfproduktes nimmt ab
• Drehgeschwindigkeit der Wischblätter: Durch erhöhung der Drehzahl wird die Verweilzeit im Verdampfer vergrößert, d.h. die Konzentraion des Sumpfproduktes nimmt zu.
• Heizenergie: Das Öl dient als Energielieferant, d.h. durch die Erhöhung der Wärmemenge kann mehr Lösemittel verdampft werden, wodurch die Konzentraon im Sumpfprodukt zunimmt.
• Druck im Verdampfer: Der Druck im Verdampfer beeinflusst die Siedetemperatur. Die Reduzierung des Druckes im Verdampfer führt zu einer Verringerung der Siedetemperatur und somit zu einem schonenderen Verdampfungsvorgang

a) Anforderungen die ein Lösemittel für eine Solventextraktion erfüllen muss sind z.B

• Der zu extrrahierende Stoff muss in dem Lösemittel gut löslich sein.
• Zwischen Trägerstoff und Lösemittel soll die Mischbarkeit möglichst gering sein.
• keine chemische Reaktionen mit den verwendeten Stoffen
• es darf sich nicht zersetzen (thermisch stabil)
• Dichteunterschied zum Solvat (Sedimentation bei Solvatextraktion)
• Dichteunterschied zum Extrakt (thermische Trennung)

b) Auswahlkriterien für ein in der Produktion verwendbares Lösungsmittel sind z.B.

• Es sollte nicht giftig sein.
• nicht brennbar.
• keine korrosiven Eigenschaften
• sollte eine niedriege Verdampfungsenthalpie besitzen
• niedrige Viskosität hinsichtlich der Förderung durch Pumpen
• günstig und jederzeit verfügbar
• möglichst großer Dichteunterschied zum Solvat
• möglichst niedere Siedetemperatur

c)

Die treibende Kraft während der Extraktion ist das bestreben zum Einstellen des Verteilungsgleichgewichtes zwischen Solvat(Lösemittel und Extrakt) und Raffinat (Trägerphase).

Um dieses Bestreben während der Extraktion aufrecht zu halten, führt man die Stoffströme im Gegenstrom.

So trifft schon stark verarmte Lösung mit frischem Lösemittel zusammen und kann sich aufgrund der Konzentration "0" im Lösemittel bis zur Gleichgewichteinstellung anreichern. In der Kolonne reichert das Lösemittel weiter an und trifft am Kopf der Kolonne auf hoch konzentrierte Lösung. Dort kann das Solvat ebenfalls noch aufnehmen. Somit kommt es im Gegenstrom zu vielen Gleichgewichtseinstellungen

• Erhöhung der Drehfrequenz der trommel führt zur zeitlichen Verkürzung der einzelnen Schritte beim Filtrationsvorgang, dadurch ergeben sich eine Verringerung der Filterkuchenstärke, eine schlechterer Waschvorgang und eine höhere Restfeuchte
• Erhöhung des Standes im Suspensionstrog führt zu einer längeren Verweilzeit der einzelnen Saugzellen in der Suspension, dadurch ergeben sich eine Erhöhung der Filterkuchenstärke, eine schlechterer Waschvorgang und eine höhere Restfeuchte.
• Erhöhung des negativen Überdrucks (besseres Vakuum) führt zu einer höheren Filtrationsleistung und somit zu einer Erhöhung der Filterkuchenstärke, Waschvorgang wird schlecht und die Restfeuchte wird höher, da ein dicker Filterkuchen diese Vorgänge negativ beeinflusst.
• Versetzen der Trennstopfen am Steuerkopf, Verlängern der Ansaufzone; führen zu einer gleichzeitigen Verkürzung der Waschzone, dadurch ergeben sich eine Erhöhung der Filterkuchenstärke, ein schlechterer Waschvorgang und eine höhere Restfeuchte

a)  Mithilfe der Glockenböden soll in der Dampfphase die leichter siedende Komponente und in dem nach unten fließenden Kondensat die schwerer siedenden Komponente angereichert werden. Vergrößerung der Phasenaustauchfläche, um somit eine intensive Durchmischung der aufsteigende Dämpfe mit dem zurückfließenden Kondensat mit einhergehendem Stoff- und Energieaustausch ermöglichen

b) Eine Glockenbodenkolonne besteht aus einer vorgegebenen Anzahl an Böden (abhängig von dem zu trennenden Gemisch) Auf jedem Boden befindet sich ein Flüssigkeitsniveau. Durch die Umlenkung in den Glockenböden werden die aufsteigenden Dämpfe in der Flüssigkeit eingeleitet und somit der Stoff- und Energieaustausch ermöglicht.

Eine Füllkörperkolonne besteht aus einem Rohr mit einem Siebboden. Darin befindet sich eine ungeordnete Schüttung u. a. aus keramischen oder Kunstoff-Füllkörpern. Der Stoff und Energieaustausch erfolgt mithilfe der Füllkörper. Durch ihre Lage wird eine intensive Durchmischung der aufsteigenden Dämpfe mit dem zurücklaufenden Kondensat ermöglicht.

c)

• Die Füllkörperkolonne besitzt einen höheren Trennwirkungsgrad; dadurch sind geringere Bauhöhen möglich
• Der Trennwirkungsgrad kann bei der Füllkörperkolonne durch die Schüttungen der Füllkörper beeinflusst werden.
• kostengünstiger
• Kolonne kann vollständig entleert werden.
• einfacherer Aufbau
• Durch Verwendung anderer Füllkörper ist die Kolonne flexibel einsetzbar.

a)

• Temperatur der Kontaktfläche
• Geschwindigkeit des Bandes
• Oberfläche des Trockengutes
• Feuchtigkeit der Trockenluft

b)

• Durch die Erhöhung der Temperatur wird der Dampfdruck im Trockengut vergrößert, und der Trocknungsvorgang wird beschleunigt.
• Bei der Temperaturerhöhung ist die thermische Stabilität des Trockengutes zu berücksichtigen
• Die erforderliche Trockenzeit wird verkürzt
• Durch eine Erhöhung der Bandgeschwindigkeit wird die Verweilzeit im Trocknungsgut verringert, d. h. das Trockengut hat am ende eine höhere Restfeuchte
• Die erforderliche Trockenzeit muss verlängert werden
• Durch die Vergrößerung der Oberfläche wird die Angriffsfläche für Trockenluft ebenfalls vergrößert, wodurch der Trocknungsvorgang begünstigt wird
• Die erforderliche Trockenzeit wird verkürzt
• Die Feuchtigkeit wird mithilfe der Trocknungsluft abgeführt. Da die Trocknungsluft, bedingt durch die Sättigungskonzentration, nur eine begrenzte Flüssigkeitsmenge aufnehmen kann, wird bei einer höheren Feuchtigkeit der Trockenluft die Aufnahmekapazität verringert.
• Die erforderliche Trockenzeit muss verlängert werden

• Durch Abkühlen der Lösung: Die Löslichkeit wird herabgesetzt und der gelöste Stoff fällt aus.
• Durch Aussalzen: Zur Abscheidung vor allem organischer Stoffe aus wässrigen Lösungen wird oft ein günstiges Salz (NaCl) zugesetzt, welches im Lösemittel Wasser besser löslich ist als der zu gewinnende Stoff. Dadurch wird dieser verdrängt, sodass er auskristallisiert. Dies wird als Aussalzen bezeichnet.
• Herabsetzen der Löslichkeit: Eine Ausfällung gelöster Stoffe kann herbeigeführt werden, indem durch Zugabe eines weiteren Lösemittes die Löslichkeit des betreffenden Stoffes (Verdünnung des ersten Lösemittels) herabgesetzt wird. So kann z.B. durch Zugabe von Wasser zur alkoholischen Lösungen eines organischen Feststoffes dieser auskristallisiert werden
• Übersättigung durch chemische Reaktion: Ein gelöster Stoff wird durch Zugabe eines weiteren Stoffes chemisch umgewandelt, sodass ein neuer, im betreffenden Lösemittel unlöslicher Stoff entsteht

a) Die Reaktionsmasse wird nicht mehr durchmischt und ausreichend gekühlt. Gefahr der Bildung von Reaktionsnestern ggf. mit örtlicher Überhitzung, Bildung von Zersetzungsprodukten und Durchgehen der Reaktion möglich

b) Eine mögliche technische Maßnahme ist der Einbau einer Drehzalmessung für das Rührwerk im Reaktor, Alarmierung der Drehzahl und Abschaltung der Pumpe /Zulauf bei Unterschreitung einer kritischen Mindestdrehzahl

Z.B. Exzenterschneckenpumpe

Die Exzenterschneckenpumpe ist eine gut geeignete Verdrängerpumpe zur Förderung von hochviskosen Medien und auch Suspensionen

Funktionsprinzip: Bei einer Exzenterschneckenpumpe dreht sich der angetriebene, gewendelte Rotor in dem ebenfalss schneckenförmig gewendelten Stator. Aufgrund der Geometrie dieser beiden Förderelemente entstehen abgegrenzte Räume, die sich während der Wälzbewegung in axialer Richtung bewegen und darin enthaltenes Fördergut mitnehmen. Der Rotor besteht dabei üblicherweise aus einem hoch abriebsfesten Material wie z.B Stahl. Der Stator hingegen besteht aus einem elastischen Material, bsp. Gummi

a) Der Drehfilter besteht aus einer drehbaren Doppelmanteltrommel von ca 1-5 m Durchmesser und bis zu mehreren Metern Breite, die in Segmente (Zellen) eingeteilt ist . Die gelochte Mantelfläche ist mit einem Filtertuch belegt. Die Trommel taucht in den mit Suspension gefüllten Trog ein. Bei leicht absetzbaren Suspensionen sollte diese bewegt werden (Rührer). Die einzelnen Segmente der Trommel sind über Absaugrohre und den feststehenden Steuerkopf über Saugleitungen verbunden. Im unteren Teil befindet sich die Ansaugzone, hier wird durch Vakuum der Filterkuchen gebildet. Das Filtrat wird abgesaugt und über Trenngefäße abgetrennt. Durch die ständige Drehung der Trommel wird kontinuierlich Filterkuchen gebildet. In der Waschzone wird außen Waschflüssigkeit auf den Filterkuchen gesprüht und ebenfalls über Trenngefäße abgesaugt. In der Trockenzone wird der Filterkuchen weiter entfeuchtet. In der anschließenden Abnahmezone wird der Filterkuchen über Schälmesser vom Band entnommen

b)

• Vakuum: Durch Erhöhung des Vakuums wird mehr Flüssigkeit abgesaugt, der Filterkuchen wird trockener, Drehfrequenz der Trommel:
• Durch Verringerung der Trommeldrehfrequenz längere Saugzeiten, der Filterkuchen wird trockener.
• Veränderung der Zone am Steuerkopf: DurchVerlängerung der Trocknungszone am Steuerkopf wird mehr Flüssigkeit abgesaugt, der Filterkuchen wird trockener.
• Stand im Suspensionstrog: Durch den geringeren Stand im Trog wird die Filterkuchendicke ebenfalls geringer und dadurch ein Filterkuchen mit einer geringeren Restfeuchte

• Drehzahl
• Mahlgutmenge
• Art der Mahlkörper
• Größe/Durchmesser der Mahlkörper
• Dichte des Mahlkörpermaterial
• Mahlkörperfüllgrad

a) Die Mikrowellenmethode ist geeignet.

Die Ultraschall- und Mikrowellenmethode sind beides Standmessverfahren, die für Schüttgüter eingesetzt werden können. Sie arbeiten berührungslos und können ohne größere Umbaumaßmahme nachträglich auf einem freien Behälterflansch nachgerüstet werden. Durch die Zufuhr des zerkleinerten Produktes aus der Mühle in der Filter kann sich durch die Staubbildung die Zusammensetzung in der Behälteratmosphäre und somit die Dichte ständig verändern. Man benötigt daher ein Messverfahren, welches durch diese Größen nicht beeinflusst wird. Die Ultraschallmethode ist für den Einsatz im Filter ungeeignet, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen von der Behälteratmosphäre abhängig ist. Die Mikrowellenmethode ist für die Standmessung im Filter geeignet, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Messsignals durch die genannten Größen nicht beeinflusst wird

b) Da es sich bei Schüttgütern um einen Feststoff handelt, ist die Oberfläche im Vergleich zur Flüssigkeit nicht immer waagerecht. Beim Einsatz von berührungslosen Messverfahren, wie z.B. Mikrowellenmethode oder Ultraschallmethode werden die vom Sender ausgesandten Signale an der Oberfläche nicht senkrecht reflektiert und gelangen nicht auf dem direkten Weg zum Empfänger zurück. D. h. das Messsignal benötigt eine längere Laufzeit und zeigt somit eine geringeren stand an.