Lehrveranstaltungen Prof. Adrian

VorlesungKürzelSem.SWSBemerkungen                                             
Thermische VerfahrenstechnikTV4CB6jedes Semester
Prozess-SimulationPSC6CB4momentan von anderer Lehrkraft
Verfahrenstechnisches PraktikumVP1/VP24CBim Rahmen der Vorlesung TV
3 Pflichtversuche und 1 Wahlversuch
AnlagenplanungAP6VB4jedes Semester
Thermodynamik der GemischeTDGCM4jedes Semester
Verfahrensentwicklung VECM4Wahlfach nach Ankündigung jeweils im WS

 weitere Informationen zu den Vorlesungen erhalten Sie über die links in obiger Tabelle.

Die Skripte und Vorlesungsmaterialien zu den obigen Lehrveranstaltungen finden Sie auf der Lernplattform moodle der Hochschule Mannheim. Bitte wählen Sie in "moodle":

  • Kursbereich "Fakultät für Verfahrens- und Chemietechnik"
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Die Zugangs-PIN zum Einschreiben in die Veranstaltung erhalten Sie in den jeweiligen Vorlesungen.

Thermische Verfahrenstechnik (TV)

Die 6 stündige Vorlesung umfasst alle wesentlichen Verfahrensschritte (unit operations) zur Trennung fluider, d.h. flüssiger oder gasförmiger Gemische. Ausgehend von allgemeinen thermodynamischen und physikalisch-chemische Grundlagen werden die wichtigsten Trennverfahren der chemischen Industrie besprochen. Die Vorlesung ist wie folgt strukturiert:

 

Kapitel              Inhalt                                                                                       
1. GrundlagenPhasengleichgewicht, Bilanzierung, thermodynamische Trennstufe, Stromführungsvarianten
2. DestillationDestillation, Teilkondensation, Rektifikation, Verfahren zur Trennung azeotroper Gemische
3. AbsorptionEin- und mehrstufige Verfahren der Absorption und Desorption
4. AdsorptionAdsorption und Chromatographie (als Vorlesungskapitel im Skript enthalten, behandelt wird aber nur die Gasphasensadsorption im Rahmen eines Versuchs im Verfahrenstechnischen Praktikum)
5. ExtraktionEin- und mehrstufige Verfahren zur Flüssig-Flüssig-Extraktion
6. TrocknungThermische Trocknung, Mollier-Diagramm (h-X-Diagramm)

Die Kapitel 2 bis 6 gliedern sich dabei jeweils in die vier Abschnitte:

  • Verfahrensbeispiele
  • Phasengleichgewichte
  • Verfahrensbilanzierung und rechnerisch/graphische Auslegung
  • Apparative Ausgestaltung

Anhand mehrere Versuche im Verfahrenstechnischen Praktikum (VPC) wird das theoretisch erworbene Wissen vertieft. Im Rahmen der Vorlesung finden zahlreiche Übungseinheiten statt, in denen die vorher verteilten Übungsaufgaben zur Auslegung eines thermischen Trennprozesses vorgerechnet werden.

Leistungsnachweis: Abschlussklausur (120 Minuten) 

Literatur:
umfangreiches Skript
Sattler, Klaus: Thermische Trennverfahren, 3. Auflage, Wiley VCH, 2001 (Referenzbuch der Vorlesung)
Sattler, Klaus, Till Adrian: Thermische Trennverfahren - Aufgaben und Auslegungsbeispiele, 1. Auflage, Wiley VCH, 2007 (Referenzbuch der Vorlesung)
Schlünder E. U.; Thurner F.: Destillation, Absorption, Extraktion Springer Verlag, 1995
Mersmann, Alfons: Thermische Verfahrenstechnik, Springer Verlag, 1980 (beinhaltet auch Wärme und Stoffübertragung) • Grassmann P, Widmer F.: Einführung in die thermische Verfahrenstechnik, de Gruyter, 1997 (beinhaltet auch Wärme und Stoffübertragung)
Weiß, S.; Militzer, K.-E.; Gramlich, K.: Thermische Verfahrenstechnik Dt. Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, Stuttgart, 1993 (beschreibt auch Wärme und Stoffübertragung)

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Prozess-Simulation (PSC)

PRO/II mit der grafischen Benutzeroberfläche PROVision ist ein faszinierendes Computerprogramm zur Simulation verfahrenstechnischer Prozesse (Prozesssimulator). Selbst hochkomplexe Prozesse aus dem Gebiet der thermischen Verfahrenstechnik und der Reaktionstechnik können damit berechnet werden. Die 4 stündige Vorlesung PSC findet als PC-gestützte Vorlesung statt. Ausgehend von einfachen verfahrenstechnischen Fragestellungen bei der Behandlung von einzelnen unit operations (z.B. ein Rektifikationskolonne) werden auch komplexere Verschaltungen bis hin zu gesamten Produktionsverfahren bestehend aus Reaktions- und Aufarbeitungsteil simuliert. Anhand dieser Verfahren lernen die Studierenden, das Programm PRO/II zu bedienen. In der Vorlesung wird darüber hinaus das in anderen Fächern (Thermische Trennverfahren, Reaktionstechnik, Anlagenplanung) erworbene Wissen miteinander vernetzt. Zum Abschluss der Vorlesung werden die Teilnehmer selbsttätig ein Verfahren mit PRO/II berechnen und optimieren. Die Ergebnisse dieser Simulation werden von den Teilnehmern in Form einer schriftlichen Semesterarbeit aufbereitet und dienen als Leistungsnachweis für die Vorlesung. 

Leistungsnachweis: mehrere kleinere Hausaufgaben, eine umfangreichere Semesterarbeit und deren Präsentation

Literatur:
Skript zur Vorlesung und handouts
online-Hilfe PRO/II

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Verfahrenstechnisches Praktikum (VP1/VP2)

Im Rahmen des Hauptstudiums CB ist ein fachübergreifendes Verfahrenstechnisches Praktikum (VP) abzuleisten. Das Praktikum umfasst insgesamt 13 Versuche aus den Bereichen Mechanische und Thermische Verfahrenstechnik sowie Wärme- und Stoffübertragung, Katalyse und Reaktionstechnik. Die Versuche können gruppenweise zu vereinbarten Terminen  in den jeweiligen Instituten durchgeführt werden.

Im Bereich Thermische Verfahrenstechnik sind für Studierende des Studiengangs CB 3 Pflichtversuche (Rektifikation/Adsorption/Thermische Trocknung) durchzuführen. Der Versuch Extraktion kann als zusätzlicher Wahlversuch durchgeführt werden. Die gesammelten Testate (download Testatblätter) sind bei der Leiterin des Studiengangs Frau Prof. Steinert abzugeben. Bei Vorliegen der geforderten 12 Testate wird von ihr die Prüfungsleistung dem Prüfungsamt als bestanden gemeldet.

Für die Anmeldung und Einsicht in die Gruppeneinteilung der TV-Versuche dient ein online-Anmeldesystem. Die Zugangsdaten werden in der Vorlesung vom Dozenten bekannt gegeben.

Die Versuchsunterlagen sowie ein Dokument mit Tipps zur Erstellung der Versuchsberichte können unter moodle heruntergeladen werden.

online-Anmeldesystem

 

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Anlagenplanung (AP)

Die 4 stündige Vorlesung umfasst alle wesentlichen Arbeitsschritte der Anlagenprojektierung ausgehend von ersten prinzipiellen Überlegungen zur Anlagenstruktur bis hin zu Bau und Inbetriebnahme. Die Vorlesung ist wie folgt strukturiert:

Kapitel             
1. Aufgaben des Anlagenbaus
2. Fallbeispiele
3. Projektorganisation- und Strukturierung (Planungswerkzeuge)
4. Rechtliche Rahmenbedingungen
5. Investitions- und Herstellkostenschätzung
6. Feasibilty-Studie, Verfahrensentwicklung und Vorprojektierung
7. Basic Engineering
    Schwerpunk: Erstellung und Interpretation normgerechter Fließbilder
8. Anlagensicherheit
    (aus Zeitgründen nicht in der Vorlesung behandelt, aber als Skript vorhanden,
    zum Thema existiert jedoch eine eigenständige Vorlesung (AS))
9. Beispiele für das Detail Engineering
    (aus Zeitgründen nicht in der Vorlesung behandelt, aber als Skript vorhanden)

Anhand einer Vielzahl von Fallbeispielen, die in den Vorlesungsbetrieb integriert sind, wird das theoretisch erworbene Wissen angewandt und vertieft. Im Rahmen der Wahlvorlesung Verfahrensentwicklung (VE) im Masterstudiengang CM besteht die Möglichkeit, an einem Projektierungskurs teilzunehmen, bei dem ausgehend von einer groben Verfahrensbeschreibung eine Chemieanlage projektiert wird. Dabei werden insbesondere die Kapitel Kostenschätzung, Feasibility-Studie/Verfahrensentwicklung und Basic Engineering vertieft.

Leistungsnachweis: Abschlussklausur (120 Minuten) 

Literatur:
umfangreiches Skript
Sattler, Klaus; Kasper Werner:
Verfahrenstechnische Anlagen - Planung, Bau und Betrieb
Wiley-VCH, 2000 (Band 1+2)
(Referenzbuch der Vorlesung)
Helmus, Frank P.: Anlagenplanung; Wiley-VCH, 2003

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Thermodynamik der Gemische (TDG)

Die Vorlesung umfasst 4 Semesterwochenstunden. Nach der Veranstaltung kennen und verstehen die Studierenden die wichtigen Thermodynamikmodelle zur Berechnung der Zustände von Ein- und Mehrphasensysteme von reinen Stoffen und von Stoffgemischen und können diese anwenden. Sie kennen die wichtigsten Grundlagen, um die unterschiedlichen Modellvorstellungen zur Stoffdatenberechnung einzuordnen. Sie können beurteilen, welche Modelle für eine spezifische Fragestellung besonders geeignet sind, u.a. in Hinblick auf die Extrapolationsfähigkeit der Modelle und deren Anwendung in modernen Simulatoren wie AspenPlus und ProII. Sie können geeignete Methoden zur Vermessung von thermophysikalischen Stoffdaten benennen und experimentelle Daten zur Parametrisierung von Modellen verwenden. In der Veranstaltung haben die Studierenden die wichtigsten thermodynamischen Grundlagen (1. und 2. Hauptsatz) wiederholt. Die Studierenden kennen die Grundgleichungen und Größen der Thermodynamik (Gibbs'sche Fundamentalgleichung, freie Energie, freie Enthalpie, das chemischen Potenzial). Sie haben anhand von Übungen Phasengleichgewichte von Ein- und Mehrstoffsystemen berechnet und dabei Realgasgleichungen und Ansätze für die Exzessgrößen realer Gemische verwendet. Sie haben experimentell ermittelte Stoffdaten in der Literatur recherchiert und diese Daten zur Parametrisierung von Modellgleichungen verwendet. Die Vorlesung ist wie folgt strukturiert:

Kapitel                                                Inhalt                                                                                       
1. Einleitung
2. Mathematischer Prolog allgemeine und spezielle Methoden der Differential- und Integralrechnung
3. Thermodynamische
    Grundlagen
Hauptsätze, Entropie, Fundamentalgleichungen, Gleichgewichts- und Stabilitätsbedingungen
4. Volumen als
    Zustandsfunktion
partielle molare Größen, Exzessgrößen, Zustandsgleichungen
5. Phasengleichgewichte

Methoden zur Beschreibung thermodynamischer Eigenschaften: chemisches Potential, Normierungszustände, Fugazitäten, Aktivitäten

Empirische Ansätze zur Darstellung und Vorausberechnung von Gemischeigenschaften und Anwendung auf reale Phasengleichgewichte

Leistungsnachweis: Schriftliche Ausarbeitung einer Semesterarbeit und Abschlussklausur (12 Minuten)

Literatur:
umfangreiches Skript
Wedler, G.: Lehrbuch der Physikalischen Chemie; Wiley-VCH, 2004
Heintz, A.: Gleichgewichtsthermodynamik; Springer, 2011
Lüdecke C., Lüdecke D.: Thermodynamik; Springer, 2000

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Verfahrensentwicklung (VE)

Die Vorlesung umfasst 4 Semesterwochenstunden und beinhaltet im wesentlichen die Vorgehensweise bei der Verfahrensentwicklung. Das Ziel der Vorlesung ist es, gesamtverfahrenstechnisch denken zu lernen und das Zusammenspiel und die gegenseitige Beeinflussung verschiedener Verfahrensstufen und wirtschaftlicher Randbedingungen vorhersehen zu können. Der Leistungsnachweis besteht aus einer Semesterarbeit (Konzeption und Grobauslegung eines Verfahrens) und der Präsentation der Ergebnisse. Die Vorlesung ist wie folgt strukturiert: 

Kapitel                                            Inhalt                                                                                       
1. EinleitungAufgaben und Ablauf der Verfahrensentwicklung
2. Werkzeuge der
    Verfahrensentwicklung
Konzeptfindung: Kreativitätstechniken, Prozesssynthese
Konzeptbewertung: experimentelle Schnelltests und Screeningwerkzeuge, Simulationswerkzeuge (flow-sheet, molecular modelling), heuristische Regeln, Entscheidungs-/ Lösungsbäume, Lösungskatalog, Entscheidungsanalyse
3. Scale-up Erfahrungsmodelle, Ähnlichkeits-Beziehungen (dimensionslose Kennzahlen), rigorose Modell, Populationsbilanzen
4. Wärmeintegrationpinch-point Methode nach Linhoff, composite curve, grand composite curve, minimum energy heat exchange networks (HEN), Fallbeispiele
5. FallbeispieleVerfahrensbewertung (Sicherheit, Technische Zuverlässigkeit)
Darstellung des Verfahrensablaufs (Grundfließbild, Verfahrensfließbild, R&I-Fließbild)
Typische Vorgehensweise an einem Beispiel (Problemanalyse, Laboruntersuchungen, Stoffdatenrecherche, Prozesssynthese, short cut Methoden zur überschlägigen Verfahrensbeurteilung, Technikumsversuche, Scale up, Prozessintegration, Bereitstellung der erforderlichen Unterlagen für die technische Ausarbeitung)

Leistungsnachweis: schriftliche Ausarbeitung einer Semesterarbeit (Projektierungskurs) und deren Präsentation  

Literatur:
umfangreiches Skript
Vogel, G. Herbert: Verfahrensentwicklung Wiley-VCH, 2002 
Zlokarnik: Scale-up - Modellübertragung in der Verfahrenstechnik Wiley-VCH, 2000
Sattler, Klaus; Kasper Werner: Verfahrenstechnische Anlagen - Planung, Bau und Betrieb Wiley-VCH, 2000

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