Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird ein Versuchsreaktor zur Untersuchung von Gas- Feststoffreaktion entwickelt. Hierzu erfolgt zunächst eine Dimensionierung des Reaktors als Hauptkomponente der Versuchsanlage. Ein weiterer Arbeitsschritt besteht darin die nötige Energie für den Prozess bereit zu stellen. Die Bereitstellung der Energie soll auf indirektem Wege beispielsweise durch elektrische Heizschalen oder durch Heatpipes erfolgen. Um die zugeführte Energie wieder abführen zu können muss eine Kühlung dimensioniert werden und eine Abgasreinigung in die Anlage integriert werden.
Um die Anlage betreiben zu können müssen weiterhin Dosiereinrichtungen für die Gasvolumenströme, die sowohl manuell als auch automatisch bedient werden, ausgewählt werden. Zur Messung von Betriebsparametern wie Druck und Temperatur und den daraus nötigen Regeleingriffen müssen geeignete Messwertaufnehmer ausgewählt werden und mit einer Leittechnik verbunden werden. Gas- Feststoffreaktionen sind in der Technik an einigen Stellen zu finden. Zu Gas- Feststoffreaktionen kommt es beispielsweise in Wirbelschichten, in denen Braunkohle mit Hilfe von Dampf getrocknet wird, um das Wasser aus der Braunkohle vor der Verbrennung zu entfernen und somit eine höhere Nutzung des Brennstoffs zu gewährleisten, da die Verdampfungsenthalpie nicht während der Verbrennung aufgebracht werden muss.
Des Weiteren werden Gas- Feststoffreaktionen zur Reinigung von Rauchgasen in Kraftwerken benutzt. Die Entschwefelung und auch die Abscheidung von CO2 aus Rauchgasen kann mit Hilfe von Gas- Feststoffreaktionen durchgeführt werden. Im Falle der CO2 – Abscheidung wird das CO2 im Karbonator in Kalziumoxid eingebunden um anschließend im Kalzinierer wieder aus dem Kalziumkarbonat abgetrennt zu werden und um nach einer Verdichtung gespeichert zu werden. Auf diesen Prozess wird im Rahmen dieser Diplomarbeit noch näher eingegangen, da dieser Auslegungsgrundlage der Versuchsanlage ist.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Hintergrund der Arbeit
- Zielsetzung dieser Arbeit
- Theoretische Grundlagen von Gas- Feststoffreaktionen
- Klassifizierung von Partikeln nach Geldart
- Einteilung nach Strömungszuständen
- Druckverlust in Wirbelschichten
- Auslegung des Batchreaktors
- Dimensionierung des Düsenbodens
- Dimensionierung des Reaktors
- Dimensionierung der Heizung
- Dimensionierung der Isolierung
- Dimensionierung der Kühlung
- Konstruktion des Batchreaktors
- Rohr- und Instrumentenplan
- Definition der Messstellen
- Messung der Temperatur
- Messung des Drucks
- Messung der Volumenströme
- Verwendete Komponenten
- Planung des Gestells
- Planung der Leitungen
- Planung der Armaturen
- Planung des Filters
- Steuerung und Regelung der Anlage
- Regelung der Parameter
- Schutzfunktionen
- Zusammenfassung
- Ausblick und Optimierungsmöglichkeiten
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit dem Entwurf und der Konstruktion eines Batchreaktors zur Untersuchung von Gas-Feststoffreaktionen. Ziel ist es, ein Reaktorsystem zu entwickeln, das eine kontrollierte Durchführung und genaue Analyse dieser Reaktionstypen ermöglicht. Die Arbeit untersucht die relevanten theoretischen Grundlagen, dimensioniert die einzelnen Komponenten des Reaktors und entwickelt ein Konzept für die Steuerung und Regelung der Anlage.
- Theoretische Grundlagen von Gas-Feststoffreaktionen
- Dimensionierung und Auslegung des Batchreaktors
- Konstruktion und Integration der Komponenten
- Steuerung und Regelung der Anlage
- Ausblick auf Optimierungsmöglichkeiten
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die den Hintergrund der Arbeit und die Zielsetzung erläutert. Anschließend werden die theoretischen Grundlagen von Gas-Feststoffreaktionen vorgestellt, einschließlich der Klassifizierung von Partikeln und der Einteilung nach Strömungszuständen. Das dritte Kapitel behandelt die Auslegung des Batchreaktors, einschließlich der Dimensionierung des Düsenbodens, des Reaktors selbst, der Heizung, der Isolierung und der Kühlung. Das vierte Kapitel beschreibt die Konstruktion des Reaktors, einschließlich der Planung der Rohrleitungen, der Instrumenten, der verwendeten Komponenten, des Gestells und der Armaturen. Schließlich werden die Steuerung und Regelung der Anlage im fünften Kapitel erläutert.
Schlüsselwörter
Batchreaktor, Gas-Feststoffreaktionen, Dimensionierung, Konstruktion, Steuerung, Regelung, Wirbelschicht, Partikel, Druckverlust, Temperatur, Volumenstrom.
- Quote paper
- Sergej Kosmalla (Author), 2011, Design eines Batchreaktors zur Untersuchung von Gas-Feststoffreaktionen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1196254
