Hilfsbuch für Mineralöltechniker: Stoffkonstanten und Berechnungsunterlagen für Apparatebauer Ingenieure, Betriebsleiter und Chemiker der Mineralölindustrie

I. Chemische Thermodynamik und Reaktionskinetik.- 1. Einleitung.- 2. Die thermodynamischen Funktionen.- Notationsregeln.- 3. Die Reaktionswärme.- a) Begriffsbestimmungen.- b) Die Berechnung von Reaktionswärmen.- c) Die Änderung der Reaktionswärme mit der Temperatur.- d) Die Änderung der Reaktionswärme mit dem Druck.- e) Berechnung von Reaktionstemperaturen.- 4. Das chemische Gleichgewicht.- a) Die Gleichgewichtskonstante.- b) Die Aktivität und der Aktivitätskoeffizient.- c) Die Berechnung von Gleichgewichten aus der Gleichgewichtskonstante.- d) Die Berechnung von simultanen Gleichgewichten.- e) Der Dissoziationsgrad.- f) Berechnung der Gleichgewichtskonstante aus der Freien Energie.- g) Änderung der Gleichgewichtskonstante mit Temperatur und Druck.- 5. Berechnung thermodynamischer Funktionen aus den Strukturformeln.- 6. Reaktionskinetik.- a) Allgemeines.- b) Reaktionen im homogenen Medium.- ?) Reaktionen höherer Ordnung.- ?) Die Bestimmung der Ordnung einer Reaktion.- c) Heterogene Reaktionen.- d) Die Einstellung des Gleichgewichtes.- e) Der Einfluß von Temperatur und Druck auf die Reaktionsgeschwindigkeit.- f) Durchflossene Reaktionsapparate.- g) Spezielle Reaktionen.- Literatur.- II. Die Strömung von Gasen und Flüssigkeiten.- 1. Grundgesetze und Definitionen.- a) Das Kontinuitätsprinzip.- b) Die Bernoulische Gleichung.- c) Strömung mit Reibung.- d) Strömungsformen.- 2. Der Strömungswiderstand in Rohrleitungen, Armaturen und Apparaten.- a) Rohre mit Kreisquerschnitt.- b) Rohre und Kanäle mit nichtkreisförmigem Querschnitt.- c) Querschnittsänderungen.- ?) Erweiterungen.- ?) Verengungen.- d) Ventile, Krümmer und Armaturen.- e) Die Strömung durch Apparate mit Rohrbündeln.- f) Strömung durch Schüttungen von körnigem Material und durch Füllkörperschichten.- ?) Schüttungen von Kugeln und körnigem Material.- ?) Schüttungen von Raschigringen und Berlsätteln.- ?) Die Schwebegeschwindigkeit freifallender Körper.- g) Die Schluckfähigkeit von Düsen.- h) Die gemeinsame Strömung mehrerer Phasen.- i) Die Strömung strukturviskoser (nicht Newtonscher) Flüssigkeiten.- 3. Strömungszustände in Wirbelschichten.- a) Allgemeines.- b) Der Druckabfall und die Strömungsgeschwindigkeit beim Wirbelpunkt.- 4. Der ökonomische Querschnitt von Rohrleitungen.- 5. Die Mengenmessung strömender Medien durch Bestimmung des Druckabfalls in Drosselgeräten.- Literatur.- III. Die Wärmeübertragung.- 1. Grundgesetze und Definitionen.- a) Die stationäre Wärmeleitung.- b) Die zeitlich veränderliche (nichtstationäre) Wärmeleitung.- c) Die Wärmeübertragung zwischen flüssigen oder gasförmigen Medien und festen Körpern, die Ähnlichkeitstheorie.- d) Die Wärmeübertragung durch Wände.- 2. Wärmeübergangszahlen an flüssige und gasförmige Medien (ohne Änderung des Aggregatzustandes).- a) Der Wärmeübergang bei natürlicher Konvektion.- b) Der Wärmeübergang bei laminarer Strömung.- c) Der Wärmeübergang bei turbulenter Strömung in Eohren und durch Rohrbündel parallel zu den Rohren.- d) Der Wärmeübergang bei turbulenten Strömungen längs einer ebenen Wand.- e) Der Wärmeübergang bei Strömungen quer zu Rohren und Rohrbündeln.- f) Der Wärmeübergang an berieselten Flächen.- g) Der Wärmeübergang an Wirbelschichten.- h) Der Wärmeübergang in Behältern mit Eührwerk.- 3. Wärmeübergangszahlen bei der Kondensation von Dämpfen.- a) Kondensation stofflich einheitlicher Dämpfe.- b) Kondensation von Dampfmischungen.- 4. Wärmeübergangszahlen beim Verdampfen von Flüssigkeiten.- a) Der Mechanismus des Wärmeüberganges bei der Verdampfung.- b) Der Wärmeübergang beim Verdampfen mit kleinen Heizflächenbelastungen.- c) Der Wärmeübergang beim Verdampfen mit hohen Heizflächenbelastungen.- 5. Die Wärmeübertragung durch Strahlung.- a) Allgemeines.- b) Der Strahlungsaustausch zwischen zwei oder mehreren Flächen.- c) Die Strahlung von Gasen.- d) Die Strahlung leuchtender Flammen.- e) Die Wärmeübertragung in Brennkammern.- 6. Die Anwendung der Gesetze der Wärmeübertragung auf den Entwurf von Apparaten und Anlagen.- a) Allgemeine Gesichtspunkte für die Bemessung von Wärmeaustauschapparaten.- b) Die Wärmebilanz.- c) Die Austauscherfläche und die mittlere Temperaturdifferenz.- d) Der Wärmewirkungsgrad, Vergleich zwischen Gleich-, Gegen- und Kreuzstrom.- e) Der Druckabfall in Wärmeaustauschapparaten.- f) Die Wirtschaftlichkeit von Wärmeaustauschern.- g) Die Anschaffungskosten von Wärmeaustauschapparaten.- h) Die Bemessung von Isolierungen.- Literatur.- IV. Stoffübergang und Anreicherungsverfahren.- 1. Allgemeines.- Der Energiebedarf beim Zerlegen von Gemischen.- 2. Die Diffusion.- a) Das Ficksche Gesetz, die Schmidtsche Zahl.- b) Die Diffusionskonstante.- 3. Der Stoffübergang zwischen zwei Phasen.- a) Die Stoffübergangszahl.- b) Die Stoffdurchgangszahl.- 4. Die Theorie der Anreicherungsverfahren.- 5. Kenngrößen für die Leistungsfähigkeit von Stoffaustauschapparaten.- a) Der theoretische Boden.- b) Die Bestimmung der theoretischen Bodenzahl.- c) Der Wirkungsgrad von Kolonnenböden.- d) Die Übertragungseinheit.- 6. Analogie zwischen Flüssigkeitsreibung, Wärme- und Stoffübergang.- Literatur.- V. Die Grundzüge der Mineralölverarbeitung.- VI. Destillation.- 1. Allgemeines und Definitionen.- 2. Die Theorie der Rektifikation und die rechnerische Verfolgung der Anreicherung.- a) Die Stoff- und Wärmebilanz.- b) Die Berechnung der Eektifikation von Zweistoffgemischen ohne Berücksichtigung der Wärmebilanz.- c) Die Berechnung der Rektifikation von Zweistoffgemischen mit Berücksichtigung der Wärmebilanz.- d) Die Berechnung der Rektifikation von Gemischen aus mehr als zwei Komponenten.- e) Die Berechnung der Rektifikation ternärer Gemische ohne Berücksichtigung der Wärmebilanz.- f) Die Berechnung der Rektifikation ternärer Gemische mit Berücksichtigung der Wärmebilanz.- g) Die Berechnung der Rektifikation von Vielstoffgemischen.- h) Der Energie- (Wärme-) Aufwand bei der Rektifikation.- 3. Destillier- (Rektifizier-) Verfahren und deren technische Durchführung.- a) Allgemeine Prinzipien.- b) Der Aufbau von Rektifizieranlagen.- c) Hilfsstoffdestillation.- d) Die Regelung von Rektifizierkolonnen.- 4. Apparate zur Durchführung von Rektifikationen.- a) Allgemeines.- b) Glockenbodenkolonnen.- c) Siebbodenkolonnen.- d) Der Wirkungsgrad von Rektifizierböden.- e) Füllkörperkolonnen.- 5. Die Destillation von Erdöl.- a) Allgemeines.- b) Die atmosphärische Destillation des Rohöls.- c) Die Vakuumdestillation.- d) Die Stabilisierung.- e) Die Redestillation.- f) Feindestillationen zur Herstellung von Lösungsmitteln.- g) Kombinierte Anlagen.- h) Hinweise für die Berechnung von Kolonnen.- Literatur.- VII. Die Raffination.- 1. Der Zweck der Raffination.- 2. Die Vorbehandlung von Rohölen vor der Verarbeitung.- 3. Die Raffination mit Schwefelsäure.- a) Allgemeines.- b) Die Wirkung der Schwefelsäure.- c) Die Durchführung der Raffination mit Schwefelsäure.- 4. Die Entschwefelung von leichten Destillaten.- a) Allgemeines.- b) Die Oxydationsprozesse.- c) Die Extraktionsprozesse.- d) Katalytische Prozesse.- 5. Die Behandlung mit Bleicherden.- a) Allgemeines.- b) Die Perkolation.- c) Die Kontaktfiltration.- d) Die Kontaktdestillation.- 6. Das Entparaffinieren.- a) Allgemeines.- b) Die Grundzüge der technischen Verfahren zur Entparaffinierung.- c) Spezielle Entparaffinierungsverfahren.- 7. Das Entasphaltieren.- a) Allgemeines.- b) Das Entasphaltieren mit Propan.- 8. Die Solventextraktion.- a) Allgemeines.- b) Theorie der Extraktion.- c) Die rechnerische Verfolgung von Extraktionsvorgängen.- d) Charakteristik der Lösungsmittel für die Solventraffination.- e) Die Selektivraffinationsprozesse.- 9. Apparative Einrichtungen für die Raffination.- a) Lagerbehälter.- b) Rührwerke, Mischer und Agiteure.- c) Absetzbehälter und Abscheider.- d) Filter.- e) Zentrifugen.- f) Extraktionsapparate.- Literatur.- VIII. Kracken.- 1. Allgemeines.- 2. Die Eigenschaften von gekrackten Erdölprodukten.- 3. Einfluß der Arbeitsbedingungen auf die Krackreaktion.- a) Die Krackzeit und die Temperatur.- b) Der Druck.- c) Der Kreislauf.- d) Die Ausbeute beim Kracken.- 4. Die technischen Krackverfahren.- a) Allgemeine Gesichtspunkte.- b) Die Gemischtphase-Krackverfahren.- c) Die Gasphase-Krackverfahren.- d) Das katalytische Kracken.- ?) Das Einsatzprodukt.- ?) Die Ausbeute.- e) Krackverfahren mit festem Katalysator.- f) Krackverfahren mit bewegtem Katalysator.- g) Die apparative Durchführung von Krackverfahren.- 5. Die Reforming-Prozesse.- 6. Das hydrierende Kracken.- a) Allgemeines.- b) Die Sumpfphasenhydrierung.- c) Die Vorhydrierung.- d) Die Benzinierung.- e) Sonstige Hydrierverfahren.- Literatur.- IX. Die Verarbeitung von Natur- und Raffineriegas.- 1. Allgemeines.- 2. Die Entschwefelung.- a) Das Aktivkohleverfahren.- b) Die Entschwefelung durch Absorption in alkalischen Lösungen.- c) Das Thylox-Verfahren.- 3. Die Trocknung.- 4. Die Abscheidung von Gasbenzin.- 5. Die Zerlegung von Natur- und Eaffineriegasen.- a) Übersicht der Zerlegungsverfahren.- b) Die Zerlegung durch Rektifikation.- c) Die Zerlegung durch Adsorption.- d) Die Zerlegung von Raffinerie- und Naturgasen durch Absorption.- 6. Die Synthese von Kohlenwasserstoffen.- a) Allgemeines und chemische Grundlagen.- b) Die Dehydrierung.- c) Die Isomerisierung.- d) Die Alkylierung.- e) Die katalytische Polymerisierung.- f) Die thermische Polymerisierung und Alkylierung.- Literatur.- X. Öfen und Verbrennung.- 1. Brennstoffe und Verbrennung.- a) Allgemeines.- b) Der Luftbedarf bei der Verbrennung, die Menge und die Zusammensetzung der Verbrennungsgase.- c) Der Heizwert.- d) Die Verbrennungstemperatur und der Wärmeinhalt der Verbrennungsgase.- e) Die Entzündungstemperatur und die Verbrennungsgeschwindigkeit.- 2. Öfen und Brennkammern.- a) Die Wärmebilanz.- b) Der Entwurf von Röhrenöfen.- Literatur.- XI. Pumpen und Kompressen.- 1. Pumpen.- a) Allgemeines.- b) Kolbenpumpen.- c) Drehkolbenpumpen (Rotationspumpen).- d) Kreiselpumpen (Zentrifugalpumpen).- e) Druckfässer und Druckluftheber.- 2. Kompressoren.- a) Allgemeines.- b) Kolbenkompressoren.- c) Rotationskompressoren.- d) Ventilatoren und Turbokompressoren.- e) Vakuumpumpen.- f) Strahlapparate.- Literatur.- XII. Die Erzeugung von Kälte.- 1. Allgemeines.- 2. Kompressionskältemaschinen.- a) Das trockene Ansaugen.- b) Die Unterkühlung.- c) Die zwei- oder mehrstufige Verdichtung.- 3. Die Wasserdampfstrahlkältemaschinen.- 4. Absorptionskältemaschinen.- Literatur.- XIII. Werkstoffe und Korrosion.- 1. Die Korrosion durch Schwefelverbindungen.- 2. Die Korrosion durch Säure.- 3. Die Korrosion durch die Hilfsstoffe der Mineralölverarbeitung.- 4. Die Temperaturbeständigkeit.- Literatur.- Anhang (Umrechnungstabellen).- Tafel 1 bis 187.