Chemische Betriebstechnik: Ein Hilfsbuch für Chemotechniker und die Fachkräfte des Chemiebetriebes

432 Pages·1974·12.41 MB·German

by  Dr. techn. Ing. Walter Wittenberger (auth.)

Walter Witten berger
Chemische
Betriebstechnik
Ein Hilfsbuch fur Chemotechniker
und die Fachkrafte des Chemiebetriebes
Dritte,
vollig neubearbeitete Auflage
Springer-Verlag
Wien New York
Dr. techno Ing. Walter Wittenberger
Offenbach/Main
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dergabe auf photomechanischem oder ahnlichem Wege und der Speiche
rung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser
Verwertung, vorbehalten.
© 1949, 1962, and 1974 by Springer-Verlag/Wien
Softcover reprint of the hardcover 3rd edition 1974
Mit 470 Abbildungen
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Waren-und Apparate
bezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kenn
zeichnung nicht zu der Annahme, daB solche Namen im Sinne der Waren
zeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und
daher von jedermann benutzt werden diirften.
Library of Congress Cataloging in Publication Data
Wittenberger, Walter, 1910-
CheIDische Betriebstechnik.
First published in 1949 under title: Maschinen und
Apparate im Chemiebetrieb.
Bibliography: p.
1. Chemical engineering-Apparatus and supplies.
I. Title.
TPl57.W5 1974 660.2'8 74-4782
ISBN-13:978-3-7091-8365-6 e-ISBN-13:978-3-7091-8364-9
DOl: 10.1007/978-3-7091-8364-9
Vorwort zur dritten Auflage
Die Entwicklungen auf dem Gebiet des chemischen Apparatewesens
machten es erforderlich, das Buch einer Neubearbeitung zu unterzie
hen. Dabei war eine Erweiterung des Inhaltes nicht zu umgehen.
Das Buch ist - und dies solI ausdriicklich betont werden - kein
Lehrbuch der Verfahrenstechnik. Es befaBt sich also nicht mit den
mathematisch-physikalischen Grundlagen der Apparaturen und Ar
beitsgange, sondern beschreibt Bau und Wirkungsweise der verschie
denen apparativen Einrichtungen. Es will dem Neuling im Chemie
betrieb einen Oberblick iiber die apparativen Moglichkeiten der
Durchfiihrung chemisch-technischer Verfahren vermitteln. Bei der gro
Ben Zahl der verwendeten Apparate war eine Beschrankung auf je
weils typische Vertreter der einzelnen Apparategattungen notwendig.
Oftmals werden gleichartige und gleichwertige Apparate und Betriebs
hilfsmittel von verschiedenen Herstellerfirmen angeboten; eine Bevor
zugung des einen oder anderen Apparatetyps gleicher Funktionsweise
ist daher nicht beabsichtigt.
In jedem Chemiebetrieb sind neben modernen Apparaturen auch
altere, die bereits jahrelang in Verwendung sind, anzutreffen, so daB
auch diese nicht iibergangen werden diirfen. Der Kreis, fiir den das
Buch gedacht ist, solI ja die im Betrieb vorhandenen Apparaturen
kennenlernen. Es ware aber sicher verfehlt, nur die einzelnen Arbeits
gange mit den dazu gehorenden Apparaturen, wie Fordern, Zerklei
nern, Mischen, Heizen und Kiihlen, Losen, Destillieren, Filtrieren und
Trocknen, zu beschreiben. Ebenso wichtig diirfte es sein, daB sich der
im Betrieb Tatige mit den einzelnen Maschinenteilen, aus denen eine
Apparatur aufgebaut ist, vertraut macht. Daher enthalt das Buch das
Wichtigste iiber die Maschinenelemente, Rohrleitungen, Schmiervor
richtungen, Isolierungen, Dichtungen, Absperrorgane, MeBgerate usw.,
denn gerade an dies en Stell en wird er wahrend seiner Tatigkeit oft
selbst eingreifen miissen.
Dariiber hinaus enthalt das Buch Hinweise iiber den Unfallschutz
und Angaben iiber die Eigenschaften der wichtigsten Apparatebau
werkstoffe, die eine erste Orientierung ermoglichen solI en.
VI Vorwort zur dritten Auflage
Die Zahl der Abbildungen wurde von 413 auf 470 erhoht. Die
Erfahrung hat gezeigt, daB ein Bild den beschreibenden Text erst ver
standlich macht, oft lange Erklarungen erubrigt und dem Benutzer
Bau und Wirkungsweise einer Apparatur anschaulich vor Augen fuhrt.
In der Hauptsache wurden daher Schnittbilder verwendet.
Beru~sichtigt wurde ferner, daB gemaB dem Gesetz uber Einheiten
im MeBwesen yom 2. Juli 1969 in Zukunft nur die gesetzlichen Ein
heiten (z. B. bar, mbar u. a.) zu verwenden sind. Die Umrechnungs
faktoren zu den alten Einheiten (z. B. at, Torr u. a.) sind angefuhrt.
Allen Firmen, die mich wahrend der Bearbeitung der Neuauflage
durch Oberlassen von Firmenschriften und Abbildungsunterlagen
unterstutzt haben, danke ich fur ihre Bereitwilligkeit.
Dem Springer-Verlag in Wien, der wiederum fur eine vorbildliche
Ausstattung des Buches gesorgt hat, will ich aufrichtig Dank sagen
fur die Zustimmung zu einer Neubearbeitung des Buches.
Ich hoffe, daB auch die vorliegende Neuauflage dazu beitragt, die
praktische Ausbildung unseres Chemie-Nachwuchses zu erganzen und
zu fordern.
Offenbach/Main, im Sommer 1974 Walter Wittenberger
Inbal tsverzeicbnis
1. Der Chemiebetrieb . . . . . . . . . .
Der ProduktionsprozeB 1. - Bedienungsvorschriften 1. - FlieB
bilder 2. - Netzplane und Modelltechnik 3. - Messen, Steuern
und Regeln 4. - Ordnung im Betrieb 4.
2. Unfallschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
A. Unfallgefahren und ihre Verhiitung . . . . . . . . . . 7
Allgemeine Hinweise 7. - Unfalle allgemeiner Art 8. - Elek
trische Unfalle 9. - Unfalle chemischer Natur 9. - Personliche
SchutzmaBnahmen 10. - Erste Hilfe 10. - Berufskrankhei-
ten 10.
B. Atemschutz. . . . . . . . . . . . . . . . 10
Atemschutzmasken 10. - Filtereinsatze 12. - Staubfilter 13. -
PreBluft-und Sauerstoffatmer 13. - Gasspiirgerate 14.
3. Werkstoffe . .. ....... 16
A. Korrosion 16
Allgemeines 16. Korrosionstabellen 17. Korrosions-
bekampfung 18.
B. Metallische Werkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . 18
Eisen 18. - Eisenlegierungen 20. - Kupfer 22. - Blei 23. -
Nidtel 23. - Chrom 23. - Zinn 24. - Aluminium 24. -
Zink 25. - Silber 25. - Tantal 25. - Titan 25. - Legierungen
der Nichteisenmetalle 25.
C. Nichtmetallische Werkstoffe . . . . . . . . . . . . . 28
Glas 28. - Email 29. - Quarz 30. - Keramik 30. -
Asbest 31. - Kohle und Graphit 31. - Holz 31. - Gummi 31.
- Kunststoffe 32.
D. Kunststoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Thermoplaste 32. - Duroplaste 35. - Elastomere 36. - Glas
faserverstarkte Kunststoffe 38.
E. Schutziiberziige und Kitte. . . . . . . . . . . . . . 40
Schutzanstriche 40. - Schutziiberziige 40. - Kitte 41.
4. Verbindungselemente .... . . . . . . . . . . . . 43
A. Schraubenverbindungen . . . . . . . . . . . . . . 43
Schraubengewinde 43. - Schraubenformen 44. - Anziehen und
Abdichten von Schrauben 45. - Schraubensicherungen 47.
VIII Inhaltsverzeichnis
B. Keilverbindungen .... .... 49
Allgemeines 49. - Langskeile 49. Querkeile 50. - Feder
und Nut 50.
C. Unlosbare Verbindungselemente. . . 50
Nietverbindungen 50. - SchweiBverbindungen 50. - Lotver
bindungen 51. - Klebeverbindungen 51.
5. Elemente der drehenden Bewegung . 52
A. Achsen und Wellen 52
B. Kupplungen 52
Allgemeines 52. - Feste Kupplungen 53. - Ausgleichs-Kupp
lungen 53. - Elastische Kupplungen 54. - Schalt-Kupplun-
gen 54. - Turbo-Kupplungen 55.
C. Lager. . . . . . . . . . ........ 56
Gleitlager 56. - Walzlager 58.
D. Getriebe. ... . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Riemengetriebe 59. - Kettengetriebe 61. - Reibradergetriebe 61.
- Zahnradergetriebe 61. - Kurbelgetriebe 63. - Bremsen und
Gesperre 64.
E. Schmierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Prinzip der Smmierung 65. - Schmiermittel 65. - Schmierver
fahren 66.
6. Abdichten 69
A. Dichtungswerkstoffe. . 69
B. Abdichten ruhender Teile 70
Allgemeines 70. - Dichtungslose Verbindungen 70. - Verbin
dungen mit Dimtungen 71.
C. Abdimten bewegter Teile. . . . . . . . . . . . . . 72
Allgemeines 72. - Stopfbuchsen 72. - Beriihrungsfreie Dich
tungen 78. - Faltenbalgdichtungen 78.
7. Rohrleitungen . . . . . . . . . . 79
A. Allgemeines iiber Rohrleitungen. . . . . . . 79
Das Leitungsnetz 79. - Rohrbauwerkstoffe 80. Schlauche
und biegsame Rohre 81. - Kennzeichnen von Rohrleitungen 81.
B. Rohrverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Flanschen 82. - Muffen 84. - Schraubverbindungen 84. -
Rohrkupplungen 85. - Form- und Kompensationsstiicke 86.
C. Isolieren und Beheizen von Rohrleitungen. . . . . . . . 88
Isolieren 88. - Beheizen 89.
8. Absperrorgane . . . . . . . . . . . 90
A. Hahne ........... . 90
Allgemeines 90. - Ausfiihrungsformen 90.
Inhaltsverzeichnis IX
B. Schieber 92
C~wrn M
D. Ventile 95
Allgemeines 95. - Absperrventile 96. - Selbsttatige Ventile 99.
- Smwimmerventile 99. - RiilXsmlagventile 100. - Simer
heitsventile 100. - DrulXminderventile 102.
E. Kondensatableiter . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Allgemeines 104. - Schwimmer-Kondensatableiter 105. -
Thermodynamisme Kondensatableiter 106. - Thermism gesteu-
erte Kondensatableiter 107. - Diisen-Kondensatableiter 107. -
Entliifter 108. - Smmutzfiinger 109. - Kondenswasser-Ab
o.
smeider 11
9. Messen, Dosieren und Regeln . 111
A. Mengenmessung und Dosiereinrichtungen 111
Wageverfahren 111. - Zuteil- und Dosiervorrimtungen fUr
feste Stoffe 114. - Dosieren von Fliissigkeiten 116. - Volumen
messung 117. - DurmfluBmeBverfahren 120. - Fiillstands
messung 125.
B. DrulXmessung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Einheiten 128. - Fliissigkeitsmanometer 129. - Kolbenmano
meter 129. - Federelastisme DrulXmesser 129. - Vakuum
meter 131. - WassersalXrohre 131. - Elektrisme DrulXmeB
gerate 132.
C. Temperaturmessung . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Fliissigkeitsthermometer 132. DampfdrulX-Federthermo
meter 133. - Bimetall-Ausdehnungsthermometer 134. - Wider
standsthermometer 135. - Thermoelemente 136. - Optisme
Temperaturmessung 137.
D. Regeltemnik . . . . . . . . . . . . . . .. 137
Allgemeines 137. - Arten der Regier 137. - Stellglieder 140.
- Ausfiihrungsbeispiele 140. - Registriergerate 143.
10. Energien. . . . . . . . . . . . . . . . . 145
A. Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Allgemeines 145. - Entharten und Entsalzen 145. - Kondens
wasser 146. - Abwasser 146. - DrulXwasser 146.
B. Dampf . . . . . . . . . . . 146
C Kalte. . . . . . . . . . . . 147
Kiihlmittel 147. - Kaltemasminen 148.
D. DrulXluft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Allgemeines 148. - Erzeugung von DrulXluft 149. - Reinigen
der DrulXluft 150.
E. Smutzgas 152
x Inhaltsverzeichnis
F. Vakuum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Vielschieberluftpumpen 153. - Kolbenpumpen 154. - Dreh
kolbenpumpen 154. Fliissigkeitsring-Pumpen 158. Strahl
pump en 159.
G. Elektrischer Strom 160
11. Lagern . . . . 161
A. Lagern fester Stoffe . 161
Freilager 161. - Gebaudelager 161. Siloanlagen 161. -
Lagern von Fassern und Sacken 162.
B. Lagern von Fliissigkeiten 163
e.
Lagern von Gasen . . . . . . 166
D. Transporteinrichtungen. . 167
Hebezeuge 167. - Stapler 168. - Lastfahrzeuge 168. - Kessel
wagen 168. - Rollen- und Gurtforderer 169.
12. Fordern . . 170
A. Fordern fester Stoffe . . . .. .... 170
Schneckenforderer 170. - SchwingfOrderer 171. - Bandforde-
rer 173. - Kratzerforderer 174. - Becherwerke 175. - Pneu
matische Forderer 175.
B. Fordern von Fliissigkeiten. . . . . . . . . . . . . . 179
Heber 179. - Druckfasser 180. - Strahlpumpen 181. - Kol
benpumpen 182. - Verdrangerpumpen 185. Kreiselpum-
pen 187. - Wasserringpumpen 191.
e.
Fordern von Gasen. . . . . . . . . . . . . .. 191
Kolbenkompressoren 191. - Turbokompressoren 192. - Rota
tionskompressoren 192. - Ventilatoren 193. - Strahlgeblase 193.
13. Zerkleinern . . . 194
A. Brechen . . . 194
Backenbrecher 194. - Rundbrecher 195. - Hammerbrecher 196.
- Walzenbrecher 196.
B. Mahlen . .. ............... 197
Kollergange 197. - Glockenmiihlen 198. - Ringmiihlen 198. -
Pendelmiihlen 199. - Schleudermiihlen 199. - Kugelmiihlen 204.
- Schwingmiihlen 205. - Riihrwerksmiihlen 207. - Strahl
miihlen 208.
e.
Verreiben und Schneiden . ..... 209
Walzenmiihlen 209. - Schneidevorrichtungen 210.
14. Klassieren 212
A. Sieben 212
Allgemeines 212. - Siebmittel 212. - Flachsiebmaschinen 214.
- Siebtrommeln 215. - Schwingsiebe 215. - Taumelsiebe 216.
- Schallsiebe 217. - Luftstrahlsiebe 217. - Siebahnliche Ver-
fahren 217.
Inhaltsverzeichnis XI
B. Sichten 218
Schleudersichter 219. - Pneumatische Sichter 220.
C. Hydroklassieren und Flotieren . 221
Stromklassierer 221. - Setzmaschinen 223. - Hydrozyklone 223.
- Eindicker 224. - Flotation 224.
D. Magnetscheider 225
15. Mischen und Verteilen 228
A. Mischen fester Stoffe 228
Allgemeines 228. - Mischtrommeln 228. - Schaufelmischer 229.
- Kreiselmischer 232. - Schneckenmischer 232. - Wirbel
schichtmischer 234. - Luftstrommischer 234. - Mischen in
Eissern 236.
B. Kneten 237
Schaufelkneter 237. - Schneckenkneter 238. - Planeten-Misch
kneter 239. - Walzenstiihle 240. - Rohrmischer 240.
C. Riihren 240
Allgemeines 240. - Riihrerformen 241.
D. Zerstauben . 244
Einstoffdiisen 244. - Druckluftzerstauber 245. - Rotierende
Zerstauber 245. - Mischdiisen 246.
16. Agglomerieren und Granulieren . 247
Brikettieren und Granulieren durch Pressen 247. Pelle-
tieren 248. - Granulieren durch thermische Behandlung 249. -
Granulieren im Gasstrom 249. - Granulieren durch Zerkle i
nern 250.
17. Heizen und Kiihlen . 251
A. Brennstoffheizung 251
Feuerungen fUr feste Brennstoffe 251. - 01- und Gasfeuerun-
gen 251. - Tauchbrenner 252.
B. Ofe n . 253
Schachtofen 253. - FlammMen 253. - Kammer- und Kanal
Men 254. - DrehrohrMen 254.
C. Heizen mit Dampf . 255
Direkte Dampfbeheizung 255. - Heizwande 256. - Heiz
schlangen 258.
D. Warmetauscher 258
Allgemeines 258. - Mantelwarmetauscher 259. - Schlangen
warmetauscher 259. - Rohrbiindelwarmetauscher 260. - Dop
pelrohrwarmetauscher 261. - Rippenrohrwarmetauscher 261. -
Spiralwarmetauscher 261. - Plattenwarmetauscher 262. - La
mellenwarmetauscher 265. - Warmetauscher mit rotierenden
Wischerblattern 266. - Blockwarmetauscher 266. - Schnecken
warmetauscher 267. - Rieselkiihler und Kiihltiirme 268.