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Die Verfahrenstechnik befasst sich mit allen Abläufen, bei denen Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase in ihrer Zusammensetzung, Eigenschaft oder Art verändert werden. Dazu nutzt die Verfahrenstechnik chemische, biologische oder physikalische Verfahren. Der verfahrenstechnische Anlagenbau beschreibt somit die Realisierung einer verfahrenstechnisch geplanten Anlage. 

Abläufe beim Anlagenbau mit Verfahrenstechnik

In verfahrenstechnischen Anlagen wird eine Vielzahl von Produkten und Materialien hergestellt, welche die Bereiche der Verfahrenstechnik kombinieren. Dazu gehören:

• Chemische Verfahrenstechnik
• Mechanische Verfahrenstechnik
• Thermische Verfahrenstechnik
• Elektrochemische Verfahrenstechnik
• Bioverfahrenstechnik

Um die Umsetzung der Prozesse im verfahrenstechnischen Anlagenbau zu ermöglichen, wird auf alle Ingenieurwissenschaften zugegriffen.

Um die vielen Abläufe im Anlagenbau zu beschreiben, teilt man sie in grundlegende Handlungen (Unit Operations) auf. Dabei handelt es sich um einzelne Schritte mit einem klaren physikalischen Vorgang, wie zum Beispiel Mischen oder Verdampfen. Wenn Prozessschritte eine räumlich nicht trennbare Kombination mehrerer dieser grundlegenden Handlungen darstellen, nennt man sie auch oft Grundoperationen.

Drei der bekanntesten Grundoperationen dabei sind:

• Änderung der Stoffeigenschaften
• Änderung der Stoffzusammensetzung
• Änderung der Stoffart

Anwendungen von verfahrenstechnischen Anlagenbau

Im Anlagenbau mit Verfahrenstechnik werden Anwendungen aus unterschiedlichen Bereichen der Industrie miteinander kombiniert. Die Aufgabe der Anlagen ist es, aus Rohstoffen Produkte herzustellen. Voraussetzung dafür ist, dass für jeden Arbeitsschritt eine Maschine existiert, die Fördertechnik vorhanden ist und Energiequellen, die den Betrieb der Anlage aufrechterhalten, verwendet werden können. Dadurch entstehen typische Hauptanwendungsbereiche:

• Chemische Industrie: Verfahrenstechnische Anlagen stellen Chemikalien, Farbstoffe und Kunststoffe her.
• Pharmazeutische Industrie: Im verfahrenstechnischen Anlagenbau für Pharmazeutik werden Impfstoffe, Arzneimittel und medizinische Geräte hergestellt.
• Lebensmittelindustrie: In der Lebensmittelindustrie werden aus Rohstoffen Getränke, Konserven, Öle und viele weitere Produkte hergestellt.
• Energieerzeugung: Bei der Energieerzeugung werden verfahrenstechnische Anlagen zur Herstellung von Elektrizität, Dampf und anderen Energieformen aus unterschiedlichen Quellen wie Kohle, Gas, Öl, erneuerbaren Energien, organischem Material und Kernkraft eingesetzt.
• Biotechnologie: Die Biotechnologie nutzt verfahrenstechnische Anlagen für die Herstellung von biotechnologischen Produkten wie Enzymen, Biopharmazeutika und fermentierten Produkten.
• u.v.m.

Aufgaben im verfahrenstechnischen Anlagenbau

Um die Aufgaben des verfahrenstechnischen Anlagenbaus verantwortungsbewusst zu erfüllen, müssen sowohl technische als auch wirtschaftliche, sicherheitsrelevante und umweltbezogene Aspekte berücksichtigt werden.

1. Planung und Entwicklung: Im ersten Schritt müssen Verarbeitungsschritte und Prozesse geplant und entwickelt oder optimiert werden, um wirtschaftliche und effiziente Abläufe zu ermöglichen.
2. Anlagendesign und Materialauswahl: Mit grundlegender Planung kann die verfahrenstechnische Anlage mit allen Bauteilen und Instrumenten nach Anforderungen des gewünschten Prozesses entworfen werden. Zusätzlich können die benötigten und passenden Materialien gewählt werden, die ebenso den Anforderungen und Bedingungen des Prozesses entsprechen sollten.
3. Planung, R&I-Fließbilder und  Systeme: Um eine verfahrenstechnische Anlage gemäß den Sicherheitsstandards zu gewährleisten, muss diese zugänglich für Wartungen sein. Ebenso sollten Rohrleitungs- und Instrumentfließbilder (Diagramme) hergestellt werden, um den Zusammenhang von Instrumenten in der Anlage darzustellen. Um alle Prozesse der Anlage regeln, steuern und überwachen zu können, werden elektrische und instrumentelle Systeme integriert.
4. Bau: Die Montage der Anlage und die jeglicher Systeme müssen genau überwacht und koordiniert werden.
5. Inbetriebnahme und Optimierung: Bei Inbetriebnahme der verfahrenstechnischen Anlage wird diese auf risikofreie und funktionierende Abläufe getestet.
6. Wartung: Zusätzlich wird die Anlage kontinuierlich überwacht, um gegebenenfalls Verbesserungen vorzunehmen und Ausfälle zu verhindern. Damit werden Effizienzsteigerungen, Kosteneinsparungen, Sicherheitsstandards und ein umweltfreundlicher Betrieb gewährleistet.
7. Dokumentation: Umfassende Dokumentationen zeichnen alle Aspekte der verfahrenstechnischen Anlage auf.

Beispiele für verfahrenstechnische Anlagen

Der verfahrenstechnische Anlagenbau umfasst viele und umfassende Produktionsstätten, zum Beispiel:

• Kohlevergasungsanlagen: Umwandlung von Kohle in ein Synthesegas.
• Trinkwasseraufbereitungsanlage: Aufbereitung von Wasser für den menschlichen Verzehr.
• Fermentationsanlagen: Umwandlung von biologischen Materialien in Biotreibstoffe.
• Pharmazeutische Granulieranlage: Herstellung von Granulaten für pharmazeutische Tabletten.
• Ethylen-Crackanlage: Herstellung des Ausgangsstoffes für Kunststoff.

Der Anlagenbau umfasst viele unterschiedliche Industriebereiche. Deshalb bedarf die Auswahl der Materialien für den Anlagenbau spezieller Kriterien, um auf den jeweiligen Anwendungsbereich angepasst zu sein. Aufgrund ihrer flexiblen Anwendung und Beständigkeit sind Edelstahl und Kunststoff häufig verwendete Materialien im Anlagenbau.

Eigenschaften von Edelstahl im Anlagenbau

Edelstahl ist eine Bezeichnung für legierte oder unlegierte Stähle mit besonderem Reinheitsgrad. Die Bestandteile von Edelstahl sind Chrom, Nickel, Eisen und Kohlenstoff sowie andere Elemente wie Molybdän und Mangan.Der Anteil der Elemente für unterschiedliche Stahlsorten ist jedoch genauestens definiert. 

Edelstahl bietet etliche Vorteile, die zu seiner Langlebigkeit beitragen.

• Korrosionsbeständigkeit: Dies ist die Beständigkeit eines Elements, über einen langen Zeitraum dem zerstörenden Einfluss seiner Umgebung standzuhalten. Insbesondere im Umgang mit chemischen oder ätzenden Substanzen ist die Korrosionsbeständigkeit eine wichtige Eigenschaft.
• Hitzeresistenz: Durch einen hohen Chromanteil und eine schützende Oxidschicht hält Edelstahl seine Form und Struktur auch bei hohen Temperaturen von bis zu 900°C.
• Leichte Reinigung: Aufgrund der glatten und nicht porösen Oberfläche des Edelstahls lässt sich diese leicht reinigen. Bei hohen Hygieneanforderungen wie der Pharma- oder Lebensmittelindustrie ist dies ein essentieller Vorteil, der hohe Reinigungskosten verhindert.
• Haltbarkeit: Da die meisten Stahlsorten rostfrei sind, ist deren Anwendung im Edelstahl-Anlagenbau sehr effektiv. Edelstahl nutzt sich zusätzlich sehr langsam ab und kann ebenso recycelt werden.

Eigenschaften von Kunststoff im Anlagenbau

Kunststoffe sind synthetisch hergestellte Materialien, die im Anlagenbau aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten häufig eingesetzt werden.

Zu diesen Eigenschaften gehören:

• Leichtes Gewicht: Kunststoffe sind in der Regel leichter als die meisten Metalle. Damit können Anlagen im Anlagenbau mit hohen Gewichtseinsparungen produziert werden.
• Kostenersparnis und Verfügbarkeit: Durch die hohe Verfügbarkeit von Kunststoff durch Methoden wie das Recycling, können Kosten in der Produktion von Kunststoff für den Anlagenbau reduziert werden.
• Formbarkeit: Kunststoffe sind bei der Herstellung vielseitig formbar. Durch Verarbeitungstechniken wie den Spritzguss oder Blasformen können die benötigten Formen für den Anlagenbau hergestellt werden. Sobald das Kunststoffprodukt fertiggestellt ist, ist es beständig gegen Korrosion, mechanische Einwirkungen und chemische Einflüsse.
• Hitzebeständigkeit: Hochfunktionelle Kunststoffe sind resistent für Temperaturen von ungefähr 260°C.  Dadurch, dass Kunststoffe isolationsfähig und oft nicht leitfähig sind, sind Kunststoffe im Anlagenbau ideal geeignet für Anwendungen, in denen elektrische Leitfähigkeit vermieden werden soll.

Anwendungen von Edelstahl und Kunststoff im Anlagenbau

Aufgrund ihrer Eigenschaften können Edelstahl und Kunststoff im Anlagenbau für gleiche, aber auch für unterschiedliche Anwendungen verwendet und verarbeitet werden.

Zu den bekannteste Anwendungsbereichen zählen:

• Chemische Industrie
• Energietechnik
• Lebensmittelindustrie
• Wasser- und Abwasseraufbereitung
• Luft- und Raumfahrtindustrie
• Pharmazeutische Industrie
• Automobilindustrie
• Biotechnologie
• u.v.m.

Da Edelstahl im Vergleich zu Kunststoffen eine noch höhere Korrosions- und Hitzebeständigkeit sowie Hygiene besitzt, wird Edelstahl für anspruchsvollere Anwendungsbereiche verwendet als Kunststoff. 

Dazu zählen insbesondere Umgebungen mit hoher Korrosion wie in der Bauindustrie oder in Salzwasserumgebungen.

Jedoch ist die Verwendung von Kunststoff im Anlagenbau für die Luft- und Raumfahrt von großem Vorteil, da es durch die geringe Dichte des Werkstoffes zu erheblichen Gewichtseinsparungen kommt. Auch für die elektrische Isolation in der Elektronikindustrie werden Kunststoffe aufgrund ihrer nicht leitenden Eigenschaften bevorzugt. 

Materialauswahl im Anlagenbau

Um für den Anlagenbau zwischen Kunststoff und Edelstahl wählen zu können, sollten Privatpersonen, Ingenieure und Entscheidungsträger einige Überlegungen zu den Materialien, deren Eigenschaften und Anwendungsbereichen beachten.

1. Anforderungen: Sowohl die Temperaturen und die Umgebung als auch die mechanischen und chemischen Eigenschaften der benötigten Materialien sollten beachtet und auf den Anwendungsbereich abgestimmt werden.
2. Beständigkeit: Die Beständigkeit der Materialien unter Umwelteinflüssen und zerstörenden Einflüssen, wie durch chemische Stoffe, sollte beachtet werden. Dadurch können Schäden vermieden werden. Auch die Temperaturbeständigkeit von Kunststoff und Edelstahl unterscheidet sich erheblich.
3. Gewicht: Je nach Art des Anwendungsbereiches einer Anlage ist es wichtig, das Gewicht von leichtem Kunststoff und schwerem Edelstahl einzukalkulieren. 
4. Hygiene: Insbesondere in Branchen wie der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie ist Hygiene essentiell, um Vorschriften einzuhalten und die Anlagen keimresistent zu halten. Da Kunststoff Mikrorisse enthalten kann, sollte auf Edelstahl mit glatter, leicht zu reinigender Oberfläche vertraut werden.
5. Kosten: Die Kosten für Rohstoffe, Materialbeschaffung und Verarbeitung sind für Edelstahl wesentlich höher. Wenn im Anlagenbau Kunststoff verwendet werden kann, kann dies eine große Kostenersparnis sein.
6. Fachleute: Die Konsultation verschiedener Fachleute, Ingenieure und Unternehmen gibt Aufschluss über die schlüssigsten Lösungen für den Anlagenbau mit Kunststoff oder den Anlagenbau mit Edelstahl.

Der chemische Anlagenbau ist ein Spezialgebiet des Anlagenbaus und bezieht sich auf die Planung, Konstruktion und den Betrieb von Anlagen, die Rohstoffe in chemische Produkte umwandeln. Um sichere und hochwertige chemische Anlagen herzustellen, erfordert es hohe Präzision und die enge Zusammenarbeit unterschiedlicher Berufsfelder.

Aufgaben des chemischen Anlagenbaus

Um die Planung chemischer Anlagen präzise auszuführen, müssen verschiedene Aufgabenbereiche entwickelt und bearbeitet werden.

1. Prozessdesign: Um die gewünschten chemischen Produkte herzustellen, werden alle benötigten chemischen Reaktionen und Verfahren entwickelt.
   Zusätzlich wählen Spezialisten die geeigneten Rohstoffe aus und prüfen sowie optimieren den Prozess auf Effizienz und Rentabilität.
2. Anlagenplanung: Im zweiten Schritt planen Anlagenbauer die physische Struktur der chemischen Anlage. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, Equipment wie Reaktoren, Pumpen, Rohrleitungen und Instrumentierung gemäß technischen Anforderungen sowie Sicherheits- und Umweltaspekten auszuwählen und anzuordnen.
3. Materialauswahl: Da die chemischen Anlagen in direktem Kontakt mit ätzenden Substanzen stehen können und unter hohen Temperaturen verwendet werden, ist es essentiell, beständige Materialien zu verwenden. Diese müssen insbesondere korrosionsbeständig und mechanisch stabil sein.
4. Sicherheit: Sicherheit hat im Anlagenbau für die Chemieindustrie oberste Priorität. Mensch und Umwelt werden aus diesem Grund geschützt. Dies geschieht durch die Implementierung von Sicherheitssystemen, die Identifikation potenzieller Gefahren, das Design von Notfallmaßnahmen und die Einhaltung von Sicherheits- und Umweltstandards.
5. Betrieb: Bei der Inbetriebnahme werden chemische Anlagen auf ihre Funktion überprüft und gegebenenfalls Veränderungen vorgenommen. Zu den wichtigsten Aufgaben von Anlagenbauern in der Chemieindustrie zählt es, die Anlagen von der Planung bis zum Betrieb zu überwachen.

Anwendungsbereiche von chemischen Anlagenbau

Der chemische Anlagenbau hat großen Einfluss auf andere diverse Bereiche der Industrie. Denn chemische Anlagen stellen die Infrastruktur für die Herstellung von chemischen Produkten bereit. Dazu gehören unter anderen:

• Petrochemie, chemische Verarbeitung und Spezialchemikalien:  Chemische Anlagen sind verantwortlich für die Verarbeitung von Erdöl und der Herstellung von Petrochemikalien wie Ethylen, Propylen, Benzol und anderen Grundchemikalien wie Chlor, Schwefelsäure oder Ammoniak. Im Chemie-Industrieanlagenbau werden auch spezielle Chemikalien wie Farbstoffe, Harze oder Kunststoffe hergestellt.
• Düngemittelindustrie und Wasserbehandlung:  Chemische Anlagen unterstützen die Erträge der Landwirtschaft durch die Herstellung von Stickstoff-, Phosphor- und Kaliumdüngemitteln. Um wiederum das Abwasser von diesen Düngemitteln zu reinigen, produzieren chemische Anlagen Stoffe zur Wasseraufbereitung.
• Automobilindustrie: Um Autoteile und Komponenten herzustellen und zu bearbeiten, produziert der chemische Anlagenbau für die Automobilindustrie Autolacke, Kunststoffe und Beschichtungen.
• Erneuerbare Energien: Der chemische Anlagenbau für Photovoltaikzellen und Brennstoffzellen fördert die Herstellung von Materialien für erneuerbare Energien.

Wie setzt sich der Preis einer chemischen Anlage zusammen?

Die Preise einer chemischen Anlage sind von einer Vielzahl von Schlüsselfaktoren abhängig.

• Größe der chemischen Anlage: Die Größe der Anlagen, die von kleinen Anlagen bis zu mittelgroßen und Großanlagen reicht, spielt eine entscheidende Rolle bei der Zusammensetzung des Preises. Denn die Komplexität der Anlagen, die Verarbeitung großer Mengen an Rohstoffen und die Notwendigkeit hochspezialisierter Ausrüstungen führen zu höheren Kosten.
• Standortfaktoren und Sicherheitsstandards: Der Bau und die Betriebskosten chemischer Anlagen können je nach geografischer Lage und den damit einhergehenden infrastrukturellen, arbeitsmarktbezogenen und regulatorischen Bedingungen variieren. Umweltauflagen und Sicherheitsstandards sollten dabei ebenfalls beachtet werden.
• Neue Technologie: Neue automatisierte Konzepte und Technologien in der Produktion können sich auf die Kosten für chemische Anlagen auswirken, sich in der Zukunft jedoch durch Effizienzgewinne auszahlen.
• Rohstoffe: Rohstoffe und deren Preise, die zur Herstellung und Inbetriebnahme der Anlage benötigt sind, wirken sich auf die Rentabilität des Anlagenbetriebes aus.
• Beispielanlagen:
  • Staubmahlanlage von Vattenfall: ca. 18 Mio. €
  • Pilotanlage zur CO₂-Abscheidung von Vattenfall Europe: ca. 80 Mio. €
  • Bio-Raffinerie UPM Biochemicals: ca. 1,1 Mrd. €

Wie viel verdient man in der chemischen Industrie als Anlagenbauer? 

Das Gehalt als Anlagenbauer in der chemischen Industrie basiert auf unterschiedlichen Kriterien.

Welches Gehalt unterschiedliche Positionen im Anlagenbau der chemischen Industrie erhalten, erfahren Sie hier. 

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