Thermochem GmbH

Thermodynamik und Prozesstechnik
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Profil und Expertise

Leistungen, Untersuchung von Stoff- und Energieumwandlungen in Industrieanlagen

Verfahrenstechnik

Untersuchungen und Berechnungen zur optimalen Gestaltung und Führung von Prozessen für Stoff- und Energieumwandlung.

Berechnungen

Ermittlung der Art und Menge von Stoffströmen und deren Zusammensetzungen in Industrieanlagen, Erfassung der möglichen Produktqualitäten bei Variation von Einsatzstoffen und Prozessbedingungen.

Prozessoptimierung

Optimierung der Stoff- und Energienutzung bei Hochtemperaturprozessen.

Störungsanalyse

Analyse der Prozessabläufe zur Erkundung und Behebung von Störungen in Reaktoren und Anlagen. Ermittlung der Ursachen von Ablagerungen in Abhitzekesseln/Abgasleitungen.

Werkstoffchemie, Korrosion

Berechnungen und Untersuchungen zur Erkundung der Korrosion von metallischen und keramischen Werkstoffen in Kontakt mit Gasen, Metallschmelzen, Schlacken, Glasschmelzen und wässrigen Lösungen.

Energietechnik

Verbrennung und Vergasung von fossilen Brennstoffen. Thermische Reststoff- und Abfallbehandlung.

Thermodynamik

Bereitstellung von thermochemischen Stoffdatenbanken und Softwaresystemen für allgemeine und spezielle Anwendungen in Industrie und Forschung.

Tätigkeitsgebiete

Metallurgie und Werkstofftechnik

Eisen- und Stahlherstellung, Nicht-Eisen-Metallurgie
Elektrometallurgie

Materialchemie und Korrosionsphänomene

Korrosion in petrochemischen Anlagen und Synthesegas-Produktionsanlagen:
H2S-Korrosion, Wasserstoffangriff, Metal Dusting, Coking
Berechnung der Lebensdauer von Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen in Kontakt mit reduzierenden Gasen

Herstellung von anorganischen Materialien

Schwefelchemie
Feuerfeste Stoffe, Glas, Zement Klinker

Kalzination von Rohstoffen

Waelz-Verfahren zur Rückgewinnung von Zink aus Stahlwerkstäuben
Kalzination von Siderit-Erzen zur Gewinnung von Eisenoxiden

Thermische Verwertung von Abfall- und Reststoffen

Verbrennung und Vergasung von Abfallstoffen
Wertstoffgewinnung und Energienutzung

Wärmerückgewinnungssysteme

Reaktionen bei der Abkühlen von Gasen aus der Verbrennung und Vergasung von fossilen Brennstoffen und Abfall- und Reststoffen
Materialablagerung (fouling) und Korrosion in Abhitzekesseln

Abgasreinigung

Entschwefelungs- und DeNOx-Operationen
Gasreinigung hinter Verbrennungs- und Vergasungsprozessen

Computergestützte Simulation industrieller Prozesse

Berechnung von Masse-, Energie- und Entropieströmen
Thermodynamische und kinetische Analyse industrieller Prozesse in Bezug auf Massen- und Energietransformationen

Thermodynamische Datenbank und Softwaresysteme

Analyse von Reaktionen in komplexen Materialsystemen

Auswahl Serviceleistungen

Stahlerzeugung

Simulation der Vakuumbehandlung von Stahlschmelzen zur Herstellung von hochwertigem Stahl
Raffination von Metallschmelzen aus Schrottschmelzen
Verarbeitung von arsenhaltigen Eisenerzen
Roheisenproduktion durch Schmelzreduktion von Eisenerzen
Einsatz von Eisenschwamm in BOF-Stahlkonverter
Produktion von Synthesegasen in Kombination mit Hochofen zur Eisenherstellung
Thermodynamische und kinetische Parameter der Feuerverzinkung von Stahlblechen

Roheisenentschwefelung

Entschwefelung von flüssigem Eisen durch Injektion von Ca und Mg enthaltenden Pulvern
Fluiddynamik und Kinetik von Reaktionen von Mg in einer Pfanne zur Roheisenentschwefelung

Direktreduktion von Eisenerzen

Simulation des HYL-Prozesses zur Herstellung von Eisenschwamm
Stahlerzeugung in Elektrolichtbogenöfen (EAF)
Massen- und Energieströme in verschiedenen Prozesskonzepten für Direktreduktion
Rußbildung bei der Herstellung und Verwendung von reduzierenden Gasen
Direktreduktion von Arsen-haltigen Eisenerzen
Direktreduktion von Mn-haltigem Siderit nach Kalzination
Untersuchungen zur Vermeidung von Materialablagerungen in einer HYL-Anlage Anwendbarkeit der Eisenschwammproduktion in der Türkei

Recycling von Stahlwerkstäuben

Thermodynamik und Reaktionskinetik im Waelz-Prozess
Modell für den Waelz-Prozess
Vergleich von Reaktorgeometrie, Material- und Energieeffizienz in verschiedenen Wälz-Anlagen
Verarbeitung von Wälzoxid (WOX)
Weiterverarbeitung der Wälzschlacke zur Reduzierung des ZnO-Endgehaltes
Studien zur Verbesserung der Zinkgewinnung

Nichteisenmetallurgie

Extraktion von Nichteisenmetallen aus Metallsulfid-Konzentraten durch Zyklon-Schmelzen in Kombination mit einem Aufblasreaktor
Extraktion von NE-Metallen durch Chlorierung von Erzen und Zwischenprodukten
Verwendung von Plasmastrahlen zur Extraktion von Metallen aus Schmelzen
Extraktion von hochschmelzenden Metallen wie Ti, Zr, W, Y etc.
Verarbeitung von Titanerzen/Konzentraten zur Herstellung von Titan und Titandioxid
Produktion von Ferrolegierungen
Untersuchung der Bildung von harten Einschlüssen in Messing
Metallextraktion durch Auslaugen und Zementieren in wässrigen Lösungen

Sekundärkupfer-Schmelze

Schmelzen von Kupferschrott
Entwicklung eines vereinfachten Schachtofenmodells zum Schmelzen von Kupferschrott
Abgasbehandlung unter Vermeidung von Dioxinbildung hinter Schachtofen

Recycling von Batterieschrott

Bleigewinnung durch Schmelzen von Batterieschrott, Prozessoptimierung einschließlich Gasreinigungssystem durch Implementierung eines zweistufigen Nachverbrennungsreaktors

Zink- und Schwefelchemie

Herstellung von Zinkoxid aus Zn-haltigen Rückständen
Entwicklung von blei- und quecksilberfreien Legierungen als Anode für Batterien
SO2-Produktion durch Zersetzung industrieller Rückstände
Materialabscheidung im Abgassystem der SO2-Anlage
SO2-Produktion mit flüssigem Schwefel
Produktion von Natriumhydrogensulfat in einem Schmelzbadreaktor mit Eintauchbrenner
Laugenreinigung zur Herstellung von Zinksulfat

Kalzinationsprozesse

Aufstellung eines Prozessdesigns für Dolomitcalcination unter Einsatz eines Drehrohrofens
Reaktionen im Wälzofen zur Rückgewinnung von Zink aus Stahlwerkstäuben
Grundlegende Auslegung einer Kalzinierungsanlage zur Nutzung von Siderit-Erzen als Ausgangsmaterial für Eisenherstellung

Feuerfest-Materialien

Stabilität von verschiedenen Feuerfeststeinen in verschiedenen metallurgischen Schmelzreaktoren
Feuerfest-Verschleiß in einem Lichtbogenofen für die Steinwolle-Produktion
Stabilität von keramischen Werkstoffen für den Einsatz bei der „Carbon-Black“-Herstellung

Glasherstellung

Korrosion von Molybdänelektroden in einem Glasofen für Pyrex-Glas-Herstellung
Einfluss von Wasserstoff in Kontakt mit flüssigem Glas in einer Glaswanne
Verwendung von Schmelzzyklonen bei der Glasherstellung

Kohlevergasung

Thermodynamik und Kinetik der Reaktionen bei der Kohleverbrennung, -Vergasung und -Pyrolyse
Kohlevergasung in einem Eisenbadreaktor
Thermodynamik und Kinetik der Reaktionen im Eisenbadreaktor

Energietechnik

Berechnung und Analyse von Massen-, Energie- und Entropieströmen in Wärmekraftwerken
Simulation von Reaktionen in den Kesselanlagen zur Wärmerückgewinnung
Verbrennung von Abfällen und Reststoffen in Kohlekraftwerken
Materialdeposition in Kesselsystemen bei der Kohleverbrennung mit Klärschlammzusatz
Analyse der Reaktionen zur Entfernung von Schadstoffen (NO, SO2 etc.) aus den Rauchgasen
Abtrennung von Salzen aus dem Kreislaufwasser in Kraftwerken
Thermodynamische Simulation von chemischen Reaktionen zwischen neutralen Spezies im Falle eines Kernschmelzunfalls in einem Kernreaktor

Rauchgasreinigung

Emission von Schadstoffen aus Industrieanlagen
Materialdeposition in einem DeNOx-Katatalysator im Rauchgasreinigungssystem einer Müllverbrennungsanlage
Reaktion von SO2 und NO bei der Abkühlung von heißen Abgasen
Verbesserung der Trennung von Quecksilber und Dioxinen aus Abgasen
Reinigung von Abwasser aus Leichtmetalldruckgussverfahren

Wärmerückgewinnungssysteme

Reaktionen und Energieumwandlung in Abhitzekesseln (Waste Heat Boiler)
Materialablagerung in WHB bei Verbrennung und Vergasung von fossilen Brennstoffen und metallurgischen Schmelzprozessen zur Herstellung von Kupfer, Blei, Zink etc.
Vergasung von Brennstoffen (Kohle, Biomasse, organische und anorganische chemische Abfälle)
Schmelzreduktion von Eisenerz

Korrosion von metallischen Legierungen

Korrosion von Eisen und Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen in Kontakt mit reduzierenden Gasen: H2S-Korrosion, Wasserstoffangriff, Metal Dusting,Verkokung
Korrosionsphänomene in petrochemischen Anlagen und bei der Synthesegasproduktion
Korrosion von Legierungen in verschiedenen Einsatzfällen
Berechnung zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit

Thermische Abfallbehandlung

Vergleich verschiedener Methoden zur thermischen Behandlung von festen Abfällen auf der Basis von Enthalpie- und Entropiebilanzen (im Auftrag der staatlichen Umweltbehörde)
Analyse von Abfallbehandlungsmethoden unter Anwendung von Verbrennungs- und Vergasungsverfahren
Untersuchung der Verbrennungskapazität einer Hausmüllverbrennungsanlage unter Berücksichtigung der Abfallzusammensetzung und der Wärmebelastung des Ofens
Simulation der Müllverbrennung durch Rostfeuerung
Materialdeposition in den Kesselanlagen von Müllverbrennungsanlagen
Korrosionserscheinungen in Wärmerückgewinnungs- und Kesselsystemen
Reaktionen von Natriumbicarbonat bei der sauren Abgaswäsche
Materialablagerung hinter dem DeNOx-Reaktor in einem Abgasreinigungssystem
Hochtemperatur-Abfallbehandlung unter Bildung von Schmelzphasen.

Gasreinigung hinter Müllverbrennung

Prozesssimulation unter Berücksichtigung der Reaktionen von Quecksilber im Abgasreinigungssystem
Optimierung des Gasreinigungssystems (Taupunktproblem)
Vergleich der Reaktionen von Kalk und Natriumbicarbonat bei der Abgasreinigung
Quecksilberadsorption an Aktivkohle bei niedrigen Temperaturen
COS- und H2S-Adsorption bei der trockenen Abgasreinigung

Sekundäraluminiumschmelzen

Gase und Stäube im Abgassystem einer Sekundäraluminiumhütte
Abgasreinigung mit Alkaliwäsche mit anschließender Dioxinadsorption

Thermochemische Datenbanken und Software Systeme

THERMOCHEM verfügt über einschlägige Erfahrungen in der Anwendung der Thermodynamik zur Lösung von technischen Problemen in Chemie, Metallurgie, Werkstoffkunde, Verbrennung von fossilen Brennstoffen, Energie- und Umwelttechnik, Abfallverbrennung, Materialkorrosion. Eingesetzt werden dabei ständig aktualisierte Datensammlungen, Softwaresysteme und Bücher, die seit Jahrzehnten weltweit genutzt werden.

THERMOCHEM liefert folgende Produkte:

THERMOCHEM führt Berechnungen und rechnerische Untersuchungen im Auftrag der Kunden durch:

THERMOCHEM verfügt über folgende Datenbanken:

  1. Thermochemische Daten von reinen Stoffen:
    a) Bestehende Datenbank: Stoffdaten angegeben in Ref. 2c und 3c (siehe Referenzen):
    Komplette thermodynamische Daten von 2518 reinen Stoffen (davon 230 organische Stoffe) bestehend aus 3297 Datensätzen für einzelne Stoffphasen.
    b) Neue Datenbank: Revision und Erweiterung von (a), Stand Mai 2001:
    Revidierte und neue Daten von etwa 803 Stoffen mit 1005 Stoff-Phasen und 1089 Datensätzen.
  2. Thermochemische Daten von wässrigen Lösungen ( equiTherm V5.0 (Ref. 3d)
    Daten von neutralen Spezies und Ionen in wässrigen Lösungen.
  3. Thermochemische Daten von freien „gasförmigen“ Elektronen sowie „festen“ Elktronen in verschiedenen Elektrodenmaterialien ( equiTherm V5.0 (Ref. 3d)
  4. Thermochemische Daten von gasförmigen Ionen ( equiTherm V5.0 (Ref. 3d)
  5. Komplette Thermochemische Daten für die in Eisen und Kupfer gelösten Elemente
  6. Tabelle mit Kalkulationsvorgaben in Verbindung zu 5) für die Bestimmung von Wechselwirkungskoeffizienten von gelösten Spezies

THERMOCHEM verfügt über eine der größten thermochemischen Stoffdatensammlungen, die ständig geprüft, ergänzt und erweitert werden. Die unter (1a) und (1b) spezifizierten Datensammlungen enthalten nahezu alle Stoffe, die bei Stoff- und Energieumwandlungs-prozessen in Metallurgie, anorganischer Chemie einschließlich der Verbrennungs- und Vergasungsprozesse auftreten. Die thermochemischen Eigenschaften von neutralen Stoffen und Ionen in wässrigen Lösungen, gasförmigen Ionen sowie von den gelösten Stoffen sind in derselben Art und Weise aufgebaut wie die von reinen Stoffe, wodurch die Berechnungen in Stoffsystemen mit Lösungsphasen vereinfacht und damit überschaubarer werden. Das könnte die Arbeit von Ingenieuren und Wissenschaftlern mit vielfältigen technischen Aufgaben erleichtern.

Ausgewählte Publikationen

Bücher

1a) I. Barin, O. Knacke
Thermochemical Properties of Inorganic Substances,
Springer Verlag, Berlin, Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1973
1b) I. Barin, O. Knacke, O. Kubaschewski
Thermochemical Properties of Inorganic Substances,
Supplement, Springer Verlag, Berlin, Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1977
2a) I. Barin
Thermochemical Data of Pure Substances,
VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1989
2b) I. Barin et al.
Thermochemical Data of Pure Substances, revised 2nd edition,
VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1993
2c) I.Barin et al.
Thermochemical Data of Pure Substances, revised 3rd edition
VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1995

Software Systeme, Datenbanken

3a) I. Barin, G. Erikson, F. Sauert, M. Zeidler, W. Schmidt
equiTherm, Datenbank mit Programm für thermodynamische Berechnungen
VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1989
3b) I. Barin, W. Schmidt, J. Schilling et al.
equiTherm, Databank and computer program for thermodynamic calculations
VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1993
3c) equiTherm, Databank and computer program for thermodynamic calculations,
version 4.01, VCH Verlagsgesellschaft,
Weinheim 1995
3d) I. Barin, G. Erikson, W. Schmidt: equiTherm V5.0 for Windows,
Database and software package for thermodynamic calculations,
version 5.0, Scienceware - VCH Software, Münster, 1997

Angewandte Thermodynamik

4) I. Barin, R. Gallagher, B. Frassek, P. J. Spencer
Aufbau und Nutzung einer thermodynamischen Datenbank für anorganische Stoffe
Erzmetall 33 (1980) 226
5) I. Barin, O. Knacke
Simplified Thermochemical Functions for Tabulation,
Met. Transactions 5 B (1974) 1976
6) O. Kubaschewski, I. Barin
Phase Equilibria in Condensed Systems,
Pure and Applied Chemistry, 38 (1974) 469
7) P.J. Spencer, I. Barin
Computer generated phase diagrams,
Material in Engineering Applications, 1 (1979) 167
8) I. Barin, R. Gallagher, M. Lemperle
Calculation of predominance area diagrams and their use in extraction and process metallurgy, in "Industrial Use of Thermochemical Data", T. I. Barry (Editor)
National Physical Laboratory, The Chemical Society, Publ. No. 3, London 1979/80
10) I. Barin, O. Knacke, D. Neuschütz
Thermodynamische Gleichgewichte bei der Erzeugung von Reduktionsgasen, Berichte
des Betriebsforschungsinstitutes des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute, Düsseldorf,
a) Nr. 86 (1970)
b) Nr. 166 (1971)

Reaktionskinetik

11) I. Barin, W. Schuler
On the kinetics of the chlorination of titanium dioxide in the presence of solid carbon,
Metal. Transactions B, 11 B (1980) 199
12) I. Barin, S. Leber, M. Lemperle
Influence of Metal Wustite Separation on the Reduction of Wustite with Hydrogen,
Steel Research (Arch. Eisenhüttenwes.), 56 (1985) 187
13) I. Barin, M. Modigell, and F. Sauert
Thermodynamics and Kinetics of Coal Gasification in a Liquid Iron Bath,
Metallurgical Transactions B, Vol. 18B (1987) pp. 347-353
14) I. Barin, M. Lemperle, I. Majewski, A. von Richthofen
Kinetics of Wustite Reduction with H2 and CO in Presence of Catalysts Separated from the Wustite
Proceedings of the Sixth International Iron and Steel Congress, Vol. 1, Fundamentals,
pp 66 - 74, Nagoya 1990, The Iron and Steel Institute of Japan (ISIJ)
15) M. Lemperle, M. Modigell, A. Knapp, H. Wilhelmi
Kinetics of metal sulfide evaporation in high temperature smelting processes,
TMS Technical paper, presented at the AIME Meeting 1986, USA,
Paper-No. A 86-58

Reaktionskinetik/Stofftransfer-Phänomene

16) S. I. Pyun, I. Barin
Untersuchungen über die Kinetik des Kohlenstoffabbrandes aus den Teerdolomitsteinen mit gasförmigen Sauerstoff,
Radex Rundschau (1985), Heft 1/2, 554
17) K. Schwertfeger, I. Barin
Desulfurization of hot coal gas with lime,
in Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie vereinigt mit Brennstoff-Chemie,
46 (1993) 103 - 110

Elektrochemie

18) I. Barin, H. Barth, A. Yaman
Electrochemical investigations of the kinetics of gold cementation by zinc from cyanide solutions,
Erzmetall, 33 (1980) 399

Technische Prozesse

19) I. Barin, F. Sauert
On the thermodynamics and kinetics of cyclone smelting of sulphidic copper concentrates, in "Complex Sulphide Ores", M.J. Jones (Editor), pp. 133 - 198,
The Institution of Mining and Metallurgy, London 1980
20) I. Barin, M. Modigell, F. Sauert
Thermodynamics and Kinetics of Cyclone Smelting of Metal Sulphides,
in "Advances in Sulfide Smelting", Volume 1, Basic Principles, H.Y. Sohn, D.B. George, A.D. Zunkel (Editors),
pp. 257 -273, the Metallurgical Society of AIME, Warrendale
21) I. Barin, M. Modigell
Kinetics of dezincification and deoxidation of liquid copper with argon-hydrogen plasma jets,
Erzmetall, 39 (1986) 618
22) I. Barin, M. Modigell
Modelluntersuchungen zur Raffination von metallurgischen Schmelzen durch Aufblasen von Plasmastrahlen,
in "Elektroofentechnik in der Metallurgie",
Herausgegeben von GDMB, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1988
23) G. Henrich, I. Barin, H. Pook, W.D. Waldhecker, K. Yamamori, S. Okamura, D. Shimizu, K. Okane
Kohlevergasung im Eisenbad nach dem MIP-Prozeß, Chemie-Technik, 13 (1984) 45
24) I. Barin, G. Melcher, M. Modigell,
Principles of the Contop Process, Rate Phenomena in Cyclone Smelting with subsequent Slag Treatment,
in "Flash Reaction Process", Robertson, Sohn, Themelis (Editors),
pp. 125-144, Center for Pyrometallurgy Conference, University of Utah, Salt Lake City, Utah, 1988
25) M. Modigell, I. Barin
Rate Penomena in Top-Blowing Reactors,
in "Proceedings, Technological Advancesin Metallurgy", No. 7, Mefos, Boliden, Lulela, Sweden, 1988
26) I. Barin, M. Lemperle, M. Modigell
Smelting Reduction of Iron Ore,
Steel Research (Arch. Eisenhüttenwes.), 60 (1989) 120
27) I. Barin, R. Klefisch, M. Lemperle, M. Modigell
The Three Stage Process for Smelting Reduction of Iron Ore,
The Korean Institute of Metals, SRNC-90/Pohang 1990,
Conference Proceedings 1, New Smelting Reduction, pp. 361 - 370
28) I. Barin, H. Pook
Das KHD-Cormin-Verfahren zur thermischen Behandlung von Stäuben,
Vortrag Nr. 14, Rückstände aus der Müllverbrennung,
VGB-Kraftwerkstechnik GmbH, Essen 1991
29) I. Barin, H. Eipper, H. Igelbüscher, M. Modigell
Thermische Abfall- und Reststoffbehandlung in der Wirbelschicht mit angeschlossenem Heißgaszyklon,
in K.J. Thomé-Kozmiensky (Herausgeber) "Reaktoren zur thermischen Abfallbehandlung", EF-Verlag GmbH, Berlin 1993,
ISBN 3-924511-69-1
30) I. Barin, M. Modigell, F.-R. Zenz, B. Bussmann, B. Gondermann
Verbrennung von Klärschlamm-, Shredderleichtfraktion-Mischungen im Wirbelschichtofen mit angeschlossenem Heißgaszyklon,
Vortrag VDI-Bildungswerk 10.-11.05.93, München
31) I. Barin, M. Modigell, M. Mersmann
Verbrennung von Abfall- und Reststoffen im Wirbelschichtofen-Zyklon-System
Vortrag VDI Bildungswerk 21.-22.02.1994, Düsseldorf
32) Ihsan Barin, Pinar Gökcin, Tamer Atabarut
Coincineration of Different Wastes: Waste Utilization and Waste–To–Energy Systems,
„The Criton Curi International Symposium on Environmental Management in the Mediterranean Region, June 18-20, 1998, Antalya, Türkiye