Stoffdaten

Für eine Vielzahl von Berechnungen und Simulationen in der Verfahrenstechnik sind verlässliche Stoffdaten der eingesetzten Medien unerlässlich. Sie bilden die Grundlage für Aufgaben wie die Erstellung von Massen- und Energiebilanzen, die Auslegung verfahrenstechnischer Komponenten oder dem Erstellen von Machbarkeitsstudien.
Darüber hinaus spielen Stoffdaten auch in der Anlagensicherheit eine wichtige Rolle, wie beispielsweise bei Gefährdungsbeurteilungen, im Arbeitsschutz sowie bei Umweltauswirkungen. Stoffdaten sind zudem notwendig für die Erstellung und Pflege von Gefahrstoffkatastern.

Zur Ermittlung von Stoffdaten stehen unterschiedliche Methoden und Datenquellen zur Verfügung, die hier auszugsweise vorgestellt werden.

Literatur

Nachschlagewerke bieten eine verlässliche Quelle für Stoffdaten, welche entweder durch empirische Messwerte oder Berechnungen ermittelt wurden. Die Daten liegen meist in tabellierter Form vor, sodass für den gewünschten Wert interpoliert werden muss. Je nach gesuchten Wert und Nachschlagewerk werden auch oft Stoffdaten als Formel in Abhängigkeit einer Variable (z.B. Temperatur) angegeben. Ein Überblick über gängige Nachschlagewerke sind:

• VDI Wärmeatlas: Neben theoretischen Grundlagen bietet der VDI Wärmeatlas eine Vielzahl an tabellarischen Stoffdaten. Hierzu zählen unter anderem:

• CRC Handbook of Chemistry and Physics: Englischsprachiges Standardwerk mit über 2000 Seiten an Tabellen. Hilfreiche Stoffdaten sind hierbei unter anderem:

• Merck Index: Nachschlagewerk für Arzneistoffe und Chemikalien mit pharmazeutischem Schwerpunkt. Im Gegensatz zu den anderen Nachschlagewerken sind die enthaltenen Monografien alphabetisch nach den Stoffen und nicht nach den Eigenschaften aufgebaut. Zu den grundlegenden Informationen gehören:

Datenbanken

Online-Datenbanken sind eine weitere Möglichkeit, um Informationen zu Eigenschaften, Risiken und gesetzlichen Anforderungen von Stoffen zu erhalten. Die frei verfügbaren Datenbanken haben hierbei einen Fokus auf Gefahrstoffen und deren grundlegenden Eigenschaften. Zwei bekannten frei zugänglichen Datenbanken sind:

• ECHA CHEM: Datenbank der europäischen Chemikalienagentur. Inhalt sind Informationen zur Einstufung und Kennzeichnung von angemeldeten und registrierten Stoffen nach REACH sowie CLP. Folgende Informationen sind verfügbar:

• GESTIS: Datenbank der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung mit Informationen zu physikalisch-chemischen Eigenschaften, Vorschriften, dem sicheren Umgang sowie Toxikologie. Hierzu zählt unter anderem:

Berechnungssoftware

Mit speziellen Anwendungen können Stoffeigenschaften für Stoffe und Stoffgemische über Zustandsgleichungen berechnet werden. Die Berechnungen über Zustandsgleichungen sind Grundlage für viele stationärer und dynamische Simulationssoftware wie beispielsweise Aspen, DWSIM und Ebsilon. Darüber hinaus sind spezielle Anwendungen für Stoffdaten verfügbar:

COOLPROP

Zur Berechnung von Stoffeigenschaften müssen mindestens zwei Eigenschaften bekannt sein, aus welchen die gesuchte Eigenschaft berechnet wird. Die Anwendung kann über folgende Schnittstellen genutzt werden:

• Excel-Add-In: COOLPROP kann als Excel-Add-In eingebunden werden und kann dann als Funktionen in jeder beliebigen Zelle aufgerufen werden.
• Webbrowser: Die Software kann direkt im Browser verwendet werden.
• MATLAB
• Python
• LabVIEW
• Weitere Schnittstellen

COOLPROP ist eine Open-Source Anwendung unter MIT-Lizenz.

REFPROP

Zur Berechnung thermophysikalischer Stoffeigenschaften benötigt REFPROP genauso wie COOLPROP ebenfalls mindestens zwei unabhängige Zustandsgrößen, aus denen alle weiteren gesuchten Eigenschaften bestimmt werden. REFPROP kann über ähnliche Schnittstellen wie COOLPROP genutzt werden.