Durchgehende Reaktionen und die Reaktion in der Öffentlichkeit. Dr. Joachim Sommer Referat Anlagen- und Verfahrenssicherheit

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1 Durchgehende Reaktionen und die Reaktion in der Öffentlichkeit Dr. Joachim Sommer Referat Anlagen- und Verfahrenssicherheit

2 Exotherme Reaktion Exotherme Reaktion Wärme Wärmeabfuhr

3 Exotherme Reaktion Durchgehende Rkt. Exotherme Reaktion Temperatur erhöht Wärme Wärmeabfuhr

4 Durchgehende Reaktion: Zeitverlauf Stabiler Bereich Induktionsphase Thermische Explosion Reaktion Zeit

5 Erkennen und Bewerten nach TRAS 410 Stoff Thermische Eigenschaften der eingesetzten Stoffe Verfahren Thermisches Potential der gewünschten Reaktion Anlage Thermische Effekte unerwüschter Nebenreaktionen

6 Ganzheitliche Betrachtung: Stoffe Stoff Kenntnis der thermischen Eigenschaften der beteiligten Stoffe und Stoffgemische

7 Ganzheitliche Betrachtung: Stoffe Alle (organischen) Stoffe zersetzen sich Stoff ab einer stoffspezifischen Temperatur unter Freisetzung einer stoffspezifischen Energie

8 Stoffe mit thermischen Potenzial

9 Differenzthermoanalyse

10 Ganzheitliche Betrachtung: Verfahren Stoff Kenntnis der thermischen Eigenschaften der beteiligten Stoffe und Stoffgemische... Verfahren... unter den bestimmungsgemäßen Prozess- & Reaktionsbedingungen

11 Reaktionskalorimeter

12 Stark exotherme Reaktionen Bildung von Polymeren (Polymerisationen, Polyadditionen) Oxidationsreaktionen (Reaktionen mit Sauerstoffträgern) Neutralisationen (Reaktionen mit starken Säuren oder Basen)

13 Ganzheitliche Betrachtung: S+V+A Stoff Kenntnis der thermischen Eigenschaften Verfahren in Abhängigkeit der Verfahrensbedingungen Anlage und möglicher Abweichungen

14 Relevante Abweichungen Art und Spezifikation der Ausgangsstoffe Dosierung (Menge, Geschwindigkeit, Reihenfolge) Vermischung (Rührerfunktion und -typ)

15 Relevante Abweichungen Art und Spezifikation der Ausgangsstoffe Dosierung (Menge, Geschwindigkeit, Reihenfolge) Vermischung (Rührerfunktion und -typ) Präsenz von Hilfsstoffen (Katalysator, Inhibitor, Inertisierung) Verfügbarkeit von Hilfsenergien (Kühlung, Heizung, Kondens.)

16 Relevante Abweichungen Art und Spezifikation der Ausgangsstoffe Dosierung (Menge, Geschwindigkeit, Reihenfolge) Vermischung (Rührerfunktion und -typ) Präsenz von Hilfsstoffen (Katalysator, Inhibitor, Inertisierung) Verfügbarkeit von Hilfsenergien (Kühlung, Heizung, Kondens.) Integrität der Anlage (Dichtheit, Korrosion, Einbauten)

17 Relevante Abweichungen Art und Spezifikation der Ausgangsstoffe Dosierung (Menge, Geschwindigkeit, Reihenfolge) Vermischung (Rührerfunktion und -typ) Präsenz von Hilfsstoffen (Katalysator, Inhibitor, Inertisierung) Verfügbarkeit von Hilfsenergien (Kühlung, Heizung, Kondens.) Integrität der Anlage (Dichtheit, Korrosion, Einbauten) Maßstab des Prozesses

18 Scale Up von Reaktoren Oberflächen : Volumen - Verhältnis Beispiel: Innentemperatur 80 C Reaktorgröße [m³] 0,001 x1000 1,0 Kühlfläche [m²] 0,046 x100 4,4 Wärmeverlust Umgebung [kw] 0,06 x100 6 Wärmeabfuhr Kühlung [kw] 0,69 x Quelle: Barton, Rogers, Moritz

19 Scale Up von Reaktionen Innentemperatur 80 C Beispiel: Reaktion mit 360 kj/kg Reaktorgröße [m³] 0,001 Kühlfläche [m²] 0,046 x100 4,4 Wärmeverlust Umgebung [kw] 0,06 Wärmeabfuhr Kühlung [kw] 0,69 x Wärmeproduktion [kw] 0,03 (Dosierzeit 3 h) Heizen erforderlich Quelle: Barton, Rogers, Moritz

20 Scale Up von Reaktionen Innentemperatur 80 C Beispiel: Reaktion mit 360 kj/kg Reaktorgröße [m³] 0,001 x1000 1,0 Kühlfläche [m²] 0,046 x100 4,4 Wärmeverlust Umgebung [kw] 0,06 x100 6 Wärmeabfuhr Kühlung [kw] 0,69 x Wärmeproduktion [kw] 0,03 x (Dosierzeit 3 h) Heizen Kühlung erforderlich ausreichend Quelle: Barton, Rogers, Moritz

21 Scale Up Runaway Reaktorgröße [m³] 0,001 x1000 1,0 Kühlfläche [m²] 0,046 x100 4,4 Wärmeverlust Umgebung [kw] 0,06 x100 6 Wärmeabfuhr Kühlung [kw] 0,69 x Wärmeproduktion [kw] 0,03 x (Dosierzeit 3 h) Heizen Kühlung erforderlich ausreichend Wärmeproduktion [kw] 0,1 100 (Dosierzeit 1 h) keine Kühlung Kühlung unzureichend Quelle: Barton, Rogers, Moritz