Logo of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Elektrostatische Aufladungen bei der Spritzbefüllung von Behältern

02.12.2016

Das Befüllen eines Containers mit brennbaren Flüssigkeiten ist ein häufiger Prozess in der Chemischen und der Mineralölindustrie. In vielen Fällen wird der Container mittels eines Rohrs befüllt, dass in einem gewissen Abstand über dem Boden endet. Bisher ist wenig bekannt, ob und wenn ja wie viel elektrostatische Aufladung bei dieser Art der Befüllung („Spritz-Befüllung“, „splash-filling“) gebildet wird. Als Konsequenz dieses Nichtwissens gibt es elektrostatische Regelwerke, die Spritzbefüllung verbieten und andere, die Spritzbefüllung bis zu einer gewissen Fallhöhe erlauben. Die Elektrostatik-Stiftung Günter und Sylvia Lüttgens in Odenthal hat deshalb in einem Forschungsvorhaben, an dem auch die PTB beteiligt war, Untersuchungen über die Aufladung von Tröpfchen beim Spritzbefüllen untersuchen lassen. Hierzu wurde mit Hilfe von an ein Oszilloskop angeschlossener Kreisantennen die beim Spritzbefüllen im 10 l Maßstab auftretenden elektrostatischen Entladungen detektiert.

Es zeigte sich, dass bei geerdeten Flüssigkeiten, unabhängig von ihrer elektrischen Leitfähigkeit, keine nachweisbaren elektrostatischen Entladungen bei Spritzhöhen bis 3,5 m und Geschwindigkeiten bis 10 l/s auftreten. Hingegen konnte beobachtet werden, dass beim Spritzbefüllen mit den angegebenen Parametern von auf -10 kV aufgeladenen Flüssigkeiten elektrostatische Entladungen von bis zu 50 nC auftreten. Dies ist relativ nahe an der Mindestzündladung von 60 nC für Benzin und viele organische Lösemittel. Da beim Strömen in isolierenden Rohren elektrostatische Aufladungen der Flüssigkeit von einem Vielfachen von 10 kV auftreten können, muss von daher davon ausgehen, dass beim Spritzbefüllen vorgeladener Flüssigkeiten zündwirksame Entladungen auftreten können. Für die Beurteilung der Zündgefahr beim Spritzbefüllen von Containern sind somit Filter, Pumpen und isolierende Rohrleitungen im Flüssigkeitszulauf zu berücksichtigen. Diese Erkenntnis wird in zukünftige Regelwerke einfließen.

Bild 2: Entladung von spritzbefülltem Leitungswasser, vorgeladen auf -10 kV, detektiert von 2 unterschiedlichen Antennen (Antenne 1: sehr empfindlich, aber unsauberes Signal. Antenne 2: weniger empfindlich, aber sehr sauberes Signal). Die Signalstärken entsprechen einer bekannten provozierten Entladung von 50 nC im System. 

Literatur

Anders Thulin, Anders Molander und Ulrich von Pidoll; Electrostatic Discharges of Droplets of Various Liquids During Splash Filling, Chemical Engineering & Technology 2016, im Druck.

Contact

Head of Press and Information Office

Dr. Dr. Jens Simon

Phone: +49 531 592-3005
Email:
jens.simon(at)ptb.de

Address

Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Bundesallee 100
38116 Braunschweig