01.12.2016
In den letzten Jahren wird in der chemischen Industrie zunehmend die Mikrover-fahrenstechnik eingesetzt. Der hauptsächliche Vorteil liegt in einer verbesserten Beherrschung der Reaktionsparameter, vor allem dann, wenn starke Oxidationsmittel wie Sauerstoff oder N2O eingesetzt werden. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Annahme, mikroverfahrenstechnische Apparaturen sind aufgrund ihrer geringen charakteristischen Abmessungen (∅ ≤ 1 mm) "inhärent sicher" gegenüber Deflagrations- und Detonationsvorgängen, nicht bei Einsatz starker Oxidationsmittel gilt.
Mit verbesserten Apparaturen wurden zum einen bei unterschiedlichen Ausgangsdrücken Detonationsdrücke, Detonationsgeschwindigkeiten und Detonationszellbreiten (λ) in Rohren mit einem Durchmesser von 100 mm für unterschiedliche Brennstoff/N2O- Gemische experimentell ermittelt.
Zum anderen wurden, ebenfalls bei unterschiedlichen Ausgangsdrücken Detonationsdurchschläge durch Kapillaren mit Durchmessern ≤ 1 mm untersucht.
Durchschlag einer Ethan/O2-Detonation bei 1 bar durch eine Glaskapillare Digitalkamera im Serienbildmodus bei 1/60 s Belichtungszeit l Enden der Kapillare
Verlöschen einer Ethan/O2-Detonation bei 1 bar in einer Glaskapillare
Digitalkamera im Serienbildmodus bei 1/60 s Belichtungszeit l Enden der Kapillare
Es konnte nachgewiesen werden, dass, wie schon für Brennstoff/O2- Gemische, auch für Brennstoff/N2O- Gemischen mit Hilfe der Detonationszellbreite und der ‚λ/3‘-Regel sichere Durchmesser ermittelt werden können, die Detonationen durch die Kapillaren verhindern. Ein Einfluß des Kapillarmaterials (Glas, unterschiedliche Stahlqualitäten) auf diesen Zusammenhang konnte nicht beobachtet werden.
Literatur
Untersuchungen zu Gasdetonationen in Kapillaren für die Mikroreaktionstechnik
Thomas Meye, Elisabeth Brandes, Michael Beyer, Ulrich Krause
14. BAM PTB Kolloquium, 2016
Detonation parameters: a basis for the design of microstructured process equipment
E. Brandes, M. Gödde und W. Hirsch,Green Process Synth, pp. 345-352, 2012.