TY - JOUR A1 - Abdelkhalik, A. A1 - Askar, Enis A1 - Markus, D. A1 - Brandes, E. A1 - El-Sayed, I. A1 - Hassan, M. A1 - Nour, M. A1 - Stolz, T. T1 - Explosion regions of propane, isopropanol, acetone, and methyl acetate/inert gas/air mixtures JF - Journal of Loss Prevention in the Process Industries N2 - The explosion regions for propane, isopropanol, acetone, and methyl acetate with air in the presence of nitrogen, argon, helium, and carbon dioxide were determined experimentally according to EN 14756/EN1839, method T. Except for propane, all the measurements were executed at 323 K and 1 bar. Propane experiments were carried out at 293 K and 1 bar. The results show that for the same type of inert gas, propane, isopropanol, and acetone have great closeness concerning the concentration of the inert gas at the apex of the explosion envelope in a ternary diagram with air as oxidizer. This leads to consistency in the limiting oxygen concentration (LOC) and minimum required amount of inert gas (MAI) values. Concerning methyl acetate, the apex was always reached at higher percentages of inert gases compared with the other fuels. This can be attributed to the presence of two oxygen atoms inside the chemical structure. Calculation of the explosion regions was carried out based on calculated adiabatic flame temperature (CAFT) method. The flame temperatures for the experimentally determined fuel/air/N2 mixtures were calculated. Then, these temperatures were used to predict the explosion limits of similar mixtures with other inert gases than nitrogen. The modeling results show reasonable agreement with the experimental results. KW - Flammability limits KW - Model of constant adiabatic flame temperatures (CAFT) KW - Inertisation KW - Explosion protection PY - 2016 DO - https://doi.org/10.1016/j.jlp.2016.04.001 SN - 0950-4230 VL - 2016/43 SP - 669 EP - 675 PB - Elsevier Ltd. CY - Oxford, UK AN - OPUS4-37996 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Abdelkhalik, A. A1 - Askar, Enis A1 - Markus, D. A1 - Brandes, E. A1 - Stolz, T. T1 - Explosion regions of acetone and alcohol/inert gas/air mixtures at high temperatures and atmospheric pressure JF - Journal of Loss Prevention in the Process Industries N2 - The explosion regions of 1-propanol, 2-propanol, acetone and 1-butanol in air were measured in the presence of CO2, He, N2 and Ar in accordance with EN1839 method T at high temperatures and at atmospheric pressure. The experimental results show that 1-propanol, 2-propanol and acetone have very similar lower explosion limits (LELs). 1-Butanol shows a slightly wider explosion area near the LEL line. In addition, the explosion regions of all combustible/inert gas/air mixtures were calculated with the method of constant adiabatic flame temperature profiles (CAFTP), using the flame temperature profile along the explosion region boundary curve of each combustible/N2/air mixture as a reference to determine the explosion regions of combustible/inert gas/air mixtures with inert gases other than N2 at different initial temperatures. To calculate the explosion regions for systems containing He, the calculation method was modified to include the very different physical transport properties of He. Moreover, the procedure for calculating the apexes in the ternary explosion diagrams was modified. The calculation results show good agreement with the experimental results. KW - Explosion limits KW - Elevated temperatures KW - Alcohols KW - CAFTP KW - Acetone PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1016/j.jlp.2019.103958 SN - 0950-4230 VL - 62 SP - 103958, 1 EP - 8 PB - Elsevier AN - OPUS4-49030 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Abdelkhalik, A. A1 - Askar, Enis A1 - Markus, D. A1 - Stolz, T. A1 - Brandes, E. A1 - Zakel, S. T1 - Explosion regions of 1,3-dioxolane/nitrous oxide and 1,3-dioxolane/air with different inert gases - Experimental data and numerical modelling JF - Journal of Loss Prevention in the Process Industries N2 - In this study, experimental determination and modelling investigations for the explosion regions of 1,3-dioxolane/inert gas/N2O and 1,3-dioxolane/inert gas/air mixtures were carried out and compared. The experimental measurements were carried out at 338 K and atmospheric pressure according to EN1839 method T using the inert gases N2, CO2, He and Ar. The results showed that the ratio of the lower explosion limit in N2O (LELN2O) to the lower explosion limit in air (LELair) is 0.52 and the ratio of the maximum oxygen content in air (MOCair) to the limiting oxidizer fraction in nitrous oxide (LOFN2O) is 0.36 ± 0.02 independent of the inert gas. When comparing the inert gas amount at the apex based on the pure oxidizing component, which is O2 in case of air, N2O-containing mixtures need less inert gas to reach the limiting oxidizer quantity whereas the efficiency of inert gases is in the same order. The coefficients of nitrogen equivalency however were found to differ to some extent. The explosion regions of 1,3-dioxolane/inert gas/oxidizer mixtures were modelled using the calculated adiabatic flame temperature profile (CAFTP) method as well as corrected adiabatic flame temperatures. The results indicate good agreement with experimental data for CO2, N2 and Ar- containing mixtures. The noticeable deviations that occur when He is the inert gas are due to the lacking transport data of that mixture. KW - Explosion limits KW - Flammability KW - CAFTP KW - Adiabatic Flame Temperatures PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.jlp.2021.104496 SN - 0950-4230 VL - 71 SP - 4496 PB - Elsevier Ltd AN - OPUS4-52849 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Askar, Enis T1 - Experimentelle Bestimmung und Berechnung sicherheitstechnischer Kenngrößen ethylenoxidhaltiger Gasphasen N2 - Ethylenoxid ist vor allem aufgrund seiner hohen Reaktivität ein wichtiges organisches Zwischenprodukt der chemischen Industrie und in vielen Fällen bisher unersetzbar. Da es auch in Abwesenheit jeglicher Reaktionspartner explosionsartig zerfallen kann, ist der Umgang mit ethylenoxidhaltigen Gemischen jedoch nur mit besonderen sicherheitstechnischen Maßnahmen möglich. Für die sicherheitstechnische Beurteilung der Lagerung, des Transports sowie der Verarbeitung von ethylenoxidhaltigen Gasgemischen und die Ableitung angemessener sicherheitstechnischer Maßnahmen ist die Kenntnis der sicherheitstechnischen Eigenschaften von ethylenoxidhaltigen Gasgemischen unbedingt erforderlich. In der Vergangenheit wurden sicherheitstechnische Kenngrößen von Ethylenoxid immer wieder vereinzelt nur für bestimmte Prozessbedingungen und zum Teil mit unterschiedlichen Methoden durchgeführt. Insbesondere beschränken sich die bisher veröffentlichten Untersuchungen fast ausschließlich auf atmosphärische und nur leicht erhöhte Drücke, obwohl höhere Ausgangsdrücke für industrielle Prozesse mit Ethylenoxid durchaus relevant sind. Die Anwendbarkeit vorhandener Berechnungsmodelle, durch die der experimentelle Aufwand bei der Bestimmung sicherheitstechnischer Kenngrößen erheblich reduziert werden könnte, wurde bei chemisch instabilen Gasen, wie Ethylenoxid bisher kaum untersucht. Für eine umfangreichere Validierung der Berechnungsmethoden ist die in der Literatur verfügbare Datenbasis an sicherheitstechnischen Kenngrößen von Ethylenoxid nicht ausreichend. In dieser Arbeit werden sicherheitstechnische Kenngrößen ethylenoxidhaltiger Gasgemische systematisch in Abhängigkeit verschiedener Einflussgrößen, mit einheitlichen Bestimmungsmethoden und auch bei höheren Betriebsbedingungen untersucht und Methoden für die Berechnung der in dieser Arbeit ermittelten Kenngrößen entwickelt bzw. weiterentwickelt. Durch die Bestimmung der Explosionsbereiche ternärer Gemische aus Ethylenoxid, einem Inertgas und Luft und der Stabilitätsgrenzkonzentrationen binärer Gemische aus Ethylenoxid und einem Inertgas wird zunächst ausführlich untersucht, in welchen Stoffmengenverhältnissen ethylenoxidhaltige Gemische überhaupt explosionsfähig sind. Die Kenntnis dieser Kenngrößen ist zur Ableitung sogenannter primärer Explosionsschutzmaßnahmen zur Vermeidung explosionsfähiger Gemische, z.B. durch Inertisierung, erforderlich. Insbesondere werden die Einflüsse von Ausgangstemperatur und Ausgangsdruck auf die Explosionsgrenzen systematisch untersucht. Dabei werden vor allem auch die praxisrelevanten höheren Betriebsdrücke berücksichtigt. Gerade für Explosionsgrenzen im Bereich der Zerfallsreaktion kann ein enormer Einfluss des Drucks festgestellt werden. Für die Berechnung der Explosionsgrenzen und Stabilitätsgrenzkonzentrationen von Ethylenoxid wird das halbempirische Modell der konstanten Flammentemperaturen weiterentwickelt. Die Explosionsgrenzen und Stabilitätsgrenzkonzentrationen von Ethylenoxid werden unter der modifizierten Annahme, dass das Profil der berechneten Flammentemperaturen entlang der Explosionsgrenzkurve für verschiedene Systeme unabhängig von Ausgangsdruck, Ausgangstemperatur und Art des Inertgases konstant ist, rechnerisch bestimmt. Dazu wird ein spezielles Rechenprogramm entwickelt, dass die Berechnung der Explosionsgrenzen für ein beliebiges Gemisch aus Brenngas, Inertgas und Luft bei beliebiger Ausgangstemperatur und beliebigem Ausgangsdruck ermöglicht, wenn der gesamte Explosionsbereich für ein einzelnes System aus Brenngas, Inertgas und Luft bekannt ist. Die Explosionsgrenzen und Stabilitätsgrenzkonzentrationen von Ethylenoxid können mit diesem Rechenprogramm mit einer durchschnittlichen Abweichung von weniger als 2 Mol-% berechnet werden. Durch die Bestimmung von Zündtemperaturen für den Zerfall von Ethylenoxid und von definierten Gemischen aus Ethylenoxid und einem Inertgas wird schließlich untersucht, bei welchen Temperaturen ein explosionsartiger Zerfall von Ethylenoxid durch eine heiße Oberfläche in einem geschlossenen System initiiert werden kann. Die Abhängigkeit vom Druck, vom Behältervolumen und vom Stoffmengenanteil an EO werden bei den Untersuchungen berücksichtigt. Anders als die nach standardisierten Verfahren bestimmte Zündtemperatur von Gasen, die in offenen Systemen und ausschließlich für Gemische mit Luft ermittelt wird, kann durch die Bestimmung der bisher nicht standardisierten Zündtemperatur für den Zerfall festgestellt werden, bei welcher Oberflächentemperatur es innerhalb eines geschlossenen Systems bei höheren Drücken und in Abwesenheit von Luft zu einem explosionsartigen Zerfall von chemisch instabilen Gasen kommen kann. Es zeigt sich, dass die Zündtemperatur des Zerfalls von Ethylenoxid bei höheren Drücken auch niedriger sein kann als die nach den Standardverfahren für offene Systeme bestimmte Zündtemperatur von Ethylenoxid. Außerdem zeigt sich, dass der Einfluss von Inertgasen auf die Zündtemperatur für den Zerfall von Ethylenoxid stark von der Art des Inertgases abhängig ist. Die Zündtemperaturen für den Zerfall von Ethylenoxid werden mit verschiedenen Modellen mit unterschiedlichem Grad an Vereinfachungen berechnet. Dabei wird rechnerisch die Wandtemperatur bestimmt, bei der es zu einem thermischen Durchgehen der Reaktion („Runaway“) kommt. Es zeigt sich, dass hinsichtlich der Genauigkeit und des Rechenaufwands eine transiente 0-dimensionale numerische Simulation besonders gut für die rechnerische Bestimmung der Zündtemperatur für den Zerfall von Ethylenoxid in Abhängigkeit des Drucks und des Behältervolumens geeignet ist. Temperaturgradienten innerhalb des Behälters werden bei diesem Modell vernachlässigt und die Wärmeabfuhr wird ausschließlich durch die Temperaturdifferenz zwischen Wand und Reaktionsmasse, die Wärmeaustauschfläche und den inneren Wärmeübergangskoeffizienten bestimmt, der nach einem empirischen Ansatz für den Wärmeübergang an senkrechten Platten bei natürlicher Konvektion berechnet wird. Die Berücksichtigung von lokalen Abhängigkeiten innerhalb des Behälters durch ein 2-dimensionales Modell bringt trotz höheren Rechenaufwands keine weiteren ersichtlichen Vorteile. T3 - BAM Dissertationsreihe - 80 KW - Explosion KW - Entzündung KW - Stabilitätsgrenze KW - Chemisch instabile Gase KW - Zerfall PY - 2012 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-789 SN - 978-3-9814634-2-2 SN - 1613-4249 VL - 80 SP - 1 EP - 148 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-78 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Askar, Enis A1 - Holtappels, Kai T1 - Messunsicherheit bei der Bestimmung von Explosionsgrenzen T2 - 5. Fachtagung "Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen" T2 - 5. Fachtagung "Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen" CY - Erfurt, Germany DA - 2011-11-08 PY - 2011 AN - OPUS4-24821 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Askar, Enis A1 - Schröder, Volkmar A1 - Acikalin, Hatice Aydan A1 - Steinbach, J. A1 - Milde, J. T1 - Berechnung der Explosionsgrenzen von Kohlenwasserstoffen in ternären Systemen nach dem Modell konstanter Temperaturprofile T2 - 9. Fachtagung Anlagen-, Arbeit- und Umweltsicherheit T2 - 9. Fachtagung Anlagen-, Arbeit- und Umweltsicherheit CY - Köthen, Germany DA - 2008-11-06 PY - 2008 AN - OPUS4-18350 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Askar, Enis A1 - Schröder, Volkmar A1 - Acikalin, Hatice Aydan A1 - Steinbach, J. T1 - Berechnung der Zündtemperatur des Zerfalls von Ethylenoxid und Ehylenoxid / Inertags-Gemischen in Abhängigkeit vom Druck und vom Behältnisvolumen T2 - 10. Fachtagung "Anlagen-, Arbeits- und Umweltsicherheit" T2 - 10. Fachtagung "Anlagen-, Arbeits- und Umweltsicherheit" CY - Köthen, Germany DA - 2010-11-04 PY - 2010 AN - OPUS4-22373 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Askar, Enis T1 - Sicherheitstechnische Fragestellungen im Zusammenhang mit Elektrolyseanlagen N2 - Im Vortrag werden aktuelle Entwicklungen bei verschiedenen Elektrolysetechnologien kurz vorgestellt. Dann werden für Elektrolyseanlagen spezifische Gefährdungen diskutiert, v.a. die im Zusammenhang mit den Eigenschaften der Gase Wasserstoff und Sauerstoff stehen. Dabei wird auch Bezug auf die Normung- und Regelsetzung genommen und Sicherheitskonzepte werden beispielhaft kurz vorgestellt. Abschließend wird auf Unfallereignisse im Zusammenhang mit der Elektrolyse eingegangen. T2 - BAM/UBA-Behördenerfahrungsaustausch CY - Berlin, Germany DA - 27.06.2022 KW - Explosionsschutz KW - Wasserstofferzeugung KW - Sauerstoff KW - Sicherheit PY - 2022 AN - OPUS4-55220 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Askar, Enis A1 - Grunewald, Thomas T1 - Experimentelle Untersuchung von Zündwahrscheinlichkeiten bei mechanischen Schlagvorgängen in wasserstoffhaltigen Atmosphären N2 - Im Projekt HySpark wird die Wirksamkeit mechanischer Schlagvorgänge beim Aufprall von unterschiedlichen Werkstoffen als Zündquelle für wasserstoffhaltige Atmosphären experimentell untersucht. Zum Einen wird die Zündwirksamkeit bei Wasserstoff/Luft-Gemischen in Abhängigkeit der Werkstoffpaarung untersucht. Dabei konnte v.a. festgestellt werden, dass bei Schlagvorgängen von Nicht-Eisen-Metallen mit verschiedenen Stahlsorten die wirksame Zündung vermieden werden kann. Jedoch können bei Schlagvorgängen mit Estrichbeton hohe Zündwahrscheinlichkeiten beobachtet werden. Zum anderen wird der Einfluss von Wasserstoffbeimischungen im Erdgasnetz auf die Zündwirksamkeit von mechanischen Schlägen untersucht. Bei Anteilen bis 25% Wasserstoff konnte bei den Versuchen kein Erhöhung der Zündwahrscheinlichkeit festgestellt werden. T2 - H2-Kolloquium des Kompetenzzentrums „H2Safety@BAM” CY - Online meeting DA - 04.07.2022 KW - Explosionsschutz KW - Zündquellen KW - Schlagfunken KW - Erdgas PY - 2022 AN - OPUS4-55224 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Askar, Enis T1 - Hydrogen Safety - Explosion Protection for Hydrogen Applications N2 - In this lecture the safety related properties og hydrogen compared to other fuel gases and the explosion protection measures of avoiding flammable mixtures, avoiding ignition sources and mitigating the consequences of explosions when handling hydrogen and hydrogen mixtures are presented. The Joint European Summer School JESS 2021 addresses these issues by offering high quality graduate level courses on selected topics of vehicle technology, innovation & business development, safe handling of hydrogen, and modelling. The course content is tailored to the needs of a diverse audience: newcomers to the field, experienced students, and young professionals working at the forefront of fuel cell and hydrogen applications. T2 - Joint European Summer School (JESS) CY - Online meeting DA - 06.09.2021 KW - Explosionsschutz KW - Explosionsgrenzen KW - Zündenergie KW - Zündquellen KW - Auswirkung von Explosionen PY - 2021 AN - OPUS4-53808 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -