Auswirkungen von Hindernissen auf Oberflächenexplosionen

  • Um Oxidationsprozesse in der chemischen Industrie zu optimieren, wird verstärkt versucht, Luftsauerstoff durch reinen Sauerstoff zu ersetzen und den Prozessdruck zu erhöhen. Dadurch werden weitergehende sicherheitstechnische Betrachtungen notwendig. Bisherige Untersuchungen an Systemen bestehend aus einer glatten, ruhenden brennbaren Flüssigkeit unter einer Gasphase aus reinem Sauerstoff bei erhöhtem Anfangsdruck zeigten, dass in solchen Systemen nicht nur deflagrativ verlaufende Reaktionen, sondern auch detonative Reaktionen, sogenannte Oberflächendetonationen, auftreten. Bis dato wurde bei diesen Versuchsreihen hauptsächlich untersucht, unter welchen Anfangsbedingungen Oberflächendetonationen auftreten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die Vorgänge in einem heterogenen System, bestehend aus Toluol und Sauerstoff, systematisch untersucht. Dabei wurde eine Einteilung der gesamten Verbrennungsreaktion in unterschiedliche Stadien vorgenommen. Diese Stadien sind die Zündung, derUm Oxidationsprozesse in der chemischen Industrie zu optimieren, wird verstärkt versucht, Luftsauerstoff durch reinen Sauerstoff zu ersetzen und den Prozessdruck zu erhöhen. Dadurch werden weitergehende sicherheitstechnische Betrachtungen notwendig. Bisherige Untersuchungen an Systemen bestehend aus einer glatten, ruhenden brennbaren Flüssigkeit unter einer Gasphase aus reinem Sauerstoff bei erhöhtem Anfangsdruck zeigten, dass in solchen Systemen nicht nur deflagrativ verlaufende Reaktionen, sondern auch detonative Reaktionen, sogenannte Oberflächendetonationen, auftreten. Bis dato wurde bei diesen Versuchsreihen hauptsächlich untersucht, unter welchen Anfangsbedingungen Oberflächendetonationen auftreten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die Vorgänge in einem heterogenen System, bestehend aus Toluol und Sauerstoff, systematisch untersucht. Dabei wurde eine Einteilung der gesamten Verbrennungsreaktion in unterschiedliche Stadien vorgenommen. Diese Stadien sind die Zündung, der Abbrand, die Oberflächendeflagration und die Oberflächendetonation. Mit Experimenten in einem 50 l Kugelautoklav konnte nachgewiesen werden, dass sich die Mechanismen bei einer solchen Oberflächenexplosion grundlegend von den Abläufen bei Explosionen in einem homogenen System unterscheiden. Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass Oberflächendetonationen im Gegensatz zu bisherigen Vermutungen über den gesamten untersuchten Druckbereich auftreten können. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Arbeit war eine Untersuchung, ob mit einfachen, mechanischen Hindernissen ein sicherheitstechnisches Konzept zur Vermeidung von Oberflächendetonationen möglich ist. Dies muss nach den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit verneint werden. Die Versuchsreihen mit unterschiedlichen Hindernissen erbrachten jedoch weitere Informationen über die Mechanismen von Oberflächenexplosionen. Diese Informationen führten zur Formulierung einer neuen Hypothese. Diese Hypothese diskutiert den Einfluss des Energieeintrags von der Flamme in die Flüssigkeit und einen sich daraus ergebenden selbstbeschleunigenden Prozessverlauf.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autor*innen:Martin Hofmann
Dokumenttyp:Dissertation
Veröffentlichungsform:Graue Literatur
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2001
Titel verleihende Institution:Technische Universität Berlin
Verlag:Technische Universität
Verlagsort:Berlin
Erste Seite:1
Letzte Seite:121
Freie Schlagwörter:Brennbare Flüssigkeit; Detonation; Sauerstoff; Verbrennung
Verfügbarkeit des Dokuments:Weder Datei noch physisches Exemplar vorhanden ("No Access")
Datum der Freischaltung:19.02.2016
Jahr der Fertigstellung:2001
Referierte Publikation:Nein
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