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Es wird eine Methode zur sicherheitstechnischen Untersuchung von Mikroreaktoren und mikrostrukturierten Komponenten, die im Explosionsbereich betrieben werden sollen, vorgestellt. Mikrostrukturierte Reaktoren sind nicht inhärent sicher, wenngleich der Bereich der sicheren Betriebsbedingungen gegenüber konventionellen Reaktoren erweitert ist. Der Explosionsbereich kann durch die Mikrostrukturen eingeengt werden. Am Beispiel von Ethylen/Sauerstoff-Gemischen und Ethylen/N2O-Gemischen wird hinsichtlich der Ausbreitung von Detonationen durch Kapillarrohre gezeigt, dass die sogenannte λ/3-Regel angewandt werden kann. Darüber hinaus werden erste Ergebnisse der Untersuchung der Ausbreitung von Explosionen durch einen Mikroreaktor mit rechteckigem Strömungskanal vorgestellt.
In Gasphasen aus Ethylenoxid (EO) und Propylenoxid (PO), die bei technischen Alkoxylierungsreaktionen vorkommen, können auch ohne den Zutritt von Luft Zerfallsreaktionen stattfinden, die explosionsartig mit einer vielfachen Temperatur- und Drucksteigerung verlaufen. Zur Abschätzung der Auswirkungen solcher Explosionen wurden die Explosionsdrücke und die zeitlichen Druckanstiege von reinem EO und EO/PO-Gemischen bei Temperaturen von 100°C bis 200°C und Drücken von 1 - 10 bar in einem 3-dm³-Behälter und punktuell in einem 100-dm³-Behälter experimentell bestimmt.
Die Mikroverfahrenstechnik beschäftigt sich mit Apparaten, deren innere Abmessungen kleiner als ein Millimeter sind. Mikroreaktoren sind zurzeit Gegenstand intensiver Forschungsarbeit. Aus Sicht der chemischen Sicherheitstechnik besteht eines von mehreren Zielen bei der Entwicklung von Mikroreaktoren darin, schwer beherrschbare Reaktionen bei Reaktionsbedingungen zu realisieren, die in konventionellen Chemieanlagen wegen ihrer besonderen Gefährlichkeit nicht mehr beherrscht werden können. Der große spezifische Wärmeaustausch kann das thermische Durchgehen der Reaktion verhindern, die engen Abmessungen können die Ausbreitung von Explosionen unterdrücken. Bei mehrstufigen Synthesen kann die Lagerung giftiger oder zersetzungsfähiger Zwischenprodukte durch unverzügliche weitere Umsetzung in einem folgenden Reaktionsschritt vermieden werden. Der vorliegende Beitrag widmet sich sicherheitstechnischen Aspekten der Mikroverfahrenstechnik.
Bisher ist das Sicherheitsniveau verfahrenstechnischer Anlagen in Deutschland hoch. Die Anzahl der Institute, die auf dem Gebiet der technischen Sicherheit forschen und damit zum Kompetenzerhalt beitragen, geht kontinuierlich zurück. Dies liegt zum einen an der aktuellen Forschungspolitik, zum anderen daran, dass die neuen Themen wie Life Sciences, Nano-, Umwelt- oder Informations- und Kommunikationstechnologien insbesondere für junge Menschen, die gerade dabei sind, sich beruflich auszurichten, eine hohe Attraktivität besitzen. Der Staat und die Wirtschaft sind aufgerufen gemeinsam etwas dagegen tun.
Grundlegende Anforderungen des Brand- und Explosionsschutzes im weitesten Sinn und entsprechende sicherheitstechnische Standards werden in europäischen Richtlinien und Normen beschrieben. Der Beitrag skizziert beispielhaft aktuelle Entwicklungen und in einigen Fällen deren Auswirkungen auf das entspechende nationale Regelwerk.
In technischen Ozonolyseanlagen kommen gasförmige Oxidationsmittel mit brennbaren Flüssigkeiten in Kontakt. Dies geschieht in der Regel bei tiefen Temperaturen, weit unterhalb des Flammpunktes. Trotzdem ist es in einer Anlage zu einer Explosion gekommen, deren Ursache möglicherweise eine Flammenausbreitung auf der Oberfläche des Lösungsmittels war. In Laborversuchen ist dieses Phänomen in Abhängigkeit von der Gasphasenzusammensetzung, vom Lösungsmittel, vom Druck und von der Temperatur untersucht worden.