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Prüfung chemischer Reaktionsgefahren
Chemische Prozesssicherheit mit höchsten Sicherheitsstandards gewährleisten
Die Folgen exothermer chemischer Reaktionen können verheerend sein. Ereignisse wie in Bhopal und Seveso zeigen eindrücklich, welche langfristigen Schäden solche Vorfälle hinterlassen und wie nachhaltig der Ruf der beteiligten Unternehmen geschädigt wird.
Bei jedem Produktionsprozess ist es daher unerlässlich, die damit verbundenen Risiken frühzeitig zu erkennen und zu bewerten.
Schützen Sie Ihr Unternehmen vor den Risiken exothermer Reaktionen – sprechen Sie uns an, um mehr zu erfahren!
- Nutzung hochmoderner Labortechnik
- Aufbau umfassender Erfahrung in der Entwicklung und Optimierung chemischer Prozesse
- Reduzierung der Kosten bei der Bewertung chemischer Reaktionsgefahren
- Verbesserung bestehender Prozesse durch innovative Ansätze
Gefahrenbewertung chemischer Reaktionen
Bei der Arbeit mit einem Fertigungsverfahren ist es immer notwendig, sich der Gefahren bewusst zu sein, die mit dem Betrieb des Verfahrens verbunden sind. Das Verständnis chemischer Reaktionen und der Reaktivität von Stoffen ist ein entscheidender Faktor für eine sichere Verarbeitung, da exotherme chemische Prozesse in Fertigungsprozessen häufig auftreten. Oft sind diese Reaktionen Teil des Umwandlungsprozesses (z. B. von Styrol zu Polystyrol), in anderen Fällen kann es sich jedoch auch um unbeabsichtigte Reaktionen handeln, die nicht Teil des Verarbeitungsplans sind (z. B. Zersetzung eines Materials aufgrund von Verunreinigungen oder zu hohen Temperaturen).
Die Identifizierung, Bewertung und Charakterisierung sowohl beabsichtigter als auch - und was noch wichtiger ist - unbeabsichtigter exothermer Reaktionen ist entscheidend für die Gewährleistung des sicheren Scale-up und Betriebs eines chemischen Prozesses. Eine Strategie zur Bewertung von Reaktionsrisiken und thermisch instabilen Substanzen für die meisten vorhersehbaren Anlagensituationen ist daher oft unerlässlich. Mit unseren präventiven Methoden helfen wir Ihnen, chemische Prozesse mit verbesserter Sicherheit und Qualität durchzuführen.
Unser Ansatz zur Steigerung der chemischen Prozesssicherheit
Bei der Verarbeitung exothermer chemischer Reaktionen, einschließlich thermisch instabiler Stoffe und Gemische, besteht die Gefahr der Druckentwicklung. Druck kann in einem geschlossenen (oder unzureichend belüfteten) Behälter erzeugt werden durch:
- Permanente Gaserzeugung, z. B. Erzeugung von Stickstoff, Kohlendioxid usw. durch den gewünschten Prozess oder ein unerwartetes Ereignis.
- Dampfdruckeffekte, die durch Erhitzung verursacht werden, möglicherweise durch eine exotherme Reaktion oder einen Prozessfehler, wodurch ein Gemisch über seinen Siedepunkt angehoben wird.
Diese Arten der Druckerzeugung können durch die gewünschte Reaktion, eine signifikante Nebenreaktion oder eine sekundäre Zersetzungsreaktion verursacht werden. Die Identifizierung der Art der Druckerzeugung ist für die Gewährleistung der Sicherheit von entscheidender Bedeutung.
Ausgehend von einer technischen Überprüfung führen wir eine Bestandsaufnahme bestehender Verfahren durch und entwickeln neue Verfahren zur Bewertung der Gefährdung durch chemische Reaktionen. Die folgenden Untersuchungen gehören zu unseren Kernkompetenzen:
Das CHETAH-Programm (The ASTM Program for Chemical Thermodynamic and Energy Release Evaluation) ist ein einzigartiges Instrument zur Vorhersage sowohl der thermochemischen Eigenschaften als auch bestimmter "reaktiver chemischer Gefahren", die mit einer reinen Chemikalie, einer Mischung von Chemikalien oder einer chemischen Reaktion verbunden sind. CHETAH ist nützlich für die Klassifizierung von Materialien hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur gewaltsamen Zersetzung, für die Abschätzung der Reaktions- oder Verbrennungswärme und für die Vorhersage der unteren Entzündungsgrenzen.
Die DSC ist eine Methode zur thermischen Analyse mit kleinen Proben von wenigen Milligramm (mikrothermische Analyse). Da die Methode im Mikrobereich mit wenigen Milligramm Substanz arbeitet, können auch stark exotherme Prozesse unter extremen Bedingungen sicher untersucht werden. Die relativ geringen Probenmengen, die bei der DSC verwendet werden, gewährleisten eine ausreichende Temperaturhomogenität innerhalb der Probe, so dass auch hohe Wärmeleistungen quantitativ gemessen werden können. Darüber hinaus dauert ein Experiment im Scanning-Modus nur wenige Stunden, was die DSC-Technik zu einer sehr schnellen und leistungsfähigen Methode für Screeningzwecke macht.
Die DSC ist eine Methode zur thermischen Analyse mit kleinen Proben von wenigen Milligramm (mikrothermische Analyse). Da die Methode im Mikrobereich mit wenigen Milligramm Substanz arbeitet, können auch stark exotherme Prozesse unter extremen Bedingungen sicher untersucht werden. Die relativ geringen Probenmengen, die bei der DSC verwendet werden, gewährleisten eine ausreichende Temperaturhomogenität innerhalb der Probe, so dass auch hohe Wärmeleistungen quantitativ gemessen werden können. Darüber hinaus dauert ein Experiment im Scanning-Modus nur wenige Stunden, was die DSC-Technik zu einer sehr schnellen und leistungsfähigen Methode für Screeningzwecke macht.
Das Einschmelzrohr ist ein Screening-Instrument zur Überprüfung der thermischen Stabilität hinsichtlich exothermer Aktivität und Gasbildung. Mit dem Carius-Rohr-Screening-Test können exotherme Aktivitäten wie Anfangstemperaturen und Druckeffekte, wie z. B. der Beginn der permanenten Gasbildung, bestimmt werden. Schließlich kann auch die während des Tests gebildete Gasmenge bestimmt werden. Die gebildeten Permanentgase können mit verschiedenen analytischen Techniken wie GC-MS und GC-FID untersucht werden.
Das Beschleunigte Reaktionskalorimeter (engl. Accelerating Rate Calorimeter, ARC) ist ein automatisiertes Laborgerät zur experimentellen Bestimmung der Zeit-, Temperatur- und Druckbedingungen beliebiger exothermer Reaktionen in einer begrenzten adiabatischen Umgebung. Die mit dem ARC gewonnenen Daten können zur Beurteilung des thermischen und druckbedingten Gefährdungspotentials reaktiver Chemikalien und zur Festlegung von Anlagenschutzmaßnahmen, einschließlich der Auslegung von Notentlastungssystemen unter Verwendung der DIERS-Technologie, herangezogen werden.
Das Reaktionskalorimeter RC1 von Mettler ist ein computergesteuerter Laborreaktor, der Wärme- und Massenströme bilanziert. Es ist ein hervorragendes Instrument zur Untersuchung der thermischen Eigenschaften gewünschter Reaktionen und zur Gewährleistung einer sicheren Prozessleistung. Die Daten des RC1 liefern Informationen wie Reaktionsenergie, spezifische Wärme, adiabatische Temperaturerhöhungen und Wärmeübergangskoeffizienten. RC1 kann für die Prozessentwicklung und -optimierung eingesetzt werden, indem das Verhalten chemischer Prozesse in Abhängigkeit von veränderten Prozessparametern wie Temperatur, Dosierung, Rühren, Konzentration und Katalysator untersucht wird.
Mit diesem Gerät können Runaway-Reaktionen im Anlagenmaßstab direkt im Labor simuliert werden. Darüber hinaus ermöglicht das Dewar-Kalorimeter die direkte Simulation von Reaktoren bis zu 25 m3, liefert hochpräzise Versuchsdaten und eine genaue Darstellung mehrphasiger Reaktionsgemische, kann im Batch-, Semi-Batch- oder Gas-Batch-Betrieb gefahren werden und ist eine äußerst wirtschaftliche Lösung für die Kombination von Prozesssicherheits- und Entwicklungsstudien. Die Daten aus einem Dewar-Test können für die Festlegung von Anlagenschutzmaßnahmen, einschließlich der Auslegung von Notentlastungssystemen unter Verwendung der DIERS-Technologie, verwendet werden.
Das Entlüftungsauslegungspaket ( engl. Vent Sizing Package, VSP2™) wurde ursprünglich Mitte der 1980er Jahre im Rahmen des DIERS-Projekts entwickelt, um Daten für Berechnungen zur Dimensionierung von Entlüftungsöffnungen für exotherme Reaktionen und Zersetzungsprozesse zu sammeln; später wurde es als VSP2™ vermarktet. Im Gegensatz zu den adiabatischen Dewar- und ARC-Systemen, die dickwandigere Testzellen verwenden, um den hohen Drücken standzuhalten, sind die 120 cm3 VSP2™-Testzellen dünnwandig und haben einen niedrigeren phi-Faktor. Dieses Gerät ist eines der bekanntesten adiabatischen Kalorimeter der Welt und wird hauptsächlich in den USA zur Untersuchung von Runaway-Reaktionen eingesetzt.
Warum Dekra?
- Wir kombinieren Fachwissen, Erfahrung und modernste Laboreinrichtungen, um reaktive chemische Tests effizient und kostengünstig durchzuführen.
- Als Spezialisten für Prozesssicherheit bieten wir Laborreaktionsstudien, faktorielle Versuchsplanung sowie Rückfluss- und Hochdrucktests an
- Unser Engagement gilt dem Schutz von Leben, Gesellschaft und Unternehmen. Dabei bewerten wir gezielt die Sicherheits- und Umweltauswirkungen von Prozessänderungen.
- Wir stimmen unsere Lösungen individuell auf Ihre Bedürfnisse ab und geben praxisnahe und wirtschaftliche Empfehlungen zur Optimierung Ihrer Prozesse.