Reaktionskalorimetrie für die sicherheitstechnische Betrachtung radikalischer Polmerisationen

Beschreibung

Die Ursprünge der Kalorimetrie gehen zurück bis ins 18. Jahrhundert. Heutzutage wird sie in Form der Reaktionskalorimetrie meist für kinetische Untersuchungen, praxisnahe Reaktionsintensivierung und sicherheitstechnische Fragestellungen eingesetzt. Trotz des stetigen Fortschritts elektronischer Systeme werden die Messergebnisse jedoch seit Jahrzehnten von Variablen wie Wärmekapazität, Viskosität oder Homogenität der Reaktionsmasse beeinflusst. Die Durchführung von Experimenten, insbesondere. im Hinblick auf Temperaturprofile, fordert entsprechend vielfach Kompromisse. Zudem erlaubt die Interpolation empirischer Kalibrierungen über den Reaktionsverlauf oft Ermessensspielraum, welcher sich unmittelbar auf das Ergebnis der am häufigsten anzutreffenden Wärmeflussauswertung auswirkt. Um diesen Umständen zu begegnen, wurden in den letzten Jahren neue Prinzipien entwickelt, welche den Wärmestrom weitgehend unabhängig von unbekannten Variablen bestimmen. Meist handelt es sich hierbei um optimierte Umsetzungen der Wärmebilanzauswertung sowie Sensoren, deren Signal direkt proportional zu dem sie durchfließenden Wärmestrom ist. Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit derartiger Systeme werden in der vorliegenden Arbeit verschiedene chemische Reaktionen vorgestellt, welche unabhängig voneinander wichtige Einflussgrößen belasten. Die Ergebnisse für sowohl kommerzielle als auch unabhängig entwickelte Reaktionskalorimeter werden miteinander verglichen und im Hinblick auf die unterschiedlichen Methoden der Auswertung bewertet. In diesen Vergleich fließt neben den spezialisierten Geräten auch die einfachste Variante eines Laborreaktors sowie eine durch Kreuzkorrelation unterstützte Bilanzmethode ein. Letztere bietet einen vielversprechenden Ansatz zur kontinuierlichen Auswertung der Mantel-Wärmebilanz im Technikums- oder Produktionsmaßstab.
Die Ursprünge der Kalorimetrie gehen zurück bis ins 18. Jahrhundert. Heutzutage wird sie in Form der Reaktionskalorimetrie meist für kinetische Untersuchungen, praxisnahe Reaktionsintensivierung und sicherheitstechnische Fragestellungen eingesetzt. Trotz des stetigen Fortschritts elektronischer Systeme werden die Messergebnisse jedoch seit Jahrzehnten von Variablen wie Wärmekapazität, Viskosität oder Homogenität der Reaktionsmasse beeinflusst. Die Durchführung von Experimenten, insbesondere. im Hinblick auf Temperaturprofile, fordert entsprechend vielfach Kompromisse. Zudem erlaubt die Interpolation empirischer Kalibrierungen über den Reaktionsverlauf oft Ermessensspielraum, welcher sich unmittelbar auf das Ergebnis der am häufigsten anzutreffenden Wärmeflussauswertung auswirkt. Um diesen Umständen zu begegnen, wurden in den letzten Jahren neue Prinzipien entwickelt, welche den Wärmestrom weitgehend unabhängig von unbekannten Variablen bestimmen. Meist handelt es sich hierbei um optimierte Umsetzungen der Wärmebilanzauswertung sowie Sensoren, deren Signal direkt proportional zu dem sie durchfließenden Wärmestrom ist. Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit derartiger Systeme werden in der vorliegenden Arbeit verschiedene chemische Reaktionen vorgestellt, welche unabhängig voneinander wichtige Einflussgrößen belasten. Die Ergebnisse für sowohl kommerzielle als auch unabhängig entwickelte Reaktionskalorimeter werden miteinander verglichen und im Hinblick auf die unterschiedlichen Methoden der Auswertung bewertet. In diesen Vergleich fließt neben den spezialisierten Geräten auch die einfachste Variante eines Laborreaktors sowie eine durch Kreuzkorrelation unterstützte Bilanzmethode ein. Letztere bietet einen vielversprechenden Ansatz zur kontinuierlichen Auswertung der Mantel-Wärmebilanz im Technikums- oder Produktionsmaßstab.

Autor*in

Dennis Köhn

Themen in »Reaktionskalorimetrie für die sicherheitstechnische Betrachtung radikalischer Polmerisationen«

Mantel-Wärmebilanz Radikalische Polymerisation Reaktionskalometrie

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