{"id":2494,"date":"2023-12-20T08:40:48","date_gmt":"2023-12-20T08:40:48","guid":{"rendered":"https:\/\/website.virtualeng.de\/?p=2494"},"modified":"2023-12-20T10:01:04","modified_gmt":"2023-12-20T10:01:04","slug":"thermische-stabilitat","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/2023\/12\/20\/thermische-stabilitat\/","title":{"rendered":"Thermische Stabilit\u00e4t"},"content":{"rendered":"\n
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Ein Stoff oder ein Stoffgemisch kann sich ab einer bestimmten Temperatur chemisch ver\u00e4ndern (Zerfall in Komponenten, chemische Reaktion der Stoffkomponenten) und dabei W\u00e4rme freisetzen, die wiederum die chemische Ver\u00e4nderung beschleunigt. Die freigesetzte W\u00e4rme kann zu hohen Temperaturen und Dr\u00fccken und letztlich zum Bersten von Apparaten f\u00fchren. Es k\u00f6nnen sich bei der chemischen Ver\u00e4nderung aber auch direkt Gase bilden, die zu unzul\u00e4ssigen Dr\u00fccken bzw. einem unzul\u00e4ssigen Druckanstieg f\u00fchren.
Die gesicherte W\u00e4rmeabfuhr wird damit in der Sicherheitsbetrachtung<\/a> direkt zu einer Sicherheitseinrichtung<\/a>, die eine entsprechende Zuverl\u00e4ssigkeitsklasse<\/a> aufweisen muss.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Beurteilung der thermischen Stabilit\u00e4t<\/h2>\n\n\n\n
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Zur Beurteilung der thermischen Stabilit\u00e4t von Stoffen oder Stoffgemischen wird die Temperaturentwicklung einer w\u00e4rmeisolierten (adiabaten) Probe \u00fcber der Zeit gemessen. Kommt es zu einer chemischen Ver\u00e4nderung mit W\u00e4rmeentwicklung, so nimmt die Temperatur der w\u00e4rmeisolierten Probe mit der Zeit zu. Die Reaktion beschleunigt sich mit steigender Temperatur und erreicht im Verlauf ein Maximum an Umsetzung (2)\u008d. Die Zeit vom Start bis zum Zeitpunkt der maximalen Umsetzung wird als Induktionszeit bezeichnet (3) \u008e. <\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Mit zunehmender Umsetzung flacht sich dann der Temperaturverlauf wieder ab. Hat sich der Stoff vollst\u00e4ndig umgesetzt, kommt die Reaktion zum Erliegen und die Temperatur bleibt fortan unver\u00e4ndert. Die Temperaturdifferenz vom Start \u008c(1) bis zum Ende \u008f(4) (keine weitere Reaktion) wird als adiabate Temperaturdifferenz bezeichnet und gibt an, um welchen Betrag sich das Stoffgemisch erw\u00e4rmen w\u00fcrde, wenn keine W\u00e4rme abgef\u00fchrt wird bzw. eine W\u00e4rmeabfuhr ausf\u00e4llt (worst case). Ist die adiabate Temperaturerh\u00f6hung gr\u00f6\u00dfer oder gleich 50 K, so ist von einem erh\u00f6htem Gefahrenpotenzial auszugehen und die Einhaltung von Grenztemperaturen sicherzustellen (TRAS 410<\/a>). Unter der Grenztemperatur wird die Temperatur verstanden, bei der ein Stoff gerade noch gefahrlos gehandhabt werden kann (TRAS 410<\/a>). Die Grenztemperatur wird mit Texo<\/sub> bezeichnet. Die Grenztemperatur wird in der Regel aus experimentellen Untersuchungen abgeleitet.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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Bestimmung der Grenztemperatur \u00fcber die adiabatische Zersetzungstemperatur bei 24 Stunden (AZT24<\/sub>)<\/h2>\n\n\n\n
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Eine Methode zur Bestimmung der Grenztemperatur erfolgt \u00fcber die Bestimmung der Temperatur, die im w\u00e4rmeisolierten Zustand zu einer Induktionszeit von 24 Stunden f\u00fchrt. Man spricht hier auch von der adiabaten Zersetzungstemperatur bei 24 h, AZT24<\/sub>. Zur Ermittlung der AZT24<\/sub> wird die Starttemperatur einer Probe des Gemisches so eingestellt \u008c(1), dass sich die maximale W\u00e4rmeproduktion nach 24 Stunden einstellt, entsprechend einer Induktionszeit von 24 h (2) \u008d.
Von der AZT24<\/sub> \u008e (3) wird dann ein Sicherheitsabschlag von 10 K genommen, um die Grenztemperatur Texo<\/sub> zu definieren: Texo<\/sub> = AZT24<\/sub> – 10 K.
Mit dieser Methode wird i.d.R. auch gleichzeitig der Druckverlauf gemessen, so dass eine Gasbildung direkt miterfasst wird.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Alternative Methoden<\/h2>\n\n\n\n

Alternativ wird in der Praxis die Grenztemperatur \u00fcber zwei weitere, schnellere Methoden abgeleitet:
\u00dcber die Messung der W\u00e4rmeproduktionsrate in Abh\u00e4ngigkeit der Temperatur sowie einem sogenannten Temperaturscreening.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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Bestimmung der Grenztemperatur \u00fcber den W\u00e4rmeentwicklungs-Wert- 0,1 W\/kg<\/h2>\n\n\n\n
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Eine relativ schnelle Methode ist die Vermessung der W\u00e4rmeproduktion (W\/kg) in Abh\u00e4ngigkeit der Temperatur \u00fcber eine DTA (Differenz-Thermo-Analyse). Hier\u00fcber wird die Temperatur ermittelt, bei der eine spezifische W\u00e4rmeproduktion von 0,1 W\/kg auftritt (2) \u008d. Von dieser Temperatur wird dann ein Abschlag von 10 K genommen (TRAS410<\/a>), um die die Grenztemperatur Texo<\/sub> zu definieren (3).<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Bestimmung der Grenztemperatur \u00fcber den Beginn der W\u00e4rmeentwicklung Tonset<\/sub><\/h2>\n\n\n\n
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\u00dcber ein schnelles Temperatur-Screening (Screening DTA) l\u00e4sst sich nach der TRS410<\/a> ebenfalls die Grenztemperatur ableiten. Hier wird die spezifische W\u00e4rmeproduktion in Abh\u00e4ngigkeit der Temperatur vermessen, allerdings mit einer relativ z\u00fcgigen Heizrate von etwa 1 bis 10 k\/min. Anhand der Messung wird die Temperatur ermittelt, bei der eine signifikante W\u00e4rmeproduktion einsetzt (Tonset<\/sub>) (2) \u008d. Von dieser Temperatur wird dann ein Sicherheitsabschlag von 100 K genommen, um auf die Grenztemperatur Texo<\/sub> zu schlie\u00dfen (3). \u008e
Da mit steigender Heizrate der Beginn der W\u00e4rmeproduktion i.d.R. sp\u00e4ter detektiert wird, muss bei solchen Screening-Methoden ein gro\u00dfer Sicherheitsabschlag vorgenommen werden. Die TRAS410<\/a> gibt hier einen Abschlagswert von 100 K vor, um auf die Grenztemperatur zu schlie\u00dfen.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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\u201eTemperaturged\u00e4chnis\u201c von Stoffen<\/h2>\n\n\n\n

In der Praxis wird hin und wieder von einem \u201eTemperaturged\u00e4chnis\u201c gesprochen. Hier wird die Beobachtung beschrieben, dass einige Stoffe oder Stoffgemische, die schon einmal einer Temperaturbelastung ausgesetzt waren, k\u00fcrzere Induktionszeiten zeigen als erwartet.
Das liegt in der Regel daran, dass es bei einer Temperaturbelastung zur Bildung von chemischen Verbindungen kommen kann, die die Reaktion selbst beschleunigen (Autokatalyse). Haben sich diese Verbindungen einmal gebildet, liegen sie auch dann noch vor, wenn sich das Stoffgemisch wieder abgek\u00fchlt hat. Wird das Stoffgemisch dann irgendwann wieder erw\u00e4rmt, kommt es zu den verk\u00fcrzten Induktionszeiten. Von daher ist es bei der Verarbeitung solcher Stoffe wichtig zu wissen, wie die \u201cthermische Vorgeschichte\u201c ist. Ggf. m\u00fcssen f\u00fcr solche Stoffe vor der weiteren Verarbeitung die Grenztemperatur neu bestimmt werden.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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PDF Download<\/a><\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

F\u00fcr den sicheren Betrieb von Anlagen ist es erforderlich, die thermische Stabilit\u00e4t der verwendeten Stoffe zu bewerten. Anhaltspunkt f\u00fcr eine Bewertung ist die Grenztemperatur des Stoffes.<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":2522,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"wp-custom-template-wp-custom-template-basic-blog-02","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[9],"tags":[13,32],"class_list":["post-2494","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-verfahresn-und-anlagensichheit","tag-hazop","tag-thermische_stabilitat"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2494","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2494"}],"version-history":[{"count":49,"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2494\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2562,"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2494\/revisions\/2562"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/2522"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2494"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2494"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/website.virtualeng.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2494"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}