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Sicherheitstechnische Untersuchungen zum Betrieb von Mikroreaktoren im Explosionsbereich

Safety Investigations for Operation of Microreactors Inside the Explosion Region

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Abstract

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.

Abstract

A method for safety investigations of microreactors and microstructured components for the operation inside the explosion region is presented. Microstructured reactors are not inherently safe, although the range of safe process conditions is wider than that of conventional reactors. The explosion region can be narrowed due to the microstructure. Using the example of ethylene-oxygen mixtures and ethylene-nitrous oxide mixtures it is demonstrated that the so called λ/3-rule can be applied with respect to the propagation of detonations in microcapillaries. Furthermore, first results of the investigation of the propagation of explosions in a microreactor with a rectangular flow channel are presented.

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