Sauerstoffgrenzkonzentration von Alkoholen und Ketonen in Stickstoff und Kohlendioxid

Status:

abgeschlossen 03/2023

Zielsetzung:

Ausbau der Datenbasis, die Grundlage für die Auslegung der Inertisierung explosionsfähiger Dämpfe brennbarer Flüssigkeiten ist. Da Alkohole und Ketone als Lösemittel in vielen Betrieben eine wichtige Rolle spielen und Kohlendioxid typischerweise eine Inertisierung mit geringerem Inertgasanteil als Stickstoff erlaubt, ist die Ergänzung der Datenbasis unmittelbar von erheblichem praktischem Nutzen für viele Betriebe. Die Werte wurden in die Datenbank CHEMSAFE aufgenommen und sollen bei deren Überarbeitung auch in die Technische Regel für Gefahrstoffe (TRGS) 722 aufgenommen werden.

Aktivitäten/Methoden:

Die Sauerstoffgrenzkonzentrationen (SGK) von verschiedenen Alkoholen und Ketonen wurden bei Umgebungsdruck und gegebenenfalls erhöhten Temperaturen gemessen. Das Messprogramm umfasste zwölf Vertreter der Klasse der Alkohole mit Kohlendioxid als Inertgas und sechs Vertreter der Klasse der Ketone mit Stickstoff und Kohlendioxid als Inertgas. Innerhalb dieses Forschungsvorhabens wurde die Methode T (Rohrmethode) der Norm DIN EN 1839 verwendet. Es werden Gasgemische mit definierter Zusammensetzung hergestellt und Zündversuche im ruhenden Gemisch durchgeführt. Durch Variation des Brennstoffanteils wird die Zusammensetzung gesucht, bei der gerade keine Verbrennungsreaktion mehr stattfindet. Bei der Bestimmung der SGK werden der Prüfsubstanzgehalt des Prüfgemisches und der Inertgasanteil schrittweise variiert, bis gerade keine Entzündung mehr festgestellt wird. Dazu müssen mindestens fünf Nichtzündungen in Folge nachgewiesen werden.

Ergebnisse:

Die Ergebnisse zeigen die bekannte Abhängigkeit der Sauerstoffgrenzkonzentration von der Temperatur und der Art des Inertgases. Bei Zugabe von Stickstoff zu dem Prüfgemisch ändert sich die Wärmekapazität des Gemisches nur wenig. Kohlendioxid hat gegenüber Stickstoff jedoch eine erhöhte Inertisierungswirkung. Dieser Effekt ist bereits bekannt und äußert sich durch eine stärkere Einengung der Explosionsbereiche brennbarer Gase und Dämpfe. ISO 10156 gibt für Kohlendioxid einen Stickstoffäquivalenzkoeffizienten von 1,5 an. Dieser beruht sowohl auf einer gegenüber Stickstoff höheren molaren Wärmekapazität (cp) als auch auf der Fähigkeit eines dreiatomigen Moleküls, Wärmestrahlung zu absorbieren. Bei Zugabe von Kohlendioxid zu den Prüfgemischen steigt die molare Wärmekapazität für alle unverbrannten Prüfgasgemische an, so dass dieser Effekt den Verdünnungseffekt verstärkt. Das Verhältnis der gemessenen Sauerstoffgrenzkonzentrationen mit den beiden verschiedenen Inertgasen ist bei 1,33 ± 0,04 zu finden.

Stand: