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Technische Dichtheit von Druckreaktoren

Druckreaktoren – Noch ganz dicht?

| Autor / Redakteur: Dr. Kerstin Dreblow, Matthias Hörbe* / Wolfgang Ernhofer

Schnittdarstellung Zwei-Klemmring-Verschraubung: Aufgrund des patentierten SAT12 Einsatzhärteverfahrens und der Geometrie des hinteren Klemmrings kommt es zu einem verbesserten Scharnier-Spann-Effekt, durch den die Axialbewegung in einen radialen Presseffekt auf das Rohr umgesetzt wird, wozu jedoch ein geringes Drehmoment ausreicht.
Schnittdarstellung Zwei-Klemmring-Verschraubung: Aufgrund des patentierten SAT12 Einsatzhärteverfahrens und der Geometrie des hinteren Klemmrings kommt es zu einem verbesserten Scharnier-Spann-Effekt, durch den die Axialbewegung in einen radialen Presseffekt auf das Rohr umgesetzt wird, wozu jedoch ein geringes Drehmoment ausreicht. (Bild: Swagelok)

Für eine sichere Reaktionsführung in der chemischen Synthese unter Druck ist die Dichtheit von Systemen eine Grundvoraussetzung. Dabei ist die Konstruktion ebenso entscheidend wie die Wahl der richtigen Komponenten. Der Artikel beschreibt, wie technische Dichtheit bei Druckreaktoren erreicht werden kann.

Druckreaktoren, also geschlossene Systeme, die unter Hoch- oder Niederdruck betrieben werden, sind aus der modernen Synthesechemie und der Materialkunde nicht mehr wegzudenken. Bereits im 18. Jahrhundert wurden diese in der Geologie eingesetzt, um Gesteinsbildungsprozesse in der Erdkruste zu simulieren. Der Vorteil solch geschlossener Systeme liegt dabei in den deutlich höheren Arbeitstemperaturen und Drücken, die die Reaktionskinetik signifikant beschleunigen und somit eine Synthese nach Maß erlauben.

Heutige, moderne Druckreaktoren müssen nicht nur den geltenden Sicherheitsbestimmungen entsprechen, sondern auch hohe Flexibilität und Modularität v.a. im Zubehör ermöglichen, um die Vielzahl an Synthesen realisieren zu können.

Technische Regularien für Druckreaktoren

Aufgrund der Arbeiten mit korrosiven Medien und Gasen müssen Reaktoren einfach zu bedienen, technisch sicher und über die Gesamtdauer der Synthese dicht sein. Dabei sind technische Regularien zu beachtet. Druckreaktoren werden gemäß der europäischen Geräterichtlinie 97/23/EC und nach dem deutschen Regelwerk AD2000 konstruiert, gefertigt und geprüft. Zur Prüfung werden die Reaktoren mit vorgeschriebenem Überdruck hydrostatisch geprüft sowie einem Lecktest unterzogen und erhalten erst nach bestandener Prüfung ein Werkszertifikat. Darüber hinaus sind Hochdruckreaktoren als überwachungsbedürftige Anlagen einzustufen. Reaktoren mit einem Volumen bis 1000 ml und einem Arbeitsdruck von 200 bar unterliegen keiner Kennzeichnungspflicht und dürfen kein CE Zeichen tragen.

Dichtheit von Verbindungen und Armaturen

Die Komplexität moderner Synthesen erfordert eine hohe Konfigurationsvielfalt des Gesamtsystems im Hinblick auf Verbindungen und Armaturen. Stoffe unterschiedlicher Aggregatszustände müssen dabei zuverlässig und ohne Leckage beprobt oder in den Reaktor zugefügt werden können. Die verwendeten Verbindungen und Armaturen sollten daher „technisch dauerhaft dicht“ sein. Dieser Begriff wird in der TRBS 2141 (Technische Regel für Betriebssicherheit) näher definiert und besagt, dass Anlagenteile „technisch dauerhaft dicht“ sind, wenn:

  • sie so ausgeführt sind, dass sie aufgrund ihrer Konstruktion technisch dicht bleiben oder
  • ihre technische Dichtheit durch Wartung und Überwachung, z. B. mit schaumbildenden Mitteln, mit Lecksuchgeräten oder Leckanzeigegeräten, ständig gewährleistet wird.

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