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Viele chemische Prozesse sind exotherm und setzen eine definierte Menge an Energie frei. Kann die freigesetzte Energie nicht sofort abgeführt werden, steigt die Temperatur. Auch als isotherm vorgesehene Prozesse weisen eine geringe Abweichung von der Zieltemperatur auf. Diese Temperaturabweichung kann große Auswirkungen auf die Reaktionskinetik und die Prozesssicherheit haben. Vorübergehende Temperaturveränderungen werden durch physikalische Effekte hervorgerufen und sind abhängig von der Additionsrate der Reaktanten, der Wärmefreisetzungsrate, der Prozessdynamik und dem Reaktionsbehälter. Diese Veränderungen können auch durch Einschränkungen der Temperaturregelung oder der Wärme- und Kühlkapazität verursacht werden. Sie treten auf, wenn Reaktionen schnell und kräftig ablaufen und die Wärmefreisetzung größer ist als das Wärmeabführungsvermögen. In diesem Fall sammelt sich vorübergehend eine definierte Menge an Wärme, die dann mit der Zeit wieder freigesetzt wird. Infolgedessen verändert sich die Temperatur anfangs, kehrt jedoch am Ende der Reaktion zur definierten Zieltemperatur zurück.
Beim Scale-up chemischer Prozesse ist eine gründliche Kenntnis der Wärmeakkumulation im Verlauf einer Reaktion und der damit einhergehenden Temperaturveränderungen für das Verständnis sicherer Prozesse unerlässlich. In diesem White Paper wird beschrieben, wie sich veränderte Temperaturbedingungen auf den Verlauf chemischer Reaktionen auswirken. Anhand von Beispielen aus Labor- und Versuchsanlagen werden die folgenden Fragen beantwortet:
1. Warum und wann genau kommt es zu thermischer Akkumulation?
2. Wie bedeutend ist der Einfluss der thermischen Akkumulation und was ist zu beachten?
3. Was sind die Auswirkungen einer fehlerhaft berechneten Akkumulation?