Publications Repository - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Die Grignard-Chemie erlebt eine Renaissance bei der industriellen Herstellung neuer pharmazeutischer Wirkstoffe, Lebensmitteladditive und Feinchemikalien. Sicherheitsprobleme können aufgrund der sehr großen Exothermie und der hohen Reaktivität der Grignard-Reagenz beim Scale-up in den großtechnischen Maßstab auftreten. Die Hauptgefahrenquelle ist das spontane Starten der Grignard-Reaktion, wenn bereits eine kritische Menge an organischem Halogenid akkumuliert ist, und dann die durchgehende Startreaktion durch den starken Druckanstieg zur Stofffreisetzung führt. Die genaue Bestimmung der reaktionstechnischen Prozessparameter zur Auslegung des Kühlsystems für das Produktions-Betriebsregime wird an einem ge-schlossenen Reaktionskalorimeter mit integriertem in-situ FTIR-Spektrometer für eine industrielle Grignard-Reaktion beschrieben. Weiterhin werden Möglichkeiten zur Detektion des Reaktionsstarts und zur Verfolgung der Halogenid-Akkumulation vorgestellt. Durch den Einsatz der in-situ FTIR-Spektroskopie läßt sich einerseits der Re-aktionsstart eindeutig detektieren, andererseits können sowohl der Verbrauch des organischen Halogenids als auch der Aufbau der Grignard-Reagenz in Echtzeit überwacht werden. Neben den Online-Konzentrationsmessungen können an einem geschlossenen Rührkesselreaktor auch die steilen Anstiege der Reaktortemperatur und des Druckes sowie die Wärmebilanz zum Nachweis des Reaktionsstarts genutzt werden. Durch Online-Konzentrationsmessungen und/oder Wärmebilanzmessungen ist es außerdem möglich, das Einschlafen der Hauptreaktion durch Verunreinigungen zu erkennen und das spätere Wiederstarten zu verhindern. Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, daß im geschlossenen Reaktionskalorimeter die reaktionstechnischen Parameter, wie Induktionszeit, Dauer des Startprozesses und Reaktionsenthalpie, wesentlich genauer als im offenen Reaktor gemessenen werden können. Ferner werden Untersuchungen dieser Grignard-Reaktion im adiabatischen Reaktionskalorimeter (PhiTecII) diskutiert, das auch zur Dimensionierung von Notentlastungssystemen dienen kann.