Ex.CE.L Unternehmensberatung und Arbeitsschutz
Ingenieur- und Sachverständigenbüro
Dipl.-Ing. (mult.) Mario Kräft

Leitender Sicherheitsingenieur
Beratender Ingenieur
Sachverständiger für Explosionsschutz

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Ermittlung der stöchiometrischen Zusammensetzung

Für Kohlenwasserstoff Redoxreaktionen mit Luftsauerstoff ist die Ermittlung des so genannten „stöichiometreischen Punktes“ allgemein wie nachfolgend dargestellt zu ermitteln. Zur modellhaften Vereinfachung wird hierfür mit hintreichender Genauigkeit angenommen, dass sich die angesetzte  Luft aus 21 Vol. % Sauerstoff (O2) und 79 Vol. % Sickstoff N2 zusammensetzt.

Die zugehörige chemische Summengleichung der vollständigen stöchiometrischen Redoxreaktion ermittelt sich für Kohlenwasserstoffe des Typs CmHn mit Luft wie folgt:

Für diese stöchiometrische Reaktionsgleichung ergeben sich die Konzentrationen der Edukte Wasserstoff (cH), Sauersoff (cO) und Stickstoff (cN) wie folgt.

Damit ergibt sich cH + cO + cN = 1 (100 %, trivial).

Dabei ist zu beachten, dass die gasförmigen Bestandteile sich vor und nach der Reaktion im Volumen unterscheiden:

Volumen der gasförmigen Bestandteile vor der Reaktion:

Volumen der gasförmigen Bestandteile nach der Reaktion:

Der daraus resultierende Volumenquotient lautet:

Gas Zusammensetzung Konzentration [Vol. %] Volumenquotient μ
cH cO cN
H2 m = 0
n = 2
29,58 14,79 55,62 1,174
CH4 m = 1
n = 4
9,51 19,01 55,62 1,000
C2H2 m =2
n = 2
7,75 19,38 72,87 1,040
C2H4 m = 2
n = 4
6,54 19,63 73,82 1,000
C2H6 m = 2
n = 6
5,66 19,82 74,52 0,974

Ausgewählte Kohlenwasserstoffe mit den jeweiligen stöchiometrischen Gemischen, Edukt-Konzentrationen und daraus resultierenden Volumenquotienten
(Vgl. hierzu Groh, H. Explosions Protection, Expert Verlag GmbH, Renningen 2004, ISBN: 0 7506 4777 9)

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