絕熱加速量熱儀用于混酸硝化工藝熱危險(xiǎn)性評(píng)估

南京工業(yè)大學(xué)倪磊副教授團(tuán)隊(duì)在 Process Safety and Environmental Protection 期刊發(fā)表題為 Process hazard and thermal risk evaluation of m-xylene nitration with mixed acid 論文，該成果由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.21927815, 51834007, 52274209) 支持。項(xiàng)目研究了間二甲苯混酸硝化工藝的過程危害及熱風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；其中仰儀科技絕熱加速量熱儀被應(yīng)用于對(duì)硝化產(chǎn)物的熱失控測(cè)試及動(dòng)力學(xué)分析，此外也對(duì)混酸硝化工藝的反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。

硝化是化工生產(chǎn)中應(yīng)用zei廣泛的親電取代反應(yīng)之一，其合成產(chǎn)物在zha藥、染料和藥品中發(fā)揮重要作用。然而，近年來由于錯(cuò)誤操作和熱累積導(dǎo)致的硝化事故屢見不鮮。據(jù)中國(guó)化學(xué)品安全協(xié)會(huì)綜合數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)硝化工藝發(fā)生危險(xiǎn)事故率最高，且造成的死亡人數(shù)也最高。

（左）江蘇響水“3·21"特別重大爆炸事故與（右）江蘇聚鑫生物“12·9"重大爆炸事故

《GB/T 42300-2022 精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范》（點(diǎn)擊查看往期標(biāo)準(zhǔn)解讀）進(jìn)一步加強(qiáng)了重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要求，其中規(guī)定了反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的關(guān)鍵儀器包括自動(dòng)反應(yīng)量熱儀、絕熱加速量熱儀、差示掃描量熱儀與快速篩選量熱儀等。

本研究中的TAC-500A應(yīng)用：

TAC-500A絕熱加速量熱儀通過保持環(huán)境與反應(yīng)體系溫度相等，測(cè)定樣品在絕熱條件下的熱行為，可模擬潛在熱失控反應(yīng)。該研究中使用不銹鋼材質(zhì)量熱彈裝載大約0.8g樣品，并使用經(jīng)典H-W-S模式檢測(cè)樣品自放熱行為。通過ARC自動(dòng)記錄下了實(shí)驗(yàn)反應(yīng)過程中樣品溫度-壓力隨時(shí)間變化曲線，絕熱數(shù)據(jù)被用于計(jì)算熱安全參數(shù)及反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

2. 硝化產(chǎn)物的絕熱動(dòng)力學(xué)分析

TAC-500A絕熱加速量熱儀集成多種反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析方法。在不確定反應(yīng)機(jī)理模型時(shí)，為避免因不匹配的預(yù)設(shè)模型帶來的誤差，可選擇等轉(zhuǎn)化率法進(jìn)行參數(shù)擬合；對(duì)于具有明確的n級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，可直接采用速率常數(shù)法進(jìn)行擬合。

3. 反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

對(duì)于強(qiáng)放熱類的硝基化合物熱危險(xiǎn)參數(shù)測(cè)試，TAC-500A絕熱加速量熱儀可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度實(shí)時(shí)追蹤，絕熱溫升快速追蹤，確保實(shí)驗(yàn)安全的同時(shí)精確量熱。

數(shù)據(jù)分析軟件計(jì)算二次分解反應(yīng)相關(guān)熱危險(xiǎn)參數(shù)，并可輸出反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告。

部分研究成果

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