絕熱加速量熱儀用于混酸硝化工藝熱危險性評估

南京工業(yè)大學(xué)倪磊副教授團隊在 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，該成果由國家自然科學(xué)基金項目(No.21927815, 51834007, 52274209) 支持。項目研究了間二甲苯混酸硝化工藝的過(guò)程危害及熱風(fēng)險評估；其中仰儀科技絕熱加速量熱儀被應用于對硝化產(chǎn)物的熱失控測試及動(dòng)力學(xué)分析，此外也對混酸硝化工藝的反應風(fēng)險進(jìn)行了評估。

硝化是化工生產(chǎn)中應用zei廣泛的親電取代反應之一，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(lái)由于錯誤操作和熱累積導致的硝化事故屢見(jiàn)不鮮。據中國化學(xué)品安全協(xié)會(huì )綜合數據顯示，我國硝化工藝發(fā)生危險事故率最高，且造成的死亡人數也最高。

（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 精細化工反應安全風(fēng)險評估規范》（點(diǎn)擊查看往期標準解讀）進(jìn)一步加強了重點(diǎn)監管危險化工工藝的風(fēng)險評估要求，其中規定了反應安全風(fēng)險評估的關(guān)鍵儀器包括自動(dòng)反應量熱儀、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應用：

TAC-500A絕熱加速量熱儀通過(guò)保持環(huán)境與反應體系溫度相等，測定樣品在絕熱條件下的熱行為，可模擬潛在熱失控反應。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模式檢測樣品自放熱行為。通過(guò)ARC自動(dòng)記錄下了實(shí)驗反應過(guò)程中樣品溫度-壓力隨時(shí)間變化曲線(xiàn)，絕熱數據被用于計算熱安全參數及反應風(fēng)險評估。

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動(dòng)力學(xué)分析方法。在不確定反應機理模型時(shí)，為避免因不匹配的預設模型帶來(lái)的誤差，可選擇等轉化率法進(jìn)行參數擬合；對于具有明確的n級反應動(dòng)力學(xué)方程，可直接采用速率常數法進(jìn)行擬合。

3. 反應風(fēng)險評估

對于強放熱類(lèi)的硝基化合物熱危險參數測試，TAC-500A絕熱加速量熱儀可以實(shí)現反應溫度實(shí)時(shí)追蹤，絕熱溫升快速追蹤，確保實(shí)驗安全的同時(shí)精確量熱。

數據分析軟件計算二次分解反應相關(guān)熱危險參數，并可輸出反應風(fēng)險評估報告。

部分研究成果

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