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絕熱加速量熱儀用于研究硝化工藝優(yōu)化、熱危害評(píng)價(jià)及反應(yīng)機(jī)理

  • 更新時(shí)間:2024-07-15
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南京工業(yè)大學(xué)倪磊教授團(tuán)隊(duì)在 Process Safety and Environmental Protection 期刊發(fā)表題為 Process optimization, thermal hazard evaluation and reaction mechanism of m-xylene nitration using HNO3-Ac2O as nitrating reagent 論文,該成果國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No. 21927815, 52334006, 52274209)等支持。


本研究使用仰儀科技絕熱加速量熱儀TAC-500A 等獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并結(jié)合理論分析,為間二甲苯硝化反應(yīng)提供了工藝參數(shù)優(yōu)化、熱危害控制策略和深入的反應(yīng)機(jī)理理解,為化學(xué)工業(yè)中的硝化反應(yīng)提供重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。



硝化是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的親電取代反應(yīng)之一,其合成產(chǎn)物在炸藥、染料和藥品中不可或缺。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)中國化學(xué)品安全協(xié)會(huì)綜合數(shù)據(jù)顯示,我國硝化工藝發(fā)生危險(xiǎn)事故率最高,且造成的死亡人數(shù)也最高。


《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:

1. 模擬潛在熱失控行為

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量熱彈裝載約1g品,并使用經(jīng)典H-W-S模式檢測樣品自放熱行為,該模式可在嚴(yán)苛的自分解檢測閾值(0.02°C/min)下進(jìn)行,以確定樣品自放熱分解特性。





2. 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

對于強(qiáng)放熱類的硝基化合物熱危險(xiǎn)參數(shù)測試,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。

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