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程危害及熱風險評估；其中仰儀科技絕熱加速量熱儀被應(yīng)用于對硝化產(chǎn)物的熱失控測試及動力學(xué)分析，此外也對混酸硝化工藝的反應(yīng)風險進行了評估。

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)會綜合數(shù)據(jù)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(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 精細化工反應(yīng)安全風險評估規(guī)范》（點擊查看往期標準解讀）進一步加強了重點監(jiān)管危險化工工藝的風險評估要求，其中規(guī)定了反應(yīng)安全風險評估的關(guān)鍵儀器包括自動反應(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模式檢測樣品自放熱行為。通過ARC自動記錄下了實驗反應(yīng)過程中樣品溫度-壓力隨時間變化曲線，絕熱數(shù)據(jù)被用于計算熱安全參數(shù)及反應(yīng)風險評估。

2. 硝化產(chǎn)物的絕熱動力學(xué)分析

TAC-500A絕熱加速量熱儀集成多種反應(yīng)動力學(xué)分析方法。在不確定反應(yīng)機理模型時，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)化率法進行參數(shù)擬合；對于具有明確的n級反應(yīng)動力學(xué)方程，可直接采用速率常數(shù)法進行擬合。

3. 反應(yīng)風險評估

對于強放熱類的硝基化合物熱危險參數(shù)測試，TAC-500A絕熱加速量熱儀可以實現(xiàn)反應(yīng)溫度實時追蹤，絕熱溫升快速追蹤，確保實驗安全的同時精確量熱。

數(shù)據(jù)分析軟件計算二次分解反應(yīng)相關(guān)熱危險參數(shù)，并可輸出反應(yīng)風險評估報告。

部分研究成果

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