絕熱加速量熱儀用于混酸硝化工藝熱危險性評估

南京工業大學倪磊副教授團隊在 Process Safety and Environmental Protection 期刊發表題為 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用于對硝化產物的熱失控測試及動力學分析，此外也對混酸硝化工藝的反應風險進行了評估。

硝化是化工生產中應用zei廣泛的親電取代反應之一，其合成產物在zha藥、染料和藥品中發揮重要作用。然而，近年來由于錯誤操作和熱累積導致的硝化事故屢見不鮮。據中國化學品安全協會綜合數據顯示，我國硝化工藝發生危險事故率最高，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險評估規范》（點擊查看往期標準解讀）進一步加強了重點監管危險化工工藝的風險評估要求，其中規定了反應安全風險評估的關鍵儀器包括自動反應量熱儀、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保持環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量熱彈裝載大約0.8g樣品，并使用經典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過程中樣品溫度-壓力隨時間變化曲線，絕熱數據被用于計算熱安全參數及反應風險評估。

2. 硝化產物的絕熱動力學分析

TAC-500A絕熱加速量熱儀集成多種反應動力學分析方法。在不確定反應機理模型時，為避免因不匹配的預設模型帶來的誤差，可選擇等轉化率法進行參數擬合；對于具有明確的n級反應動力學方程，可直接采用速率常數法進行擬合。

3. 反應風險評估

對于強放熱類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現反應溫度實時追蹤，絕熱溫升快速追蹤，確保實驗安全的同時精確量熱。

數據分析軟件計算二次分解反應相關熱危險參數，并可輸出反應風險評估報告。

部分研究成果

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