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什么是精致化工反映热风险?如何开展反映宁静风险评估?

  • 产品时间:2022-11-11 00:08
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简要描述:精致化工多为间歇或半间歇的密闭生产方式,釜内物料的反映主要受热力学与动力学的影响,一旦反映失控,经由诱导期后反映速率往往呈指数式加速上升,同时陪同温度以及蒸汽压力和剖析压力的飙升,严重可能导致爆炸。反映热失控的主要原因是热累积,精致化工大多数反映是放热反映,在反映温渡过高、散热不良甚至冷却失效的情况下,釜内物料处于类似绝热的情况,这部门热量无法散失到外界,只能不停给自身加热加速反映热的生成,形成恶性循环。...

详细介绍
本文摘要:精致化工多为间歇或半间歇的密闭生产方式,釜内物料的反映主要受热力学与动力学的影响,一旦反映失控,经由诱导期后反映速率往往呈指数式加速上升,同时陪同温度以及蒸汽压力和剖析压力的飙升,严重可能导致爆炸。反映热失控的主要原因是热累积,精致化工大多数反映是放热反映,在反映温渡过高、散热不良甚至冷却失效的情况下,釜内物料处于类似绝热的情况,这部门热量无法散失到外界,只能不停给自身加热加速反映热的生成,形成恶性循环。

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精致化工多为间歇或半间歇的密闭生产方式,釜内物料的反映主要受热力学与动力学的影响,一旦反映失控,经由诱导期后反映速率往往呈指数式加速上升,同时陪同温度以及蒸汽压力和剖析压力的飙升,严重可能导致爆炸。反映热失控的主要原因是热累积,精致化工大多数反映是放热反映,在反映温渡过高、散热不良甚至冷却失效的情况下,釜内物料处于类似绝热的情况,这部门热量无法散失到外界,只能不停给自身加热加速反映热的生成,形成恶性循环。热累积的两大故障原因是反映器的搅拌失效或者冷却失效,例如故障或者突然停电的情况,搅拌停止事情,反映物料发生累积,且反映放热无法移出。

整个反映釜体系通常又是低导热系统,体积越大,有效散热的比外貌积越小,自然散热的比功率越低。例如两个线尺度比例是1:10的容器,体积比例在1:1000,而比外貌积在10:1!差别研究阶段的反映釜容量及自然热散失功率参考下表,实际生产情况下自然热散失功率仅有0.04 W/(L*K),物料产热速率远远大于自然散热速率,基本是一个绝热情况。在一个反映器中,正常工艺是:热生成 = 热移除+ 热累积 + 热散失此时反映可以在可控温度下举行。

工艺一旦发生失控,热移除失效,热累积占主导,热生成险些全部转换成热累积,进一步导致温度升高,反映加速的恶性循环,最终导致爆炸。本着守旧的原则,接纳最坏场景计划,假设热量生成后完全不被散失,也就是在绝热情况下定量研究反映热失控。假设反映在工艺温度下恒温举行,正常工艺下整个合成历程温度是近似稳定、或变化幅度在可控规模内的,一旦中间发生热失控,合成温度就会偏离预定曲线,发生显着的升温,绝热条件下合成反映到达的最大温度我们称为MTSR。

Tp:工艺温度(Process Temperature),也是冷却失效时的起始温度。MTSR:(Maximum Temperature of Synthetic Reaction)绝热条件下合成反映可能到达的最高温度,思量物料累积度最大Qs:合成反映的放热量ΔTad, syn:合成反映绝热温升。与反映体系总热容、反映放热量相关。

如果合成失控的最大温度到达物料的起始剖析温度,还会引发二次剖析反映,通常剖析反映比合成反映更猛烈,产气更多,温度压力上升更快,爆炸风险更高。绝热情况下,任意温度到达最大反映速率之间的时间差称为热失控的致爆时间TMR,这是时间对温度的函数,可以明白为当发现控温失效、体系已上升到某一温度T时,人工干预并终止最坏情形发生所拥有的时间是非。MTSR 对应的TMRad 则与绝热条件下合成反映竣事后样品进一步剖析的可能性相关。工艺温度对应的TMR,可以明白为从冷却失控发生时间起,人工处置惩罚并终止最坏情形发生所拥有的时间是非。

图中时间横坐标是预警时间,从右向左逐渐增大,实验讲明工艺温度越高,一旦发生冷却失控,剩余的处置惩罚时间越短,风险越高。TD24是TMR的一个衍生数据,意指Time to Max. Rate为24小时所对应的起始温度,同样的另有TD8、TD4,此数据可通过TMR曲线举行外推,风险评估中常与 Tp、MTSR 作比力。

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工艺温度 Tp 通常应设计为低于 TD24,以在温控失效时期望拥有24小时以上的预警与处置惩罚时间。需要注意的是,此参数为温怀抱纲,而TMR为时间量纲。Td24与工艺温度、合成温度的关系如图所示:Tp < TD24:TMR(Tp) > 24h,物料在该工艺温度下较稳定,当热失控时有足够的预警与处置惩罚时间。

Tp > TD24:TMR(Tp) < 24h,物料在工艺温度下不够稳定,发生热失控后人工处置惩罚时间较短,存在相当的事故风险隐患。需优化已有工艺条件,或接纳一定的技术控制措施。MTSR > TD24:TMR(MTSR) < 24h。

一旦温控失效,合成反映完成后易于触发二次剖析。加速特性下的压力失控会导致反映釜冲料爆炸,它的主要泉源是:1. 某些合成反映自己的气态产物;2. 二次剖析反映的气态产物;3. 温度失控情况下溶剂与反映物自己的气化。MMT,技术原因的最高温度,在常压下是指物料体系的沸点,而在密闭情况下是指发生自动宁静卸压,或手动紧迫卸压时的温度。

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这一参数可视为反映体系在温度轴上的一道“宁静屏障”,常与MTSR、TD24对比,用于风险评估。原国家安监总局在2017年公布了风险评估指导意见和导则,明确了详细的评估手段和方法。评估的焦点是可能性和严重度,即危险会不会发生,如果发生会严重到什么水平,从而科学指导工艺优化,来制止风险发生。物料热稳定性评估是基于工艺温度与TD24对比关系确定的,如果 Tp > TD24,说明物料在工艺条件下不稳定,需优化已有工艺条件,或接纳一定的技术控制措施,保证物料在工艺历程中的宁静和稳定。

燃爆危险性评估基于剖析热数据举行分级。剖析放热量大的物质,绝热温升高,反映加速特性显着,潜在较高的燃爆危险性。目的反映宁静风险的可能性评估,基于绝热条件合成反映最高温度MTSR对应的致爆时间TMRad举行分级。TMRad, MTSR 与失控反映进一步触发二次反映的可能性相关,也决议了一旦触发二次反映后的人工处置时间。

目的反映 - 失控严重度评估,基于绝热条件下工艺反映的温升水平举行分级。该温升与反映放热量成正比。

反映释放出的热量越大,失控后体系温升越显著,易导致温度凌驾某些组分的热剖析温度,发生剖析反映及二次剖析反映,发生气体或造成某些物料自己的气化,导。


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