安全評估試驗平臺

• 反應(yīng)安全風(fēng)險研究與評估工作包含以下三方面內(nèi)容：
  反應(yīng)量熱實驗
  使用量熱設(shè)備（RC1）進(jìn)行反應(yīng)量熱實驗，獲得反應(yīng)熱、ΔT_ad（絕熱溫升）、MTSR（失控體系可能達(dá)到的最高溫度）等數(shù)據(jù)；
  熱穩(wěn)定性測試
  使用差示掃描量熱儀（DSC）和絕熱加速量熱儀（ARC），測試反應(yīng)原料、反應(yīng)完成料、中間產(chǎn)物以及蒸餾底料等與工藝相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)的熱穩(wěn)定性，獲得起始分解溫度、分解熱、比熱、T_D24（失控體系最大反應(yīng)速率到達(dá)時間為24小時對應(yīng)的溫度）等數(shù)據(jù)；
  綜合評估安全風(fēng)險
  綜合以上實驗和分析測試得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行反應(yīng)安全風(fēng)險評估。包括分解熱評估、失控反應(yīng)嚴(yán)重度評估、失控反應(yīng)發(fā)生可能性評估、風(fēng)險矩陣評估和反應(yīng)工藝危險度等級評估。
  

設(shè)備介紹

• 反應(yīng)安全風(fēng)險評估獲取主要指標(biāo)的關(guān)鍵儀器包括反應(yīng)量熱儀、絕熱加速量熱儀與差式掃描量熱儀等。
  

  全自動反應(yīng)量熱儀RC1
  型號: METTLER TOLEDO RC1mx

  

  差示掃描量熱儀DSC
  型號: METTLER TOLEDO DSC3

  

  絕熱加速量熱儀ARC
  型號：THT ES-ARC

適用范圍

• 精細(xì)化工間歇反應(yīng)安全風(fēng)險評估精細(xì)化工半間歇反應(yīng)安全風(fēng)險評估精細(xì)化工連續(xù)釜式反應(yīng)安全風(fēng)險評估
  反應(yīng)安全風(fēng)險測試與評估內(nèi)容
  

  反應(yīng)安全風(fēng)險評估應(yīng)包括物料分解熱評估、失控反應(yīng)嚴(yán)重度評估、失控反應(yīng)可能性評估、失控反應(yīng)風(fēng)險可接受程度評估和反應(yīng)工藝危險度評估。 對原料、催化劑、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品、副產(chǎn)物、廢棄物，以及蒸餾、分餾等分離過程涉及的各相關(guān)物料進(jìn)行熱穩(wěn)定測試；對化學(xué)反應(yīng)過程開展熱力學(xué)和動力學(xué)研究測試與分析。 涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、過氧化工藝的精細(xì)化工生產(chǎn)裝置應(yīng)完成有關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝全流程的反應(yīng)安全風(fēng)險評估。

工藝安全評估流程

• 
  美迪西內(nèi)部評估流程
  

  

評估結(jié)果應(yīng)用

• 評估數(shù)據(jù)與結(jié)果應(yīng)用到但不限于危險與可操作性分析（HAZOP）風(fēng)險分析中，完善管道儀表流程圖（P&ID)。 已建成的精細(xì)化工企業(yè)根據(jù)評估結(jié)果完善安全管控措施，及時審查修訂安全操作規(guī)程。企業(yè)應(yīng)根據(jù)評估結(jié)果制定專項應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場應(yīng)急處置方案，并定期演練。

評估基礎(chǔ)條件

• 物料原料、催化劑、中間產(chǎn)品等以及蒸餾、分餾過程涉及的各相關(guān)物料的主要成分、含量和來源。工藝信息 反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、物料配比、加料速度、保溫時間、升溫速率以及注意事項等。分析方法對工藝涉及的原料、中間體和產(chǎn)品開展定性、定量分析。 工藝裝置工藝涉及的反應(yīng)壓力、反應(yīng)釜體系、設(shè)計參數(shù)、投料系數(shù)，工藝涉及的反應(yīng)器規(guī)格/型號、換熱介質(zhì)等信息。研究設(shè)備不限于差式掃描量熱儀、絕熱加速量熱儀，常壓反應(yīng)量熱儀、水分測定儀、高效液相色譜儀、氣相色譜儀。

評估內(nèi)容

• 物料分解熱評估：

  等級	分解熱（J/g）	說明
  1	分解熱＜400	潛在爆炸危險性。
  2	400≤分解熱≤1200	分解放熱量較大，潛在爆炸危險性較高。
  3	1200＜分解熱＜3000	分解放熱量大，潛在爆炸危險性高。
  4	分解熱≥3000	分解放熱量很大，潛在爆炸危險性很高。

• 嚴(yán)重程度評估：

  等級	ΔTad（K）	后果
  1	≤50 且無壓力影響	可忽略
  2	50< ΔTad<200	中等的
  3	200≤ΔTad<400	危險的
  4	ΔTad≥400	災(zāi)難性的

• 失控可能性評估：

  簡化的三等級分類	擴展的六等級分類	TMRad/h	國內(nèi)等級分類
  高的	頻繁的	TMRad ≤ 1	4
  	很可能發(fā)生	1 < TMRad≤ 8	3
  中的	偶爾發(fā)生的	8 < TMRad< 24	2
  低的	很少發(fā)生的	24≤TMRad	1

案例分享

• 氧化反應(yīng)
  原料M-Ad-010-B010氧化成產(chǎn)物M-Ad-010-A020
  工藝信息：
  向500mL反應(yīng)釜中加入50.0 g M-Ad-010-B010，200mL 55.0%硫酸。加熱至95℃。滴加35.0g 30%過氧化氫水，滴加時間：3~4小時，滴完再保溫反應(yīng)1小時。
  評估內(nèi)容：
  物料分解熱，DSC測試反應(yīng)后的料液分解放熱區(qū)間，可通過DSC快速篩選出危險程度較高的物料（原料、中間產(chǎn)品、產(chǎn)物等）。
  
• 結(jié)果分析：
  反應(yīng)后混合液在測試區(qū)間內(nèi)有兩段放熱，分別是51.39℃-93.2℃，147.79℃-307.71℃。其分解熱分別為111.47J/g,688.85 J/g.第一段放熱量不大，第二段分解放熱量較大，潛在爆炸危險性較高。
  失控嚴(yán)重程度-RC1反應(yīng)量熱儀測試
  
• 反應(yīng)工藝危險等級評估：

  測試對象	工藝溫度，℃	絕熱溫升，K	失控嚴(yán)重度評估等級	MTT，℃	TD24，℃	MTSR,℃
  滴加30%過氧化氫溶液	95	98.72	2	200	N/A	104.99

  結(jié)論：
  絕熱條件下，實際加料速度下（0.145g/min），反應(yīng)可能達(dá)到的最高溫度MTSR=104.99℃，技術(shù)最高溫度MTT=200℃。Tp＜T_D24＜MTSR＜MTT，工藝危險度等級為5級，具有明顯的熱失控風(fēng)險。
  工藝優(yōu)化：
  如果反應(yīng)過程中調(diào)整反應(yīng)工藝溫度至48℃，那么根據(jù)Tp=48℃，MTSR（57.99℃），T_D24（58℃），MTT（200℃）四個特征溫度順序，Tp＜MTSR＜T_D24＜MTT，熱失控等級為2級，風(fēng)險較低。

• 參考文件
  《精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險評估規(guī)范》GB/T 42300-2022
  《反應(yīng)量熱器RC1e介紹》METTLER

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