南京工业大学倪磊教授团队在Journal of Molecular Liquids期刊发表论文《Effects of twelve organic solvents on process hazards and reaction selectivity of m-xylene nitration: Combined calorimetric technique and DFT calculations》,该成果由国家自然科学基金项目(No. 21927815, 52334006, 52274209)等支持。
该项目主要研究了12种有机溶剂下间二甲苯硝化反应的放热行为和选择性。其中仰仪科技绝热加速量热仪TAC-500A被应用于对硝化产物的热失控测试,以及绝热条件下硝化产物的热动力学分析,为开发高效、安全的硝化策略提供关键数据支持。
硝化是化工生产中应用最广泛的亲电取代反应之一,其合成产物在炸药、染料和药品中不可或缺。然而,近年来由于错误操作和热累积导致的硝化事故屡见不鲜。据中国化学品安全协会综合数据显示,我国硝化工艺发生危险事故率最高,且造成的死亡人数也最高。
(左)江苏响水“3·21”特别重大爆炸事故与(右)江苏聚鑫生物“12·9”重大爆炸事故
《GB/T 42300-2022 精细化工反应安全风险评估规范》 (点击查看往期标准解读)进一步加强了重点监管危险化工工艺的风险评估要求,其中规定了反应安全风险评估的关键仪器包括自动反应量热仪、绝热加速量热仪、差示扫描量热仪与快速筛选量热仪等。
本研究中的TAC-500A应用:
1. 模拟潜在热失控行为
TAC-500A绝热加速量热仪通过保持环境与反应体系温度相等,测定样品在绝热条件下的热行为,可模拟潜在热失控反应。该研究中使用不锈钢量热弹装载约1g样品,运用经典H-W-S模式检测样品的自放热行为,通过ARC自动记录下了实验反应过程中样品温度-压力随时间变化曲线,绝热数据被用于计算热安全参数及热失控评估。
2. 硝化产物的绝热动力学分析
TAC-500A绝热加速量热仪集成多种反应动力学分析方法。在面对反应机理模型不确定的情况时,为避免因预设模型不匹配带来的误差,可选择等转化率法进行参数拟合;对于具有明确的n级反应动力学方程,可直接采用速率常数法进行拟合。
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