优秀论文｜绝热加速量热仪用于研究不同有机溶剂对硝化工艺危害和反应选择性的影响

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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