优秀论文｜绝热加速量热仪用于混酸硝化工艺热危险性评估

南京工业大学倪磊副教授团队在 Process Safety and Environmental Protection 期刊发表题为 Process hazard and thermal risk evaluation of m-xylene nitration with mixed acid 论文，该成果由国家自然科学基金项目(No.21927815, 51834007, 52274209) 支持。项目研究了间二甲苯混酸硝化工艺的过程危害及热风险评估；其中仰仪科技绝热加速量热仪被应用于对硝化产物的热失控测试及动力学分析，此外也对混酸硝化工艺的反应风险进行了评估。

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：

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材质量热弹装载大约0.8g样品，并使用经典H-W-S模式检测样品自放热行为。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反应风险评估。

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。在不确定反应机理模型时，为避免因不匹配的预设模型带来的误差，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。

3. 反应风险评估

对于强放热类的硝基化合物热危险参数测试，TAC-500A绝热加速量热仪可以实现反应温度实时追踪，绝热温升快速追踪，确保实验安全的同时精确量热。

数据分析软件计算二次分解反应相关热危险参数，并可输出反应风险评估报告。

部分研究成果

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