精细化工安全:物料热稳定性分析方法及常见问题解析
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混凝土材料热稳定性检测方法研究一、前言混凝土作为建筑工程中常见的材料,其性能稳定性一直是人们关注的问题。
其中,热稳定性是混凝土材料在高温环境下的稳定性能,对于保障建筑工程的安全具有重要意义。
因此,本文将就混凝土材料热稳定性检测方法进行研究,以期为混凝土材料的性能评估提供依据。
二、热稳定性的定义与影响因素热稳定性指的是混凝土材料在高温环境下的稳定性能,其主要受以下因素影响:1. 混凝土材料的配合比:混凝土材料的配合比直接影响混凝土材料的密实程度,从而影响其热稳定性。
2. 混凝土材料的水胶比:水胶比是混凝土材料的重要参数,它直接影响混凝土的强度、密实度和抗渗性能,从而对混凝土材料的热稳定性产生影响。
3. 混凝土材料的固化时间:混凝土材料的固化时间对于其热稳定性也有着重要的影响。
一般来说,固化时间越长,混凝土材料的热稳定性越好。
4. 混凝土材料的孔隙度:混凝土材料中的孔隙度直接影响其热稳定性。
孔隙度越小,混凝土材料的热稳定性越好。
三、混凝土材料热稳定性检测方法1. 热重分析法:热重分析法是目前比较常用的混凝土材料热稳定性检测方法之一。
其基本原理是根据样品在加热或降温时失去或吸收的质量来分析样品的热稳定性。
该方法的优点是可靠性高,测试结果准确可靠,但需要专业设备和技术支持。
2. 热机械分析法:热机械分析法是一种通过测量混凝土材料在高温下的热膨胀性能来评估其热稳定性的方法。
该方法的优点是测试结果简单易懂,但其精度相对较低。
3. 热导率法:热导率法是通过测量混凝土材料在高温环境下的热导率来评估其热稳定性的方法。
该方法的优点是测试结果准确可靠,但需要专业设备和技术支持。
4. 热膨胀法:热膨胀法是通过测量混凝土材料在高温环境下的膨胀性能来评估其热稳定性的方法。
该方法的优点是测试结果简单易懂,但其精度相对较低。
5. 热冲击法:热冲击法是一种通过在短时间内将混凝土材料暴露在高温环境下,然后迅速冷却来评估其热稳定性的方法。
化工分析与检验常见难题及应对策略发布时间:2022-04-01T06:12:40.531Z 来源:《科学与技术》2021年第32期 作者: 杜建光 王真 李鹏龙[导读] 当前中国国民经济飞速发展的过程中,化工产业也不断壮大。化工产业在国民经济中占有重要的位置,也为国民经济的发展做出了不小的贡献,人民的生活质量也因为化工产业的发展而不断提高。
杜建光 王真 李鹏龙
临沂市检验检测中心 山东省临沂市 276000
摘要:当前中国国民经济飞速发展的过程中,化工产业也不断壮大。化工产业在国民经济中占有重要的位置,也为国民经济的发展做出了不小的贡献,人民的生活质量也因为化工产业的发展而不断提高。在化工产业中,化工分析与检验这项工作对于化工产业质量和水平的提升具有重要的现实意义。文章对这项工作里面的常见问题加以总结,以此为基础提出了相应的策略。关键词:化工分析;检验;常见问题;应对策略
化工产业的发展与整个社会的发展联系非常紧密,而化工行业在长期发展过程里面其限制性因素也有不少。这跟其他行业的发展所面临的境遇是类似的。在这种情况下,化工行业的发展需要肩负起不断增大的发展压力。化工产业自身发展水平的提升有赖于自身制度的持续优化,当该行业自身制度优化工作做好以后,本产业的发展有更多的动力。在化工产业中,化工分析与检验这一环节属于问题多发的环节。在这种形势下就要设法解决这一环节中存在的问题。1化工分析与检验工作概述
化工分析与检验工作指的是在化工工业操作生产之时,通过专业试剂开展数据仪器信息分析,从而使化工生产质量的提升有更加坚实的基础。在开展化工分析检验工作的时候,对化工生产中水质的研究是一项重要任务。只有对水资源和各类化学原料的应用数量和应用程度加以明确,化工企业产品质量的提升道路才会更加顺畅,化工企业产品生产安全也会有更全面的保障。2化工分析与检验发展的常见问题2.1工作人员综合素质不高
化工分析与检验工作开展之时,各类工作人员必须肩负起责任。这样才能够让化工分析与检验工作的效率不断提升,这些人员的职业道德达标与否都是会对这项工作的顺利开展产生直接影响。在实际生产过程中不少从事这项工作的人员的综合素质距离工作需求尚有不小的距离。在这种背景下,化工分析与检验工作的顺利开展就成了一个未知数,化工分析与检验的规定条件也很难得到满足。此外,有些从事化工分析检验工作的人员年龄比较大或比较小。我们不得不面对这样一个现实,那就是这些工作人员年龄呈现非常不均衡的情况。那些工作时间比较长的工作人员,其工作经验已经有了一段时间的积累,可是这一群体中的很多人现代科技的发展却不太关注,对于一些新技术理解起来比较困难。而工作时间比较短的工作人员,他们在工作热情和创新能力方面占有一定优势,但是工作经验的欠缺也不容忽视。同时,两类工作人员年龄的差异让他们之间的沟通受到了阻碍,这对于化工分析和检验工作的科学落实非常不利。此外,在进行化工分析与检验工作的时候,有些工作人员疏忽懈怠,对自己的工作不够重视。这都对化工分析与检验工作的开展也有不小的限制,甚至会影响到化工分析和检验工作的精准度和效率,进而使化工产业的发展受到限制。2.2分析工作中的误差较大
合成纤维印花经编织物的热稳定性分析热稳定性是合成纤维印花经编织物在高温环境下保持其形状、色彩和性能的能力。
在日常生活和工业中,合成纤维印花经编织物常常需要经受高温的考验,如热风干燥、热处理、干燥清洗等。
因此,研究热稳定性成为了保证经编织物质量和性能的重要因素。
本文将重点分析合成纤维印花经编织物的热稳定性,并探讨其影响因素。
合成纤维印花经编织物的热稳定性主要受到纤维的特性、纤维结构和染印工艺等因素的影响。
首先,纤维的熔点和热分解温度是决定热稳定性的关键因素。
在高温下,纤维会经历熔化或热分解的过程,因此纤维的熔点和热分解温度越高,热稳定性越好。
通常,聚酯纤维、聚酰胺纤维和芳纶纤维等合成纤维具有较好的热稳定性,而聚酯纤维稍差于聚酰胺纤维和芳纶纤维。
其次,纤维结构对热稳定性的影响也非常重要。
纤维的结晶度和分子链长度决定了其热稳定性。
较高的结晶度和较长的分子链有助于提高纤维的热稳定性。
聚酯纤维由于具有较高的结晶度,因此具有较好的热稳定性。
而聚酰胺纤维由于其分子链长度较长,导致其热稳定性较高。
此外,聚酰胺纤维还具有较高的耐腐蚀性,在高温环境下的化学稳定性也较好。
染印工艺也是影响合成纤维印花经编织物热稳定性的重要因素之一。
在染色和印花过程中,经编织物会经历高温的处理过程,这可能会导致某些合成纤维的熔点降低或热分解。
因此,在选择染料和印花助剂时,应考虑其对纤维热稳定性的影响。
有些染料和印花助剂可能会降低纤维的热稳定性,所以在合成纤维印花经编织物中,应选择具有较高热稳定性的染料和印花助剂,以确保经编织物的热稳定性。
此外,合成纤维印花经编织物在高温环境下可能会发生色牢度的问题。
高温对染料和纤维之间的相互作用力有较大影响,可能导致染料的脱色或渗透。
因此,在染色和印花过程中,必须选择具有较好热稳定性的染料,以保持印花经编织物的色牢度。
综上所述,合成纤维印花经编织物的热稳定性是保证其在高温环境下保持形状、色彩和性能的重要因素。
化工工艺设计中的安全问题及控制摘要:化工工艺设计作为化工生产过程中的关键环节,不仅决定着化工产业的生产质量和发展水平,设计过程中的任何一项细节问题都直接决定着化工生产的安全性。
化工产业与其它产业相比在发展的过程中具有一定特殊性,这主要是因化工产业发展的过程中,涉及到的相关原材料、工艺、机械设备以及辅料溶剂等基本元素都有着较强的危险性,因此在化工产业发展过程中要重视安全隐患因素,做到对安全事故的早预防、早发现、早应对,以保障化工工程安全顺利实施的过程中获得良好的生产水平。
基于此,本文详细分析了化工工艺设计中的安全问题及控制措施。
关键词:化工工艺;工艺设计;安全问题;控制策略引言随着经济的快速发展与科学技术水平的不断提高,我国化工业得到了进一步的发展,但由于大部分化学原材料都有一定的腐蚀性和毒性,材料的使用问题以及人员的安全问题都对化工工艺的设计提出了更高的要求。
为了促进工业的可持续发展、保障相关工作人员的生命安全,相关管理人员需要重视化工工艺设计中的安全问题,并制定科学、合理的管控措施。
1化工工艺设计过程中的安全问题分析1.1工艺设计满足实践应用方面的问题在化工工艺设计过程中可能存在的安全问题主要表现在两方面:一方面是在化工工艺设计时所设计出的工艺是否能够与实际情况相契合,即相应的化工工艺设计在实际施工的过程中其操作性如何值得深入研究。
如果在进行化工工艺设计时,只是基于理论而不结合实践导致所设计出的化工工艺理论与实践出现脱节,这就使得在实践生产的过程中相应的化工工艺得不到有效实施,或者在实践的过程中相关的工艺流程无法按照设计细节和要求得到有效实施,会导致在实际生产的环节出现安全隐患。
另一方面就表现在所涉及的化工工艺科学性方面,在相应的化工工艺设计的过程中所需要覆盖的面较广,所需要考虑的问题应相对全面和完善,而在实际设计的过程中若出现相应的工艺不科学,也会产生一定的安全隐患。
例如在化学工艺设计过程中,对于水系统的设计是重要的组成部分,在参与化工生产过程中,没有设计科学有效的工艺对水质进行控制,就会因为水垢引起化学污染,造成生产过程中出现腐蚀和盐水共费现象,进而引起化学反应过程中的温度不均匀,最终导致气体和水的传热作用受到严重影响,既可能因为这一原因导致生产过程中出现化学物品膨胀甚至爆炸,同时还会危及到参与化学反应相关设施设备的使用寿命。
材料热稳定性的测定一、实验目的1、了解陶瓷测定热稳定性的实际意义。
2、了解影响热稳定性的因素及提高热稳定性的措施。
3、掌握热稳定性的测定原理及测定方法。
二、实验原理热稳定性(抗热震性)是指陶瓷材料能承受温度剧烈变化而不破坏的性能。
普通陶瓷材料由多种晶体和玻璃相组成,因此在室温下具有脆性,在外应力作用下会突然断裂。
当温度急剧变化时,陶瓷材料也会出现裂纹或损坏。
测定陶瓷的热稳定性可以控制产品的质量,为合理应用提供依据。
陶瓷的热稳定性取决于坯釉料配方的化学成分、矿物组成、相组成、显微结构、坯釉料制备方法、成型条件及烧成制度等工艺因素以及外界环境。
由于陶瓷内外层受热不均匀,坯料与釉料的热膨胀系数差异而引起陶瓷内部产生应力,导致机械强度降低,甚至发生分裂现象。
一般陶瓷的热稳定性与抗张强度成正比,与弹性模量、热膨胀系数成反比。
而导热系数、热容、密度也在不同程度上影响热稳定性。
釉的热稳定性在较大程度上取决于釉的热膨胀系数。
要提高陶瓷的热稳定性首先要提高釉的热稳定性。
陶瓷坯体的热稳定性则取决于玻璃相、莫来石、石英及气孔的相对含量、粒径大小及其分布状况等。
陶瓷制品的热稳定性在很大程度上取决于坯釉的适应性,所以它也是带釉陶瓷抗后期龟裂性的一种反映。
陶瓷热稳定性测定方法一般是把试样加热到一定的温度,接着放入适当温度的水中,判定方法为:1)根据试样出现裂纹或损坏到一定程度时,所经受的热变换次数;2)经过一定次数的热冷变换后机械强度降低的程度来决定热稳定性;3)试样出现裂纹时经受的热冷最大温差来表示试样的热稳定性,温差愈大,热稳定性愈好。
陶瓷热稳定性的测定方法一般是将试样(带釉的瓷片或器皿)置于电炉内逐渐升温到220℃,保温30分钟,迅速将试样投入染有红色的20℃水中10分钟,取出试样擦干,检查有无裂纹。
或将试样置于电炉内逐渐升温,从150℃起,每隔20℃将试样投入20±2℃的水中急冷一次,直至试样表面发现有裂纹为止,并将此不裂的最高温度为衡量瓷器热稳定性的数据。
物质热稳定性分析实验方法及仪器比较52分析仪器2008年第2期业业业业业业业业掌知识介绍I},,,,,,,I芥物质热稳定性分析实验方法及仪器比较焦爱红(1.中国人民武装警察部队学院研究生一队,廊坊,065000;傅智敏2.中国人民武装警察部队学院消防工程系,廊坊,065000)摘要物质热稳定性是危险化学品生产,储存,运输和使用中最为关心的问题之一,热稳定性实验方法和仪器是获得物质热稳定性特征参数的重要技术和手段.本文介绍了国际上分析物质热稳定性的几种主要实验方法的测量原理,所用量热仪的结构,工作原理,热探测灵敏度,测试条件,范围及所获得的典型数据.综合比较了各种量热仪的性能,应用条件及其适用范围和优缺点.关键词热稳定性差示扫描量热法差热分析法绝热量热分析法绝热量热仪l前言物质热稳定性是指在规定的环境下,物质受热.(氧化)分解而引起的放热或着火的敏感程度r1].物质的燃烧和爆炸与其热稳定性密切相关,因此热稳定性是化学工业中最关心的问题之一.物质热稳定性的分析方法主要包括理论方法和实验测试方法两个方面.理论方法主要是利用已有经验和分子结构(不稳定原子基团)来预测化学热力学性质(生成热,反应热,最大绝热温升和最大压力上升等)和动力学参数(如活化能等).应用理论方法通常可以说明物料反应性方面的热力学性质,但不能反映动力学能量释放速率的大小.动力学参数通常需要由实验来确定r2].国际上分析物质热稳定性的实验方法主要有差热分析法(DifferentialThermalAnalysis, DTA),差示扫描量热法(DifferentialScanningCal—orimetry,DSC)和近年来逐步发展起来的绝热量热分析法.2差热分析法差热分析法(DTA)是将样品和参比物置于同一环境中以一定速率加热或冷却,测量样品和参比物之间的温差变化,并将该温度差对时间或温度作记录的方法[3].样品在加热或冷却过程中因物理或化学变化产生热效应,从而引起试样的温度发生变化,以差示法对样品的温度变化进行测定,这就是DTA的基本原理.将样品和参比物之间的温差作为温度或时间的函数记录下来,得到的曲线就是DTA曲线.DTA测试的典型样品量为毫克级,获得的典型数据为样品和参比物之间的温差.使用温度上限高达1800℃.程序升温速率的范围为1~100℃/rain, 常用的为l~2O℃/min.DTA的优点是测温范围大,不足之处是只能作定性分析,且灵敏度不高.3差示扫描量热法差示扫描量热法(DSC)是指在程序温度控制下测量处于同一温度区域的样品和参比物之间单位时间的能量差(或功率差)随温度变化的一种技术l4].DSC有几种测量形式,包括热流式,热通量式和功率补偿式三种.热流式DSC属于热交换型量热仪,与环境的热量交换是通过热阻进行测量的,测量信号为温差,其值表示热交换的强度,并与热流速率(一dQ/dt)成正比.热通量式DSC是在试样支架和参比物支架附近的薄壁氧化铝管壁上安放几十对乃至几百对互相串联的热电偶,其一端紧贴着管壁,另一端则紧贴着银均热块,然后将试样侧多重热电偶与参比物侧多重热电偶反接串联,精确测量试样和参比物的温度.在热通量式DSC测试中,样作者简介:焦爱红,女,1977年8月出生,在读研究生,主要从事物质热稳定性实验方法研究.E-mail:*******************2008年第2期分析仪器53品焓变的热通量损失极小,灵敏度和精确度高,可用于精密热量测定.功率补偿式DSC按试样相变(或反应)而形成的试样和参比物间温差的方向来提供电功率,以使温差低于额定值,通常是小于0.01℃.功率补偿式DSC属热补偿型量热仪,待测的热量几乎全部由电能来补偿.DSC测试的典型样品量为毫克级,能够得到反应热数据和部分反应速率数据,操作温度最低一200℃,最高1000℃.程序升温速率在2~30℃/min的范围内,常用的为10~30℃/min.DSC具有快速,无需特殊制样(固体,液体均可),温度范围宽,定量程度好等优点.但有如下不足之处:基线的倾斜与弯曲,使实际的灵敏度降低;欲提高灵敏度须快速升温,但这将降低分辨率;提高分辨率要求降低升温速度,但这会降低灵敏度;观测到的多种转变过程可能相互覆盖,结果是多个过程复合的表现,无法对这些过程做出明确的解释;无法在恒温或反应过程中测定热容;某些测量要求多次实验或改变体系的基本物理参量(如改变体系的热导率).4绝热量热分析法绝热量热分析法是一种利用能够进行量热测试并同时保持样品和环境间有最小热交换的量热仪对物质热稳定性进行测试分析的方法l_5j.所用的仪器主要有绝热真空杜瓦量热仪(AdiabaticDewarCal—orimeter,ADC),绝热加速量热仪(Accelerating RateCalorimeter,ARC),紧急排放测试仪(V ent SizingPackage,VSP),自动压力跟踪绝热加速量热仪(AutomaticPressureTrackingAdiabaticCalo—rimeter,APTAC)和绝热反应量热仪(PHI—TEC),其中ARC已经成为国际上评价物质热稳定性的常用测试手段之一,并逐步向成为标准测试方法方向发展.4.1绝热真空杜瓦量热仪绝热真空杜瓦量热仪(ADC)由一个1L的不锈钢制杜瓦瓶和一个由计算机程序控制的能跟踪杜瓦瓶内温度而实现系统绝热的炉子组成.杜瓦量热仪因所用的样品量大,能够实施机械搅拌,物质混合较均匀,所以其灵敏度较高.其典型的热惰性因子(Phi)不锈钢容器为1.1,玻璃容器为1.8.只有不锈钢容器的杜瓦瓶可以测量压力,但必须采取防护措施.其结果与VSP和PHI—TEC具有可比性,但其最大测量压力为3MPa,最大测量温度为350℃,最大温升跟踪速率为60℃/min.ADC系统主要由以下4 部分组成:杜瓦瓶及其配件,绝热外壳,安全外壳以及数据获取和控制系统.ADC系统见图1.图1绝热真空杜瓦量热仪4.2绝热加速量热仪由于很多文献已经对绝热加速量热仪(ARC)做了详细的介绍和说明口],本文只作简要的描述. ARC是一个按标准形式设计制造的系统,它由含有加热器,温度传感器的炉体(绝热炉)和实现绝热功能的控制系统两大部分组成.ARC的结构示意图如图2所示.隘力传撼器图2绝热加速量热仪结构示意图ARC是探测失控反应最常用的绝热仪器.样品置于样品球内,然后加热至初始失控温度,外部加热器跟踪样品温度,以保证绝热.ARC的Phi值较大,一般为2~6(范围为1.2~9).某些情况下,高Phi值有助于了解复杂的动力学.因热电偶在样品室外部,所以对于粘度大的溶液和非常快的反应,会引起数据外推有误.ARC探测灵敏度很高,测试得54分析仪器2008年第2期到的初始放热温度较低,斜率敏感度最低可达0.005℃/min,操作温度范围为0~500℃,压力范围为0~17MPa.其缺点是大多数实验Phi值较大,实验结果需要进行校正;不能跟踪速度非常快的反应;每次实验所需时间非常长(一般超过24h);不能量化吸热行为.4.3紧急排放测试仪紧急排放测试仪(VSP)主要由反应系统和温度,压力控制系统两部分组成,其结构如图3所示[8l9].图3vsP结构图A.加热器B.安全罩加热器接头c,D.样品室和安全罩测温装置E.样品室加热器接头F1,F2.安全罩加热器G.样品室加热器H.绝热介质该仪器能模拟工业上反应失控的温度,压力随时间的变化情况,并能自动跟踪泄放过程中压力和温度的变化,可以评估放热过程的危险性,确定放热反应过程的安全(温度,压力,泄压措施等)操作条件,确定自加速分解温度,以及分析各种放热反应引起的火灾爆炸事故的原因.VSP通过压力自动跟踪器(automaticpressuretracking,APT),使样品在密闭容器中进行绝热测试.样品室采用薄壁金属球(0.13mm)制作,使得仪器的Phi值较小,接近1.0(其典型Phi值为1.05),获得的数据可直接应用于工业尺寸.其缺点是需要压力补偿系统维持样品室内外的压差,以防样品室爆裂.VSP实验得到的热动力学数据有:绝热温升,反应热,最大压力,气体生成量,初始放热温度,温升速率,压力上升速率,最大温升速率时间,活化能等.VSP典型升温速率范围为50~100℃/min,一般测试温度低于350℃,压力低于2.41MPa时,其绝热效果较好.4.4自动压力跟踪绝热加速量热仪自动压力跟踪绝热加速量热仪(APTAC)是一种分析样品量最大至80g或130cm.且具有较低热惰性因子的绝热量热仪,其绝热原理与ARC类似[1,所不同的是其压力系统.在APTAC中,样品室内因反应而产生的内外压差通过样品室外部的氮气压力来平衡,因而可以用较大的薄壁样品室进行实验,所以热惰性因子较小.APTAC测得的数据对于评价物质的热危害如放热量,初始放热温度以及物质的安全生产,储存和运输具有重要作用,它和ARC一样是进行物质热稳定性分析的有用工具,但其应用远不如ARC广泛.APTAC主要由反应系统和温度,压力控制系统两部分组成[1¨,其结构如图4所示.图4APTAC结构示意图——热电偶①——压力传感器和管路?加热器APTAC有H—w—S,等温和梯度等几种工作模式,获得的典型数据为温度和压力随时间的变化关系,通过计算可以获得其他表征物质热稳定性的特征数据以及样品自加速放热反应的动力学参数如表观活化能,指前因子等.APTAC跟踪放热反应的温升速率范围为0.04℃/min~400℃/min,温度测量范围为0~450℃,压力范围为真空至13.79MPa,最大压力升高速率跟踪能力为68.95MPa/min.4.5绝热反应量热仪绝热反应量热仪(PHI—TEC)是一个由计算机控制的绝热量热仪[1,主要由反应系统和相应的控制系统组成(见图5),可用于模拟较大尺寸反应器的热行为,尤其是发生失控反应时的热行为.其最2008年第2期分析仪器55新型号PHI—TECⅡ在保留PHI—TECI的功能和优点的基础上,又增加了一个压力跟踪设备,从而能够采用低Phi值的样品室.这些样品室体积一般为100mL,壁薄,Phi值小(约为1.05),因而PHI—TEC1I能够模拟实际情况下的最不利场景,能够提供进行有关计算的重要信息.图5II1一TECⅡ结构示意图1.加样管接口2.底部加热器3.磁力搅拌器4.周围加热器5.样品室与VSP和APTAC类似,PHI—TEC也有H—w—S和梯度等工作模式,获得的典型数据也是温度和压力随时间的变化关系,通过计算可以获得其他表征物质热稳定性的特征数据,如温升速率,最大温升速率时间,不可逆温度等.PHI—TEC跟踪放热反应的温升速率范围为0.02℃/min~200℃/rain,温度测量范围为0~500℃,压力范围为0~15MPa. PHI—TEC的应用亦不是很广泛.5反应系统判别工具反应系统判别工具(ReactiveSystemScreening Tooi,RSST,其最新型号为ARSST)是由Fauske&Associates,LLC开发的用于获取进行紧急泄放设计所需数据的一种量热仪[1.,是化工厂中判别物质危害性的一个很有用的工具,它比上面提到的量热仪都小.使用该仪器进行的实验是非绝热的,但通过给样品提供一个恒定的小的热输入来补偿损失掉的热量并使样品升温.实验在一个10mL的带搅拌的低Phi(1.04)敞开样品室内进行,可以加料.其最新型号为改进的反应系统判别工具(Advanced ReactiveSystemScreeningTool,ARSST).AR—SST可以按照加热一等待一搜寻程序运行,然而其早期的设备只能工作于恒定的热输人模式(就像DSC 常用的那样).RSST的组成包括_g]:10mL敞开球形玻璃样品室,浸人式加热器(可选),外部加热器,绝热介质,热电偶,压力传感器,一个能提供安全防护和模拟压力的不锈钢控制容器(体积350mL),磁力搅拌装置和控制系统.RSST结构示意图见图6.f】阀图6RSST结构示意图RSST/ARSST可工作于H—w—S和等温等模式,获得的典型数据为温度一时间图,压力一时间图, 压力一温度图和Arrhenius曲线.RSST/ARSST可以获得系统泄放后的压力变化情况,用以判别系统的泄放类型.系统的探测灵敏度最低可达0.1℃/rain,温度测量范围为0~500℃,压力范围为0~20.6MPa.循环验证实验(RoundRobinTests)表明,RSST与VSP实验结果一致性很好[1.由于在RSST/AR—SST中很难实现绝热环境,而且很多因素都会影响释热速率和气体产生速率数据,因此其数据应用必须很小心,必要时需进行精确的绝热实验.6几种方法的比较DTA和DSC方法都属于程序升温控制方法,具有样品量小(1~5mg),测试速度快(一般为两个小时)的优点.缺点是不能测量压力数据;由于样品用量小,所以测试结果不能代表处于非均相状态的大量物品的热稳定性能;热探测敏感性相对较低(1—20Wkg-);程序升温的加热方式使得所测物质的热分解温度会因升温速率的不同而发生变化.DTA与DSC 的不同点在于前者用于定性分析,测温范围大;后者用于定量分析,测温范围一5O~1000℃.56分析仪器2008年第2期VSP,APTAC和PHI—TEC三种量热仪的原理类似,但APTAC和PHI—TEC的应用不如VSP广泛.三种量热仪都是通过将薄壁样品球置于一个较大的压力控制容器内来获得较低的Phi值.但缺点是必须维持容器内的压力等于样品球内的压力,以避免样品球爆裂.为此,需采用压力控制系统加入和泄放氮气.这些量热仪Phi值低,探测灵敏度高,且压力和温度范围大(温度高达500℃,压力高达20MPa).其特点具有是加热一等待一搜寻模式,相对混合较好,能够进行敞开和密闭实验以及进行少量的加料.这些装置能够给出精确而有用的数据来表征失控反应和用于设计反应器泄放系统.但仪器操作和数据输入需要专业人员来完成.操作者必须确保热补偿损失的不同传感器和炉子标定校准良好,同时应避免样品室爆炸.一般需要其它能提供压力信息的判别装置进行初始判别实验.RSST/ARSST是一种很有用的判别工具,但其数据应用应非常小心,必要时应进行绝热测试来验证实验结果.几种方法的详细比较如表l和表2所示.表1DTA,DSC与绝热量热仪的比较方法ADCARCVSP—APTAC—PHITECRSST/ARSST2008年第2期分析仪器577小结(1)由DTA或DSC测试得到的数据只能粗略判断物质的放热性能,要想对物质的热稳定性作进一步的分析,必须采用更为精确的测试手段.(2)绝热量热实验装置能提供精确的数据,但实验耗时且昂贵,因此它们主要作为一种补充实验,实验之前往往先通过DSC,DTA或RSST/ARSST进行判别.(3)几种绝热量热仪之中,ARC的探测灵敏度最高,也是目前应用最广泛的探测失控反应的绝热仪器. (4)VSP克服了ARC的主要缺点——Phi值高,但其代价是降低了灵敏度,同时需要较大的样品量和复杂的压力补偿系统.APTAC和PHI—TEC也存在同样的问题,只是APTAC保持了ARC的探测灵敏度.(5)VSP,APTAC和PHI—TEC三种量热仪很相似,但APTAC和PHI—TEC的应用不如VSP和ARC广泛.(6)RSST/ARSST作为一种新型的便宜,快速,低Phi值的判别工具,其应用前景广阔,可以作为DSC和DTA的有效替代工具,但其数据应用还需结合绝热量热测试结果.有效的方法是采用DTA,DSC或RSST/ARSST中的一种方法结合绝热量热仪之中的一种方法共同来判断或评价物质热稳定性.参考文献1GB/T13464—92.北京:中国标准出版社,1992:112傅智敏.绝热加速量热法在反应性物质热稳定性评价中的应用.北京:北京理工大学,20023热分析I-EB/OL]./ owthread.php?t一30781.2007,6,124量热分析[-EB/OL].. 2007.6.125Designation:E1981—98,20046NomenR,Frankfurt.D.2003,ISBN3—89746—037—87RoweSM.MiddleKV.The1stInternationa1Confer—ence,MethodologyofReactionHazardsInvestigationandV entSizing,SaintPetersburg,Russia,19998LeungJC,FauskeHK,FisherHG.ThermochimicaAeta,1986,104:13—299FauskeHK.ChemicalEngineeringProgress,2000,96 (2):17—29101wataY,MomotaM,KosekiH.Journa1ofTherma1 AnalysisandCalorimetry,2006,85(3):617—62211APTAC——AutomaticPressureTrackingAdiabaticCalo—_ rimeter[EB/OL]./~crow1/hazards.htm12PHITECU[-EB/OL].http://www.helgroup.CO.uk/home/reactor—systems/safety.html?subpage=413BurelbachJP,TheisAE.3rdInt,SymponRunaway ReactionsPressureReliefDesignandEffluentHan—dling,Ohio:DesignInstituteforEmergencyReliefSys—tems(DIERS)UsersGroup,2005:11914FauskeHK.1998ProcessSafetySymposium,Hous—ton,199815BurelbachJP.MaryKayOConnorProcessSafetyCen—terSymposium,Texas:CollegeStation,1999:1—15收稿日期:2007—07—23 Comparisionofmethodsandinstrumentsfortestingthermalstabilityofreactivematerials.Ji aoAihong,FuZhimin(1.FirstTeamofGraduateStudents.ChinesePeopleSArmedPoliceForce sAcademy,Langfang,065000;2.DepartmentofFireProtectionEngineering.ChinesePeople 'sArmedPoliceForcesAcademy,Langfang,065OOO) Thermalstabilityofreactivematerials(TSRM)iSoneofthemostimportantqualitiesofhazar douschemicalsintheirproduction,storage,transportationandapplication.Thispaperintroducest hepriniciplesfortestingTSRManddescribestheconstructions,workingprinciples,thermalse nsitivitiesand pressureandtemperaturerangesofthethermalanalysisinstrumentsandthetypicaldatathatca nbeobtained.Theperformances,operationalconditions,applicationfieldsandmeritsandshortc omingsofvariousthermalanalysisinstrumentsarecompared.。
附件精细化工反应安全风险评估导则(试行)2017年一月1 范围本导则给出了精细化工反应安全风险的评估方法、评估流程、评估标准指南,并给出了反应安全风险评估示例。
本导则适用于精细化工反应安全风险的评估。
精细化工生产的主要安全风险来自工艺反应的热风险。
开展反应安全风险评估,就是对反应的热风险进行评估。
2 术语和定义2.1 失控反应最大反应速率到达时间TMR ad失控反应体系的最坏情形为绝热条件。
在绝热条件下,失控反应到达最大反应速率所需要的时间,称为失控反应最大反应速率到达时间,可以通俗地理解为致爆时间。
TMR ad是温度的函数,是一个时间衡量尺度,用于评估失控反应最坏情形发生的可能性,是人为控制最坏情形发生所拥有的时间长短。
2.2 绝热温升ΔT ad在冷却失效等失控条件下,体系不能进行能量交换,放热反应放出的热量,全部用来升高反应体系的温度,是反应失控可能达到的最坏情形。
对于失控体系,反应物完全转化时所放出的热量导致物料温度的升高,称为绝热温升。
绝热温升与反应的放热量成正比,对于放热反应来说,反应的放热量越大,绝热温升越高,导致的后果越严重。
绝热温升是反应安全风险评估的重要参数,是评估体系失控的极限情况,可以评估失控体系可能导致的严重程度。
2.3 工艺温度T p目标工艺操作温度,也是反应过程中冷却失效时的初始温度。
冷却失效时,如果反应体系同时存在物料最大量累积和物料具有最差稳定性的情况,在考虑控制措施和解决方案时,必须充分考虑反应过程中冷却失效时的初始温度,安全地确定工艺操作温度。
2.4 技术最高温度MTT技术最高温度可以按照常压体系和密闭体系两种方式考虑。
对于常压反应体系来说,技术最高温度为反应体系溶剂或混合物料的沸点;对于密封体系而言,技术最高温度为反应容器最大允许压力时所对应的温度。
2.5 失控体系能达到的最高温度MTSR当放热化学反应处于冷却失效、热交换失控的情况下,由于反应体系存在热量累积,整个体系在一个近似绝热的情况下发生温度升高。
精细化工反应热风险评估导则精细化工反应热风险评估导则(Graduate Textbook on Risk Analysis and Control of Chemical reactions)涵盖了精细化工反应过程中的潜在危险、热风险评估和控制方法等方面的内容。
以下是该导则中的一些关键内容:1. 反应热风险评估的定义:反应热风险评估是指识别和分析精细化工反应过程中产生的热量、热稳定性和热动力学参数,评估反应热稳定性,并确定可能的危害和风险。
2. 热风险评估的方法:热风险评估可以采用多种方法。
这些方法包括:(1)热动力学分析:通过对反应物和生成物的热力学参数进行分析,评估反应的热力学稳定性,预测可能的热量排泄和热传递途径。
(2)热稳定性分析:对反应物和生成物在高温下的稳定性进行分析,评估反应的容忍温度范围和热稳定性。
(3)热动力学模拟:采用数值模拟方法,模拟反应过程中的热量排泄和热传递过程,评估反应的热稳定性。
(4)可视化分析:通过可视化方法,对反应过程进行热力学分析和模拟,以便更好地理解反应热稳定性。
3. 热风险评估结果的评估:根据热风险评估的结果,可以对可能的危害和风险进行评估。
这些评估结果包括:(1)可能的危害:指在反应过程中可能导致火灾、爆炸、中毒等危险事件的后果。
(2)风险等级:根据热风险评估的结果,将反应的热稳定性风险等级划分为高、中、低三个等级。
(3)应对措施:针对可能的危害和风险,提出相应的应对措施,包括火灾预防措施、安全措施、中毒应急措施等。
4. 热风险评估的控制:热风险评估的结果可以提供有关反应热稳定性的信息,为精细化工反应过程的热控制提供参考。
热控制的方法包括:(1)降低反应温度:通过降低反应温度,降低反应物的热稳定性,从而降低反应的热风险。
(2)冷却系统:通过冷却系统,降低反应物的温度,从而降低反应的热风险。
(3)热力学调节:通过采用适当的热力学参数,调整反应物的热力学性质,从而控制反应的热风险。
纤维原料的热稳定与耐高温性纤维原料的热稳定性和耐高温性是衡量其在高温环境下稳定性的重要指标,这对于纤维的应用领域具有重要意义本文将详细讨论纤维原料的热稳定性和耐高温性的概念、影响因素以及提高纤维热稳定性和耐高温性的方法1. 纤维原料的热稳定性纤维原料的热稳定性是指在高温条件下,纤维保持其结构和性能的能力热稳定性好的纤维,在高温环境下能够保持其原有的力学性能、化学稳定性和形态结构,从而使其在高温应用领域具有更好的性能表现2. 纤维原料的耐高温性纤维原料的耐高温性是指纤维在高温条件下抵抗热损伤的能力耐高温性好的纤维,在高温环境下能够抵抗热降解,保持其原有的性能,从而具有更好的高温应用性能3. 影响纤维原料热稳定性和耐高温性的因素纤维原料的热稳定性和耐高温性受到多种因素的影响,主要包括:(1)化学结构:纤维的化学结构决定了其热稳定性具有稳定化学结构的纤维,其热稳定性较好(2)分子结构:纤维的分子结构对其热稳定性有很大影响分子结构中含有的刚性结构单元和芳香性结构单元可以提高纤维的热稳定性(3)晶态结构:纤维的晶态结构对其热稳定性有很大影响晶态结构越完整,纤维的热稳定性越好(4)热处理工艺:热处理工艺对纤维的热稳定性有很大影响适当的热处理工艺可以提高纤维的热稳定性4. 提高纤维原料热稳定性和耐高温性的方法(1)优化化学结构:通过分子设计,引入稳定结构单元,提高纤维的热稳定性(2)调整分子结构:通过控制分子结构,增加刚性结构单元和芳香性结构单元,提高纤维的热稳定性(3)优化晶态结构:通过控制晶态结构,提高纤维的热稳定性(4)改进热处理工艺:通过适当的热处理工艺,提高纤维的热稳定性5. 结论纤维原料的热稳定性和耐高温性是衡量其在高温环境下稳定性的重要指标通过优化化学结构、调整分子结构、优化晶态结构和改进热处理工艺等方法,可以提高纤维的热稳定性和耐高温性这对于纤维在高温应用领域的发展具有重要意义本文仅提供文本格式的输出,如需其他格式(如Word、PDF等),请使用相应的软件进行转换纤维原料的热稳定性和耐高温性是衡量其在高温环境下稳定性的重要指标,这对于纤维的应用领域具有重要意义本文将详细讨论纤维原料的热稳定性和耐高温性的概念、影响因素以及提高纤维热稳定性和耐高温性的方法1. 纤维原料的热稳定性纤维原料的热稳定性是指在高温条件下,纤维保持其结构和性能的能力热稳定性好的纤维,在高温环境下能够保持其原有的力学性能、化学稳定性和形态结构,从而使其在高温应用领域具有更好的性能表现2. 纤维原料的耐高温性纤维原料的耐高温性是指纤维在高温条件下抵抗热损伤的能力耐高温性好的纤维,在高温环境下能够抵抗热降解,保持其原有的性能,从而具有更好的高温应用性能3. 影响纤维原料热稳定性和耐高温性的因素纤维原料的热稳定性和耐高温性受到多种因素的影响,主要包括:(1)分子结构:纤维的分子结构对其热稳定性有很大影响分子结构中含有的刚性结构单元和芳香性结构单元可以提高纤维的热稳定性(2)化学结构:纤维的化学结构决定了其热稳定性具有稳定化学结构的纤维,其热稳定性较好(3)晶态结构:纤维的晶态结构对其热稳定性有很大影响晶态结构越完整,纤维的热稳定性越好(4)热处理工艺:热处理工艺对纤维的热稳定性有很大影响适当的热处理工艺可以提高纤维的热稳定性4. 提高纤维原料热稳定性和耐高温性的方法(1)优化化学结构:通过分子设计,引入稳定结构单元,提高纤维的热稳定性(2)调整分子结构:通过控制分子结构,增加刚性结构单元和芳香性结构单元,提高纤维的热稳定性(3)优化晶态结构:通过控制晶态结构,提高纤维的热稳定性(4)改进热处理工艺:通过适当的热处理工艺,提高纤维的热稳定性5. 结论纤维原料的热稳定性和耐高温性是衡量其在高温环境下稳定性的重要指标通过优化化学结构、调整分子结构、优化晶态结构和改进热处理工艺等方法,可以提高纤维的热稳定性和耐高温性这对于纤维在高温应用领域的发展具有重要意义本文仅提供文本格式的输出,如需其他格式(如Word、PDF等),请使用相应的软件进行转换应用场合高温过滤材料纤维原料的热稳定性和耐高温性使其在高温度环境下能够保持稳定的过滤性能,广泛应用于高温工业排放、汽车尾气处理、航空航天等领域在这些应用场合中,耐高温纤维能够承受高温气流中的化学腐蚀和磨损,提供长期稳定的过滤效果高温防护服在高温环境下工作的人员需要穿着能够抵御高温的防护服耐高温纤维制成的服装可以有效地隔绝热源,保护人员的皮肤免受高温伤害这种防护服在消防员、炉前工人、火箭发动机测试人员等职业中有着广泛的应用高温结构材料耐高温纤维由于其优异的热稳定性,可以用于制造高温结构材料,如航空航天领域的飞机蒙皮、发动机部件等这些材料能够在极端温度下保持强度和刚性,确保飞行安全和性能稳定高温传感器高温传感器需要材料能够在高温环境下保持导电性和稳定性耐高温纤维可以作为传感器的基底材料,用于测量高温环境下的物理参数,如温度、压力等高温粘合剂和涂层耐高温纤维可以用于制造高温粘合剂和涂层,这些材料在高温环境下能够保持粘接性能和涂层效果,广泛应用于航空航天、汽车制造、高温设备维修等领域注意事项选择合适的纤维原料在应用耐高温纤维时,需要根据具体的应用场合和工作环境选择合适的纤维原料不同的纤维具有不同的热稳定性和耐高温性能,选择合适的纤维能够更好地满足实际需求控制纤维结构和质量纤维的结构和质量对其热稳定性和耐高温性有重要影响在生产过程中,需要严格控制纤维的结构和质量,确保纤维能够在高温环境下保持稳定的性能优化加工工艺耐高温纤维的加工工艺对其性能有重要影响在制造高温应用材料时,需要根据纤维的特性和应用要求优化加工工艺,以提高材料的综合性能考虑成本和可持续性在应用耐高温纤维时,需要综合考虑成本和可持续性虽然耐高温纤维具有优异的性能,但其生产和加工成本较高因此,在设计和制造高温应用材料时,需要在性能和成本之间做出平衡,同时考虑材料的可持续性安全性和环境保护在应用耐高温纤维时,需要重视安全性和环境保护高温应用材料可能涉及到高温、高压等危险环境,需要确保材料的安全性能,防止事故发生同时,耐高温纤维的生产和加工过程可能对环境产生影响,需要采取措施减少污染,实现可持续发展耐高温纤维在高温应用场合具有广泛的应用前景,但在应用过程中需要综合考虑纤维的选择、结构和质量控制、加工工艺优化、成本和可持续性以及安全性和环境保护等因素通过合理的设计和制造,可以充分发挥耐高温纤维的优异性能,实现高温应用领域的技术创新和产业发展。
附件精细化工反应安全风险评估导则(试行)2017年一月1 范围本导则给出了精细化工反应安全风险的评估方法、评估流程、评估标准指南,并给出了反应安全风险评估示例。
本导则适用于精细化工反应安全风险的评估。
精细化工生产的主要安全风险来自工艺反应的热风险。
开展反应安全风险评估,就是对反应的热风险进行评估。
2 术语和定义2.1 失控反应最大反应速率到达时间TMR ad失控反应体系的最坏情形为绝热条件。
在绝热条件下,失控反应到达最大反应速率所需要的时间,称为失控反应最大反应速率到达时间,可以通俗地理解为致爆时间。
TMR ad是温度的函数,是一个时间衡量尺度,用于评估失控反应最坏情形发生的可能性,是人为控制最坏情形发生所拥有的时间长短。
2.2 绝热温升ΔT ad在冷却失效等失控条件下,体系不能进行能量交换,放热反应放出的热量,全部用来升高反应体系的温度,是反应失控可能达到的最坏情形。
对于失控体系,反应物完全转化时所放出的热量导致物料温度的升高,称为绝热温升。
绝热温升与反应的放热量成正比,对于放热反应来说,反应的放热量越大,绝热温升越高,导致的后果越严重。
绝热温升是反应安全风险评估的重要参数,是评估体系失控的极限情况,可以评估失控体系可能导致的严重程度。
2.3 工艺温度T p目标工艺操作温度,也是反应过程中冷却失效时的初始温度。
冷却失效时,如果反应体系同时存在物料最大量累积和物料具有最差稳定性的情况,在考虑控制措施和解决方案时,必须充分考虑反应过程中冷却失效时的初始温度,安全地确定工艺操作温度。
2.4 技术最高温度MTT技术最高温度可以按照常压体系和密闭体系两种方式考虑。
对于常压反应体系来说,技术最高温度为反应体系溶剂或混合物料的沸点;对于密封体系而言,技术最高温度为反应容器最大允许压力时所对应的温度。
2.5 失控体系能达到的最高温度MTSR当放热化学反应处于冷却失效、热交换失控的情况下,由于反应体系存在热量累积,整个体系在一个近似绝热的情况下发生温度升高。
国家安全监管总局关于加强精细化工反应安全风险评估工作的指导意见安监总管三(2017) 1号各省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团安全生产监督管理局,有关中央企业:为加强精细化工企业(以下简称企业)安全生产管理,进一步落实企业安全生产主体责任,强化安全风险辨识和管控,提升本质安全水平,提高企业安全生产保障能力,有效防范事故,现就加强精细化工反应安全风险评估工作提出如下指导意见:一、充分认识开展精细化工反应安全风险评估的意义精细化工生产中反应失控是发生事故的重要原因,开展精细化工反应安全风险评估、确定风险等级并采取有效管控措施,对于保障企业安全生产意义重大。
开展反应安全风险评估也是企业获取安全生产信息,实施化工过程安全管理的基础工作,加强企业安全生产管理的必然要求。
当前精细化工生产多以间歇和半间歇操作为主,工艺复杂多变,自动化控制水平低,现场操作人员多,部分企业对反应安全风险认识不足,对工艺控制要点不掌握或认识不科学,容易因反应失控导致火灾、爆炸、中毒事故,造成群死群伤。
通过开展精细化工反应安全风险评估,确定反应工艺危险度,以此改进安全设施设计,完善风险控制措施,能提升企业本质安全水平,有效防范事故发生。
二、准确把握精细化工反应安全风险评估范围和内容(一)企业中涉及重点监管危险化工工艺和金属有机物合成反应(包括格氏反应)的间歇和半间歇反应,有以下情形之一的,要开展反应安全风险评估:L国内首次使用的新工艺、新配方投入工业化生产的以及国外首次引进的新工艺且未进行过反应安全风险评估的;2.现有的工艺路线、工艺参数或装置能力发生变更,且没有反应安全风险评估报告的;3.因反应工艺问题,发生过生产安全事故的。
(二)精细化工生产的主要安全风险来自于工艺反应的热风险。
开展精细化工反应安全风险评估,要根据《精细化工反应安全风险评估导则(试行)》(见附件)的要求,对反应中涉及的原料、中间物料、产品等化学品进行热稳定测试, 对化学反应过程开展热力学和动力学分析。
纺织品的热稳定性研究与应用在我们的日常生活中,纺织品无处不在,从我们身上穿着的衣物到家居装饰中的窗帘、床上用品,再到工业领域中的各种功能性织物。
然而,你是否曾想过,这些纺织品在面对温度变化时的表现如何?这就涉及到纺织品的热稳定性这一重要特性。
热稳定性,简单来说,就是指材料在受热情况下保持其原有性能和结构的能力。
对于纺织品而言,热稳定性的优劣直接影响着其使用效果、寿命以及安全性。
首先,让我们来了解一下为什么要研究纺织品的热稳定性。
在许多应用场景中,纺织品会不可避免地接触到高温环境。
比如,在服装领域,夏季的高温天气、熨烫衣物时的高温蒸汽;在家居用品中,靠近火源的窗帘、长时间暴露在阳光下的户外坐垫;在工业生产中,某些特殊的防护服装需要在高温环境下工作。
如果纺织品的热稳定性不佳,可能会出现缩水、变形、褪色甚至燃烧等问题,不仅影响美观和使用,还可能带来安全隐患。
那么,影响纺织品热稳定性的因素有哪些呢?纤维的种类是一个关键因素。
不同的纤维具有不同的热性能。
天然纤维如棉、麻、丝、毛,在热稳定性方面各有特点。
棉纤维在高温下容易发黄、变脆;麻纤维相对耐高温,但也会在一定温度下发生性能改变;丝纤维较为娇贵,对高温较为敏感,容易受损;毛纤维则具有一定的耐热性,但过度受热仍会出现收缩和变形。
化学纤维的热稳定性则因其合成材料和工艺的不同而有所差异。
例如,聚酯纤维具有较好的热稳定性,能够承受较高的温度;而锦纶在高温下则容易变形。
纺织工艺也会对纺织品的热稳定性产生影响。
纺纱、织造、染色、整理等过程中的工艺参数,如温度、压力、时间等,都会改变纺织品的内部结构和性能,从而影响其热稳定性。
此外,染整过程中使用的化学助剂也可能对热稳定性造成影响。
一些助剂可能会在高温下分解,从而影响纺织品的性能。
为了研究纺织品的热稳定性,科学家们采用了一系列的方法和技术。
常见的有热重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)、热机械分析(TMA)等。
这些方法可以帮助我们了解纺织品在受热过程中的重量变化、热量吸收或释放以及尺寸变化等情况,从而评估其热稳定性。
如何进行化学物质的稳定性评估化学物质的稳定性评估是确保其在特定条件下不会发生不可逆变化的重要步骤。
这对于生产和使用化学物质的行业至关重要,因为不稳定的化学物质可能会引发事故或健康风险。
本文将介绍一些常用的方法和标准,以及如何进行化学物质的稳定性评估。
一、理论基础进行化学物质的稳定性评估前,需要了解一些理论基础知识。
首先是了解化学反应动力学。
化学反应速率受到温度、压力、浓度和催化剂等因素的影响。
根据Arrhenius方程,反应速率与温度呈指数关系。
因此,对于化学物质的稳定性评估,需要考虑不同温度下的反应速率。
此外,了解反应的放热与吸热特性也是必要的。
某些反应可能会释放大量的能量,导致温度升高,从而引发更激烈的反应。
这被称为放热反应。
而吸热反应则会吸收周围能量,导致温度降低,从而降低反应速率。
因此,在评估化学物质的稳定性时,需要考虑热效应对反应速率的影响。
二、实验方法进行化学物质的稳定性评估通常需要进行实验。
以下是一些常用的实验方法:1. 筛选实验:通过制备不同条件下的试样并进行加热、震荡或长时间保存,观察其颜色、相态和化学变化,从而初步判断其稳定性。
这种方法通常适用于初步筛选大量样品。
2. 热分析:热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)是常用的热分析方法。
TGA可以测量样品随温度变化的质量损失,从而判断其热分解温度。
而DSC可以测量样品的热容和热焓变化,揭示反应的热效应特征。
3. 爆炸实验:对于可能发生爆炸的化学物质,需要进行专门的爆炸实验。
这通常涉及到对样品的撞击、摩擦或热源的引发,以观察其爆炸特性。
4. 化学分析:通过对化学物质的组成和结构进行分析,可以判断其稳定性。
例如,一些含有易受氧化的基团的化合物,很可能在储存或操作过程中发生自燃或爆炸。
三、国际标准和法规化学物质的稳定性评估需要遵循一系列国际标准和法规。
例如,欧洲化学品注册、评估、授权和限制法(REACH)是欧洲化学品法规的核心,要求化学品制造商在市场上销售之前对化学物质进行稳定性评估和风险评估。
高分子材料的热性能与稳定性研究引言:高分子材料作为一类重要的工程材料,在日常生活和工业生产中得到了广泛的应用。
然而,由于其分子结构的特殊性质,高分子材料在长期使用过程中可能会面临热性能和稳定性的问题。
因此,研究高分子材料的热性能和稳定性,对于材料的开发和改进具有重要意义。
热性能的研究:高分子材料的热性能研究是指材料在高温环境下的性能表现。
高分子材料在高温下可能会发生熔解、分解、失去原有的力学性能等问题。
因此,研究高分子材料的热性能,既可以从材料结构的角度出发,也可以从加工工艺的角度研究。
通过合理的材料配方和加工工艺,可以提高高分子材料的耐高温性能,从而延长其使用寿命。
一种常用的方法是添加热稳定剂来提高高分子材料的热稳定性。
热稳定剂是一种能够抑制分子链断裂、分解等反应的物质。
通过在高分子材料中添加热稳定剂,可以提高材料的耐高温性能,从而减缓分子链的断裂速度、延缓材料的降解过程。
稳定性的研究:高分子材料的稳定性研究是指材料在长期使用和存放过程中的性能表现。
高分子材料可能会受到环境因素(如温度、湿度、光照等)的影响而发生老化、破裂等问题。
因此,研究高分子材料的稳定性,既可以从材料本身的性质入手,也可以从环境因素的角度进行探究。
一种常见的研究方法是通过人工加速老化试验来评估材料的稳定性。
在加速老化试验中,高分子材料会被暴露在高温、高湿度等恶劣环境中一定时间,以模拟材料长期使用的情况。
通过对试验后材料性能的测试和分析,可以评估材料的稳定性和衰老速度,并为材料的改进提供参考。
结论:高分子材料的热性能和稳定性研究是材料科学领域的重要课题,对于材料应用的安全性和可持续发展具有重要意义。
通过合理的材料配方和加工工艺、添加热稳定剂以及加速老化试验等方法,可以提高高分子材料的耐温性能和稳定性,从而提高材料的使用寿命。
在未来的研究中,还可以进一步探讨高分子材料的热性能和稳定性与材料结构、加工工艺、环境因素之间的关系,为高分子材料的改进和应用提供更深入的指导。
附件精细化工反应安全风险评估导则(试行)2017年一月1 范围本导则给出了精细化工反应安全风险的评估方法、评估流程、评估标准指南,并给出了反应安全风险评估示例。
本导则适用于精细化工反应安全风险的评估。
精细化工生产的主要安全风险来自工艺反应的热风险。
开展反应安全风险评估,就是对反应的热风险进行评估。
2 术语和定义2.1 失控反应最大反应速率到达时间TMR ad失控反应体系的最坏情形为绝热条件。
在绝热条件下,失控反应到达最大反应速率所需要的时间,称为失控反应最大反应速率到达时间,可以通俗地理解为致爆时间。
TMR ad是温度的函数,是一个时间衡量尺度,用于评估失控反应最坏情形发生的可能性,是人为控制最坏情形发生所拥有的时间长短。
2.2 绝热温升ΔT ad在冷却失效等失控条件下,体系不能进行能量交换,放热反应放出的热量,全部用来升高反应体系的温度,是反应失控可能达到的最坏情形。
对于失控体系,反应物完全转化时所放出的热量导致物料温度的升高,称为绝热温升。
绝热温升与反应的放热量成正比,对于放热反应来说,反应的放热量越大,绝热温升越高,导致的后果越严重。
绝热温升是反应安全风险评估的重要参数,是评估体系失控的极限情况,可以评估失控体系可能导致的严重程度。
2.3 工艺温度T p目标工艺操作温度,也是反应过程中冷却失效时的初始温度。
冷却失效时,如果反应体系同时存在物料最大量累积和物料具有最差稳定性的情况,在考虑控制措施和解决方案时,必须充分考虑反应过程中冷却失效时的初始温度,安全地确定工艺操作温度。
2.4 技术最高温度MTT技术最高温度可以按照常压体系和密闭体系两种方式考虑。
对于常压反应体系来说,技术最高温度为反应体系溶剂或混合物料的沸点;对于密封体系而言,技术最高温度为反应容器最大允许压力时所对应的温度。
2.5 失控体系能达到的最高温度MTSR当放热化学反应处于冷却失效、热交换失控的情况下,由于反应体系存在热量累积,整个体系在一个近似绝热的情况下发生温度升高。
精细化工安全
物料热稳定性分析方法及常见问题解析
精细化工反应安全风险评估方法、流程和标准均基于对工艺本身风险的测试和分析,因此,通过测试设备和数据分析手段精准还原生产过程中的工艺实际风险成为整个评估的关键。
评估方法主要有物料热稳定性风险评估、目标反应安全风险发生可能性和导致的严重程度评估、目标反应工艺危险度评估3种。
这3种方法主要涉及到目标反应量热,以及反应原料、中间体、反应后料液热稳定性分析。
物料热稳定性分析
物料热稳定性风险评估需获取的主要数据包括:
物料热分解起始分解温度、分解热和TD24。
通常采取筛选与绝热表征结合的方式进行,以达到经济高效的目的。
通常采用差示扫描量热仪DSC、快速筛选量热仪、C80等量热工具对所需评估的物料进行热风险初步筛查。
此类筛选工具通常所用样品量不多,一般在毫克、克级别。
DSC是一款快捷方便且功能强大的筛选工具,如图1所示为DSC系列。
图1:DSC 3系列
DSC一般采用理想热流原理,即产热完全散失到环境中,如公式1所示。
测试过程中需配备参比样,对于物料热稳定性筛选一般采用动态线性扫描模式。
测试过程中炉腔、参比、样品的温度变化曲线如图2。
图2:DSC动态升温过程中三个温度变化(Tc为DSC炉腔温度,Tr为参比温度,Ts为样品温度)。
精细化工企业选用DSC初衷是研究晶型、测比热容等物性数据。
采用DSC进行热稳定性筛选会遇到哪些问题?
常见问题答疑
1、热稳定性筛选测试可选用开口型坩埚(如:铝坩埚)吗?
热稳定性筛选应选用耐压密闭坩埚。
因为物料高温分解会产生小分子,造成体系气相压力显著上升,因而必须选用密闭耐高压坩埚。
这类坩埚有以下优点:
•避免由于挥发物挥发或形成气体而导致吸热效应,这类假象可能掩盖同温度段的放热行为,从而导致错误判断(图3);
•避免物料测试过程中损失,以保证完整辨识物料热行为(测试温度区间内);
•避免因压力效应导致坩埚破裂飞溅,造成设备损坏和人员受伤。
图3:同一样品选用开口铝坩埚和闭口高压坩埚DSC测试图谱
2、DSC测试可选择哪些材质密闭坩埚?
DSC一般采用体积为25ul或40ul坩埚,装样量在1-10mg 范围内。
如过氧化物、芳香烃类易受金属催化作用,在此类坩埚中,如存在催化效应,则催化效应会被放大,因为坩埚内物料接触面积比工业级别搅拌釜大2-3个数量级,如图 4所示。
因此选择坩埚时,需对所测物料进行兼容性评估。
图4:同一样品采用不同材质密闭坩埚DSC测试谱图
3、DSC样品准备需注意哪些问题?
DSC作为一种快筛工具被广泛用于热稳定性分析中,但有时会发现样品测试重现性不好。
此时应考虑两个问题:样品有无代表性?测试环境是否一致?
由于DSC坩埚体积较小,装样量在10mg以内,这可能导致无法准备具有代表性的样品,尤其针对非均相、多组分混合物,如悬浊液。
此时采取以下几种方法:
•使用超声分散,然后快速取样至坩埚内。
•将不同相态分开,然后依据相应质量比进行取样至坩埚内混合。
•对反应中已分离相态进行分析。
有时需分析物料对水分或氧气敏感程度,如图 5所示。
应考虑实际生产气氛和可能导致保护气氛失效可能性,如精馏体系破真空的可能性,此时应结合工艺危害分析进行评估,因此样品制备环境需考虑。
图5:密闭坩埚内不同气氛(空气、氩气)对物料热稳定性影响(DSC谱图)。
4、DSC测试谱图显示物料分解放热量很低或基本无放热,此时是否需要考虑物料热失控分解风险?
DSC仅能获取物料分解的能量数据,不能获取压力信息,因此DSC测试显示的微放热或无放热体系,应进一步采用其他类型快筛量热工具进行识别,如(图 6)、C80等。
通过DSC或C80等热稳定性筛选方式得到的物料起始分解温度或扣除安全余量的TD24是否能直接用于定义使用物料的最大安全操作温度呢?
物料起始分解放热温度与量热设备检测灵敏度有关(如表 1所示),它是扣除噪音后偏离检出基线的起始温度。
因不同,可能导致到达最大温升速率所对应的时间TMR不同。
因此,采用哪个去定义TMR则显得尤为关键。
表1:不同量热设备典型温度检测范围和检测灵敏度。
失控反应体系的最坏情形为绝热条件,典型的精细化工生产(间歇、半间歇模式)状态为准绝热,一般可由绝热量热测试直接得到,或采取合适的动力学模型进行计算得到。
绝热量热仪原理主要为避免热损失到环境中,产生的热量完全用于加热反应体系,热平衡如公式2所示。
一般采用以下两种方式保证qex为零:
•被动式绝热,采用热绝缘材料。
•主动式绝热,采用温度补偿,保证无温度梯度差。
5、采用绝热加速度量热仪(ARC)进行绝热条件物料热稳定性分析,ARC样品池装样量多少合适?
绝热量热设备理论上应能完整得到真正绝热条件下热失控曲线,但由于样品接触绝热量热样品池,因而会有部分能量传递到池壁上,即样品池也会有热容。
为定量传递给容器多少能量而定义热惯量phi,见公式3。
当phi=1为完全绝热环境,一般生产搅拌反应釜phi在1.08-1.1。
为能直接获取绝热条件下放热曲线,ARC装样量应越多越好,但需注意在测试温度范围内反应器不能因压力过高而炸裂。
所以ARC测试前,可采用C80等设备测试物料分解产压情况。
如图8所示,当ARC样品池装样量过少,可能导致错过高温段放热峰或出现多个放热峰情况。
图8:不同phi值下热失控曲线。
6、ARC样品池类型如何选择?
为适应不同的测试物料,绝热量热设备设计多种材质样品池,如316不锈钢、钛合金、哈氏合金、玻璃等材质。
在选择样品池时需满足以下要求:
•所测物料与样品池材质兼容:
•对多组分混合物,应核实各组分与样品池材质兼容性,如图 9。
可通过文献查阅或试验,建立常见物料兼容性表。
图9:羟胺盐酸盐在ARC哈氏合金测试池放热曲线。
•能耐测试温度范围内物料最大压力:不同材质样品池在高温段,其屈服拉伸强度会有明显变化,如图10所示,高温段钛合金明显变脆,则对于产气多或压力高的物料体系,应选择哈氏
合金、316不锈钢等材质的样品池。
图10:不同材质ARC测试池屈服强度与温度变化曲线。
•测试体系phi值尽可能低:因不同样品池自身质量不同,在符合以上两个要求后,应尽可能选用质量小的样品池。
7、ARC曲线上如何获取TD24?
现有ARC设备均配备动力学处理软件,可从测试谱图上获得TMRad与1/T关系,然后进行零级动力学模拟,以获得TD24和不同温度对应的TMRad。
注意:零级动力学模拟时忽略了物料浓度消耗的影响,仅考虑温度指数性作用,为较保守评估方式。
但ARC测试曲线上会经常出现目标反应后料液未反应完物料
继续反应放热,如此时用此段放热进行反应后料液TD24模拟,则可能导致工艺危险度等级过高,甚至到4、5级;此时需核实以下几点:
•测试物料是否为实际生产后料液,或RC1反应后料液(与实际生产组分一致)。
•目标反应冷却失效/其他失效情况下,反应体系所能达到的最大合成温度MTSR与二次分解放热起始温度对比。
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