对六甲基磷酰三胺合成工艺热风险评价方法的研究

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在化工生产过程中,二次反应会使反应器内的物质在短时间内生成大量的热。如果这些热量无法通过介质交换出去,轻则使反应容器损坏,重则造成人员伤亡。因此,如何评估由冷凝器失效或温差扰动引起二次反应的风险大小,并在评估的基础上安置相应的安防设备或采取安全措施;是否可以在道化学评价方法中引入热风险概念,并对道化学评价方法做适当修改,使其可以对热风险进行评估;热风险评价方法所评估的热风险与修改后道化学评价方法评估热风险间有怎样的联系已成为很值得研究的问题。本文以六甲基磷酰三胺合成工艺为研究对象,对比各量热仪,选取DSC差示量热仪分析合成工艺的产物,得出放热速率q、反应波峰峰值、单位质量的反应焓Hr。在热力学理论的基础上,选取基团贡献法、Van’s Hoff放热速率外推法对一些所用到的物理参数进行拟合、计算,得出活化能E、比热容CP。为计算热风险的可能性与严重度,在热风险评价方法中,使用最大反应失效时间表述热风险的可能性,绝热温升值表述热风险的严重度,给出风险的阈值范围,阐述这两因素作为热风险的合理性。在道化学评价方法中引入热风险概念,提出用道化学评价方法中燃烧爆炸指数值、物料最大释放量作为热风险的可能性与严重度,进行热风险评估,阐述这两因素能够描述热风险的合理性。为进一步研究热风险,选取修改后道化学评价方法、热风险评价方法,通过风险矩阵以及Board序数值进行对比,研究两种评价方法间的联系。通过对六甲基磷酰三胺合成工艺进行热风险评估,认为选取的六甲基磷酰三胺合成工艺具有一定的风险,风险的可能性中等,风险的严重度较低,因此需要安装一些安全设备,采取一定的安全措施。通过热力学理论的阐述以及两种评价方法结果的对比,修改后的道化学评价方法可以对合成工艺的热风险进行评价。研究还表明,物质系数MF与最大反应失效时间TMRad虽然计算方法、定义不同,但通过评价结果比较可知:物质系数MF值是表征物质反应的本质特性值,里面涉及物质参与化学反应的活跃性;最大反应失效时间是反映热爆炸形成的时间值,这两种因素间在描述热风险上具有相关一致性。
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