脂肪醇和有机过氧化物的热危险性研究

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脂肪醇和有机过氧化物作为石油化工领域常用的危化品,具有燃爆危险性。它们对外部热源或者火源非常敏感尤其是过氧化二异丙苯(DCP)、二叔丁基过氧化物(DTBP)作为反应性物质,其性质极不稳定,一旦受热、振动或者污染,很容易分解,放出大量热量。同时有机过氧化物与某些物质混合接触(比如醇类、醚类、苯类等)可能发生更加剧烈的反应。为安全控制脂肪醇和有机过氧化物,规避它们的潜在危险,对它们进行热危险性及相容性研究是非常重要的课题。  衡量大部分有机物的热危险性指标主要包括闪点、爆炸极限、自燃点等。目前人们获取有机物的闪点、爆炸极限、自燃点最直接有效的方法是实验测定法。然而有机物数量巨大、实验所需人力物力耗费严重且存在安全问题。有机过氧化物作为特殊的有机物,具有高潜能和热分解特性,对其危险评价需要进行热分析实验,以确定起始放热温度、分解热、活化能(Ea)、最大温升速率到达时间(TMRad)和自加速分解温度(SADT)等描述有机过氧化物热稳定性和绝热失控危险性的热动力学参数。  基于上述思想,本课题进行了以下研究并取得了预期的研究成果。  (1)首次采用目前应用广泛的定量构效关系(QSPR)理论建立了基于多元线性回归法的最佳预测模型,用来预测脂肪醇类的闪点、爆炸极限,并得出影响脂肪醇闪点、爆炸极限的主要分子结构特征。根据构建的模型可预测任一种脂肪醇的闪点、爆炸极限。  (2)首先使用C600微量量热仪分别对DCP和DTBP进行多个升温速率的热分析实验,测定了它们的热稳定性参数;然后基于多重扫描实验数据,采用传统动力学法和等转化率法计算了DCP和DTBP的反应动力学参数;最后在此基础上对它们进行了热失控反应模拟和热安全性研究。研究测定了DCP和DTBP的起始放热温度、分解热,并首次采用等转化率法确定了它们的Ea、TMRad、SADT等热安全性参数,同时针对包装对SADT的影响进行了研究分析。  (3)首次采用C600微量量热仪分别对DCP、DTBP与乙醇、甲苯、乙醚、丙酮各混合物进行单个升温速率的热分析实验,首先测定了各混合物的热稳定性参数,以此初步判断它们的相容性;然后采用传统动力学方法计算了各混合物的反应动力学参数;最后提出以DCP和DTBP的起始放热温度为评价温度,将各混合物的反应速率常数分别与DCP、DTBP进行比较,从动力学角度确定了它们的相容性,同时从基团的反应活性角度对结果进行了分析。该结论明确了DCP、DTBP与乙醇、乙醚、甲苯、丙酮的相容性,对于完善现有文献和避免混储危险事故的发生具有重要作用。
其他文献
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