半間歇均相反應失控風險評估方法的研究.pdf

1、近年來，國內外的化工安全事故層出不窮，化工安全問題受到了越來越多的關注，相關的研究也取得長足的進步；然而關于化學反應失控風險性評估理論以及相關實驗方法目前仍然有待進一步完善和優(yōu)化。本文主要針對化學反應失控風險評估中的幾個重要問題和參數，即危險化學反應的研究方法、絕熱條件下反應能夠達到的最高溫度（MTSR）、最大反應速率到達時間（TMRad），進行了系統(tǒng)的研究；提出了基于恒溫量熱法的自催化動力學表征方法，建立了確定 TMRad的新的計算方

2、法，確立了基于操作條件和反應動力學的半間歇均相反應失控判據。為失控反應風險性評估方法的完善，提供了理論基礎。
　　首先，基于恒溫量熱法，建立了自催化動力學表征方法。通過比較自催化模型和二級動力學模型對恒溫模式下實驗數據的擬合效果來判斷出反應的自催化特性以及獲到相應的動力學參數。實驗結果表明：自催化動力學模型對實驗結果的擬合效果要優(yōu)于二級動力學模型，同時通過自催化動力學模型計算得到的反應熱相比二級動力學模型更加接近實驗值，從而驗證了

3、反應的自催化特性以及本方法的有效性。
　　其次，在建立了等溫均相半間歇反應的無量綱數學模型基礎之上，通過數值模擬和實驗驗證的手段研究了累積度和MTSR隨模型參數的變化規(guī)律。數值計算結果表明隨著模型參數的不同，MTSR隨溫度的升高可能是單調增加，也可能會呈現出“S”形變化。提出了一個內含所有模型參數的半經驗判據，用于判斷MTSR隨溫度的變化規(guī)律，并通過丙酸酐和仲丁醇的酯化反應實驗驗證了上述判據的有效性。
　　此外，由于反應失控

4、發(fā)生或者反應機理復雜，利用ARC進行絕熱量熱實驗室常常無法測得反應放熱的終點。對于無放熱終點溫度的失控反應情形，本文提出了一種新的計算方法以確定體系的TMRad，并且該方法既適用于無放熱終點溫度的情形，也適用于有放熱終點溫度的情形。通過硝基化合物和二叔丁基過氧化物/甲苯混合液的絕熱量熱實驗驗證了這種方法的有效性。
　　最后，從均相半間歇反應數學模型的非線性分析出發(fā)，提出了一種新的反應失控判據-絕熱判據。通過數值模擬和實驗驗證了該判