雙氧水分解反應(yīng)熱危險(xiǎn)性分析.pdf

1、雙氧水是常見的化工原料之一，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，如過(guò)氧丙酸的制備、醫(yī)用消毒劑以及漂白劑的生產(chǎn)。雙氧水是一種熱不穩(wěn)定的物質(zhì)，在較低的環(huán)境溫度下就能發(fā)生分解，產(chǎn)生大量的熱量并釋放出相當(dāng)量的氧氣。雙氧水的濃度和溫度越高，其分解反應(yīng)就愈劇烈。雙氧水分解產(chǎn)生的氧氣由于反應(yīng)溫度的升高而急速膨脹，產(chǎn)生的高溫高壓會(huì)導(dǎo)致容器破裂甚至爆炸事故。分解產(chǎn)生的氧氣若與可燃?xì)怏w或蒸汽混合，形成可燃性混合物，遇明火或高熱，就可能發(fā)生燃燒或爆炸事故。因此，研究雙

2、氧水熱分解反應(yīng)對(duì)防止其發(fā)生危險(xiǎn)事故意義重大。針對(duì)上述狀況，本文開展的工作以及所得結(jié)論總結(jié)如下:
　　(1)基于C600的量熱實(shí)驗(yàn)研究
　　利用C600量熱儀，在室溫至300℃的溫度范圍內(nèi)，對(duì)4種濃度的純雙氧水進(jìn)行多個(gè)升溫速率的熱掃描試驗(yàn)，最終得到熱流曲線。分析熱流曲線，得到評(píng)估雙氧水熱分解反應(yīng)危險(xiǎn)性的初步參數(shù)，如初始放熱溫度(T0)、最大放熱溫度(Tp)和分解反應(yīng)熱(ΔH)等。在上述結(jié)論的基礎(chǔ)上，使用Advanced Kin

3、etics and Technology Solution（簡(jiǎn)稱AKTS）軟件處理數(shù)據(jù)得:最大反應(yīng)速率到達(dá)時(shí)間(TMRad)，絕熱溫升（ΔTad），自加速分解溫度(SADT)等熱危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)參數(shù)。動(dòng)力學(xué)研究表明雙氧水分解反應(yīng)過(guò)程近似符合1級(jí)反應(yīng)模型。使用C600量熱儀分別研究了pH值和Fe3+的含量對(duì)雙氧水分解反應(yīng)的影響，結(jié)果表明:在酸性范圍內(nèi)，雙氧水的穩(wěn)定性隨著pH值的增加先升后降，當(dāng)pH為4附近時(shí)最佳，在堿性范圍內(nèi)，其穩(wěn)定性先急速下降

4、后微小上升，當(dāng)pH為9附近時(shí)最差。無(wú)Fe3+的雙氧水在一定溫度下的TMRad近似等于含10ppm Fe3+的雙氧水在低5℃條件下的TMRad，近似等于含30ppm鐵離子的雙氧水在低15℃條件下的TMRad。由此可得出一個(gè)結(jié)論:當(dāng)雙氧水中鐵離子含量低于30ppm時(shí)，鐵離子濃度每增加10 ppm，穩(wěn)定性降低5℃。
　　(2)放大的量熱實(shí)驗(yàn)研究
　　采用試驗(yàn)量放大的絕熱量熱裝置VSP2（一般測(cè)試量為幾十克）對(duì)中等濃度(40％、50

5、％)的雙氧水分解反應(yīng)進(jìn)行量熱實(shí)驗(yàn)，同時(shí)，利用泄放小試實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置（一般測(cè)試量為千克級(jí)）對(duì)低濃度(10％、15％)雙氧水分解反應(yīng)進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:50g的50％H2O2基于VSP2的初步危險(xiǎn)性參數(shù)與0.3g左右70％H2O2基于C600的量熱測(cè)試結(jié)果相似，與泄放小試實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置對(duì)2.8kg的15％H2O2的測(cè)試結(jié)果顯示的危險(xiǎn)性一致，相關(guān)熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)的參數(shù)都十分接近。
　　泄放小試實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)10％和15％雙氧水的測(cè)試結(jié)果表明:

6、試驗(yàn)量為2.8kg的低濃度雙氧水，其初始放熱溫度都約41℃，分解反應(yīng)過(guò)程中10％和15％H2O2的最大溫升速率分別是11.7℃/min、81.6℃/min，最大壓升速率分別為6.0MPa/min、12.97MPa/min。環(huán)境溫度每升高10℃，泄放小試實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)得的TMRad比同等條件下C600和VSP2測(cè)得的數(shù)值降幅大。環(huán)境溫度達(dá)40℃時(shí)，15％雙氧水的TMRad僅為0.37h，其分解過(guò)程非常劇烈。因此，不可忽略低濃度雙氧水在大量生產(chǎn)