甲苯一段硝化反應(yīng)熱失控歷程研究.pdf

1、甲苯一段硝化是典型的芳烴硝化反應(yīng)之一，其產(chǎn)物應(yīng)用廣泛。但由于該反應(yīng)放熱量大，反應(yīng)機理復雜，所以通常被認為具有較大的熱失控風險。因此探索其熱失控歷程，正確評估該反應(yīng)工藝的熱失控風險非常重要。若能以此形成相應(yīng)的研究體系，則有助于促進化工行業(yè)的本質(zhì)安全化進程。
　　這里首先通過差示掃描量熱儀(DSC)、絕熱加速量熱儀(ARC)及反應(yīng)量熱儀(RCle)研究了甲苯一段硝化過程物料體系的熱穩(wěn)定性和反應(yīng)過程熱危險性，并采用風險矩陣法、危險度分級

2、以及擴展評估等方法對該反應(yīng)進行了熱失控危險性評估。
　　對于物料體系的研究結(jié)果表明:產(chǎn)物體系的熱穩(wěn)定性隨著混酸含量的增高而降低，且分解機理隨之變得復雜。其中，ARC測試表明在大量混酸條件下，MNT物料體系的起始分解溫度會提前到145.6℃，比純MNT提前了110℃左右;而最大溫升速率達到時間為24 h所對應(yīng)的引發(fā)溫度TD24由純MNT的256℃降低到115℃。因此，對反應(yīng)熱危險性評級時，應(yīng)當以整個產(chǎn)物體系的TD24值代替純產(chǎn)物的T

3、D24值作為評級標準。
　　對反應(yīng)過程及產(chǎn)物的測試結(jié)果表明:反應(yīng)溫度升高使得反應(yīng)放熱量增大，副反應(yīng)加劇，反應(yīng)機理變得復雜。加料速率的提高使得最大反應(yīng)速率增高，累積量增大，熱失控危險性增大。此外，對反應(yīng)過程的動力學計算表明，甲苯硝化過程中硝酸的反應(yīng)級數(shù)隨著溫度的升高不斷增大，進一步說明溫度升高過硝化明顯、副反應(yīng)程度加劇。
　　在選定實驗條件下，甲苯一段硝化反應(yīng)的失控嚴重度均為“中等的”，發(fā)生失控反應(yīng)的可能性為“幾乎不可能的”，