安全评估试验平台

• 反应安全风险研究与评估工作包含以下三方面内容：
  反应量热实验
  使用量热设备（RC1）进行反应量热实验，获得反应热、ΔT_ad（绝热温升）、MTSR（失控体系可能达到的最高温度）等数据；
  热稳定性测试
  使用差示扫描量热仪（DSC）和绝热加速量热仪（ARC），测试反应原料、反应完成料、中间产物以及蒸馏底料等与工艺相关的化学物质的热稳定性，获得起始分解温度、分解热、比热、T_D24（失控体系最大反应速率到达时间为24小时对应的温度）等数据；
  综合评估安全风险
  综合以上实验和分析测试得到的数据进行反应安全风险评估。包括分解热评估、失控反应严重度评估、失控反应发生可能性评估、风险矩阵评估和反应工艺危险度等级评估。
  

设备介绍

• 反应安全风险评估获取主要指标的关键仪器包括反应量热仪、绝热加速量热仪与差式扫描量热仪等。
  

  全自动反应量热仪RC1
  型号: METTLER TOLEDO RC1mx

  

  差示扫描量热仪DSC
  型号: METTLER TOLEDO DSC3

  

  绝热加速量热仪ARC
  型号：THT ES-ARC

适用范围

• 精细化工间歇反应安全风险评估精细化工半间歇反应安全风险评估精细化工连续釜式反应安全风险评估
  反应安全风险测试与评估内容
  

  反应安全风险评估应包括物料分解热评估、失控反应严重度评估、失控反应可能性评估、失控反应风险可接受程度评估和反应工艺危险度评估。 对原料、催化剂、中间产品、产品、副产物、废弃物，以及蒸馏、分馏等分离过程涉及的各相关物料进行热稳定测试；对化学反应过程开展热力学和动力学研究测试与分析。 涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、过氧化工艺的精细化工生产装置应完成有关产品生产工艺全流程的反应安全风险评估。

工艺安全评估流程

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  南宫NG·28内部评估流程
  

  

评估结果应用

• 评估数据与结果应用到但不限于危险与可操作性分析（HAZOP）风险分析中，完善管道仪表流程图（P&ID)。 已建成的精细化工企业根据评估结果完善安全管控措施，及时审查修订安全操作规程。企业应根据评估结果制定专项应急预案和现场应急处置方案，并定期演练。

评估基础条件

• 物料原料、催化剂、中间产品等以及蒸馏、分馏过程涉及的各相关物料的主要成分、含量和来源。工艺信息 反应温度、反应压力、物料配比、加料速度、保温时间、升温速率以及注意事项等。分析方法对工艺涉及的原料、中间体和产品开展定性、定量分析。 工艺装置工艺涉及的反应压力、反应釜体系、设计参数、投料系数，工艺涉及的反应器规格/型号、换热介质等信息。研究设备不限于差式扫描量热仪、绝热加速量热仪，常压反应量热仪、水分测定仪、高效液相色谱仪、气相色谱仪。

评估内容

• 物料分解热评估：

  等级	分解热（J/g）	说明
  1	分解热＜400	潜在爆炸危险性。
  2	400≤分解热≤1200	分解放热量较大，潜在爆炸危险性较高。
  3	1200＜分解热＜3000	分解放热量大，潜在爆炸危险性高。
  4	分解热≥3000	分解放热量很大，潜在爆炸危险性很高。

• 严重程度评估：

  等级	ΔTad（K）	后果
  1	≤50 且无压力影响	可忽略
  2	50< ΔTad<200	中等的
  3	200≤ΔTad<400	危险的
  4	ΔTad≥400	灾难性的

• 失控可能性评估：

  简化的三等级分类	扩展的六等级分类	TMRad/h	国内等级分类
  高的	频繁的	TMRad ≤ 1	4
  	很可能发生	1 < TMRad≤ 8	3
  中的	偶尔发生的	8 < TMRad< 24	2
  低的	很少发生的	24≤TMRad	1

案例分享

• 氧化反应
  原料M-Ad-010-B010氧化成产物M-Ad-010-A020
  工艺信息：
  向500mL反应釜中加入50.0 g M-Ad-010-B010，200mL 55.0%硫酸。加热至95℃。滴加35.0g 30%过氧化氢水，滴加时间：3~4小时，滴完再保温反应1小时。
  评估内容：
  物料分解热，DSC测试反应后的料液分解放热区间，可通过DSC快速筛选出危险程度较高的物料（原料、中间产品、产物等）。
  
• 结果分析：
  反应后混合液在测试区间内有两段放热，分别是51.39℃-93.2℃，147.79℃-307.71℃。其分解热分别为111.47J/g,688.85 J/g.第一段放热量不大，第二段分解放热量较大，潜在爆炸危险性较高。
  失控严重程度-RC1反应量热仪测试
  
• 反应工艺危险等级评估：

  测试对象	工艺温度，℃	绝热温升，K	失控严重度评估等级	MTT，℃	TD24，℃	MTSR,℃
  滴加30%过氧化氢溶液	95	98.72	2	200	N/A	104.99

  结论：
  绝热条件下，实际加料速度下（0.145g/min），反应可能达到的最高温度MTSR=104.99℃，技术最高温度MTT=200℃。Tp＜T_D24＜MTSR＜MTT，工艺危险度等级为5级，具有明显的热失控风险。
  工艺优化：
  如果反应过程中调整反应工艺温度至48℃，那么根据Tp=48℃，MTSR（57.99℃），T_D24（58℃），MTT（200℃）四个特征温度顺序，Tp＜MTSR＜T_D24＜MTT，热失控等级为2级，风险较低。

• 参考文件
  《精细化工反应安全风险评估规范》GB/T 42300-2022
  《反应量热器RC1e介绍》METTLER

相关实验室

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