可燃粉尘测试

定量粉尘爆炸和反应危害的实验室测试

可燃气体和蒸汽测试

量化蒸汽和气体混合物爆炸危险的实验室试验

化学反应性测试

量化反应性化学危害的实验室测试,包括材料不相容、不稳定性和失控化学反应的可能性

DIERS方法

设计紧急减压系统,以减轻不必要的化学反应的后果,并考虑到两相流使用正确的工具和方法

爆燃(气体/蒸汽/尘埃)

适当大小的泄压孔,以保护您的过程免受灰尘,蒸汽和气体爆炸

废水处理

泄压分级只是第一步,对于安全处理超压事件的出水至关重要

热稳定性

安全储存或加工需要了解与温度变化敏感性相关的可能危害

UN-DOT

符合运输和储存规定的危险物质的分类

安全数据表

制定关键安全数据,纳入SDS文件

生物

模拟通过空气传播的病毒气溶胶的传输,以指导安全操作和通风升级

放射性

源项和泄漏路径因子分析的污染运移模型

火分析

用于火灾分析的热和烟的传输模型

易燃或有毒气体

生产过程中易燃或有毒气体的输送

OSS咨询,绝热和反应量热咨询

现场安全研究可以帮助识别爆炸和化学反应危害,从而确定适当的测试、模拟或计算,以支持安全放大

机械,管道和电气

为工厂安全运行提供工程和测试支持,并针对传热、流体流动、电力系统等方面的问题制定解决方案

电池安全

测试以支持电池和电力备份设施的安全设计,特别是满足UL9540a .4

氢安全

对使用或生产氢气的设备和过程的爆炸风险进行测试和咨询

乏燃料

乏核燃料包装、运输和储存的安全性分析

清拆、去污及整治(DD&R)

进行安全分析,为生产或使用过放射性核材料的设施的退役程序提供基础

实验室测试和软件能力

定制测试和建模服务,以验证DD&R流程的分析

核概述

我们的核服务集团在帮助商业核电站高效运行和合规方面的综合评估得到了认可。

严重事故分析与风险评估

核电厂事故可能产生的风险和后果的专家分析

热液压

测试和分析,以确保关键设备在不利的环境条件下运行

环境认证(EQ)和设备生存能力(ES)

测试和分析,以确保关键设备在不利的环境条件下运行

实验室测试和软件能力

测试和建模服务,以支持电厂紧急安全问题的解决

绝热安全量热计(ARSST和VSP2)

专为提供对安全工艺设计至关重要的直接可扩展数据而设计的低热惯性绝热量热计

其他实验室设备(DSC/ARC耗材,CPA, C80,超级搅拌器)

用于工艺安全或工艺开发实验室的产品和设备

FERST

软件的紧急救援系统设计,以确保活性化学品的安全处理,包括考虑两相流和失控的化学反应

命运

设备建模软件机械地跟踪热量、气体、蒸汽和气溶胶的传输,用于多房间设施的安全分析

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绝热安全量热计(VSP2和ARSST)

绝热量热法- VSP2

对工艺容器构成威胁的最大危险是压力。仅仅是温度就会导致血管衰竭是很罕见的。因此,识别并减轻或防止过程容器超压的可能性是至关重要的。

在化学过程中断时,预期(期望)反应产生的热量会在高温下导致二次反应或分解反应。这反过来又会导致不可凝结气体和/或蒸汽的不可预期的速率。异常情况(例如,失去冷却,过量的催化剂,不正确的原料添加等)可能导致潜在的不可控的反应速率或意想不到的反应。最后,自热或自反应物质,在运输或简单地储存一段时间后,会以逐渐加速的速度积累热量,并同样从气体或蒸汽中产生多余的压力。

绝热量热法是一种标准技术,可以模拟所有这些情况,以开发关键的安全数据,以防止或减轻反应性化学品事故的影响。在台架规模上进行模拟,以确定失控反应在工艺规模上发生之前的后果。直接可扩展的绝热数据可以从专门的低热惯性仪器,如通气孔尺寸套装2 (VSP2)先进反应系统筛选工具(ARSST)虽然不是来自加速量热计(ARC)。

VSP2和ARSST热量计提供的数据可以回答以下关键问题:

  • 是否在合成反应(MTSR)的最高温度内开始有二次或分解反应?
  • 如果我有一个失控的化学反应会产生多少不凝气体?
  • 如果发生意外情况,我该如何保护我的船只?
  • 我能否降低释放设置压力,以促进持续的“回火”,即蒸发冷却以可控制的反应速率去除热量,从而阻止失控?
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FAI自从在20世纪80年代早期设计和建造了最初的DIERS台式刻度仪以来,一直是绝热量热计的开发和制造商。

该仪器后来被商业化,称为VSP,后来升级为VSP2。在VSP之前,市场上没有量热计可以直接模拟绝热环境中代表实际工艺条件的失控反应。特别是,DIERS项目确定了有必要有一个足够轻的测试电池,以使测试电池的热惯性不会掩盖或抑制化学失控,相对于在工艺规模上可能发生的情况。结果是一个“低phi因子”装置,它的数据可以直接放大,而不需要求助于繁琐的、有时不确定的计算机建模。术语phi-factor被定义为组合热容(样品+测试单元)与样品单独热容的比值,因此如果数据要直接按工艺条件缩放,则首选接近1的值。

反应性系统筛选工具(RSST)随后被开发出来作为VSP的一个简单替代方案。设计的进步促成了ARSST的诞生。FAI经常使用VSP2和ARSST工具来支持我们的合同测试和咨询工作,每年进行超过100次测试。VSP2是更为复杂和昂贵的仪器,代表了获得绝热失控反应数据的可用最佳实践。ARSST虽然不像VSP2那样多才多艺,但使用起来更容易,拥有和操作起来也更便宜。ARSST可以被认为是最低最佳实践,是专用过程安全实验室VSP2的理想补充。每种系统都有一定的优点。

绝热数据只是确保可靠的过程中断的充分减压的第一步。必须使用适当的计算方法应用这些数据。FAI开发了专门的紧急救援系统(ERS)软件,由Chemcad支持的FERST,以帮助安全专家使用业界公认的技术,包括著名的DIERS反应化学的方法(包括梁-欧米茄和福斯克简化方法)。

VSP2背景
VSP2好处
ARSST背景
ARSST好处

VSP2背景

VSP2-diagram-1排气定量包装2™(VSP2™)是用于工艺危害表征的首选低热惯性(低phii -factor)绝热量热计。VSP2利用已建立的DIERS技术获取关键安全数据,以确保安全的工艺设计。它是在FAI发明的原始DIERS台式秤的商业版本。我们每天都在设备齐全的热危害实验室使用VSP2,我们还生产该仪器,并为世界各地的同事提供使用支持。

VSP2可以被认为是一个包含在保护性安全壳中的台式化学反应堆。在实验过程中,液体或气体反应物可以随时加入(或从)测试槽中取出。测试可以在真正的绝热模式下运行,附加外部加热或外部冷却。圆柱形几何的测试单元是理想的反应,需要良好的搅拌。测试单元是定制的各种材料和配置,以更好地模拟工艺条件。

VSP2测试可以在开放单元模式下运行(典型的非常气体系统),也可以在封闭单元模式下运行,其中薄壁测试单元通过自动压力平衡保持完整。闭式电解槽操作在失控反应过程中提供了连续的压力-温度数据,这些信息对于详细的排气尺寸计算是必要的,但在其他方面很难确定。闭单元测试还需要较少的测试后清理。

VSP2的样本量(通常为80毫升)提供了一个具有代表性的样本,同时在添加占混合物很小百分比的成分(如催化剂添加物)时具有良好的准确性。温度可以在测试单元的三个位置测量,当测试固体或不混溶液体时,这是一个有用的选择。带有“星形”搅拌棒或机械搅拌器的折流测试单元可用于多相反应的最佳混合,如乳剂、悬浮液或泥浆。对于真正的绝热操作(即,低phi因子和没有外部施加的加热),VSP2通常是首选。聚合物和多相体系特别适合于VSP2,因为其出色的搅拌和连续的蒸汽压测量。

其多功能和创新的设计允许VSP2模拟任何数量的打乱(异常)条件,可能导致失控的化学反应(例如,冷却损失,搅拌损失,试剂错充,大量负载打乱,批次污染,火灾暴露加热,等)。VSP2数据获得了失控反应过程中温度和压力的临界上升速率,从而提供了可直接应用于全尺度工艺条件的可靠能量和气体释放速率。

VSP2通常在体积约为120毫升的轻金属测试箱中使用40-100克的样品大小。测试箱周围有一个加热器,用于在实验过程中保持绝热状态。这个测试箱和加热器组件被放置在一个4L安全壳中。测试通常是在封闭系统中进行的,因此可以在整个失控过程中直接测量蒸气压数据。

VSP2好处

VSP2代表了可用的最佳实践,并植根于已建立的DIERS技术,该技术被OSHA认可为良好工程实践的例子。VSP2识别和量化工艺安全危害,以便它们可以被工艺设计预防或容纳。VSP2数据包括温度和压力的绝热率变化,由于低热惯性试验设计,这些数据可以直接应用于工艺规模,以确定泄压口尺寸、淬火槽设计和其他与工艺安全管理相关的泄压系统设计参数。

特点及应用

多功能的VSP2设计可以让您直接模拟大多数工艺异常情况,包括:

  • 失去冷却或搅拌
  • 反应物的堆积或错充
  • 批处理的污染
  • 热启动分解
  • 居民培养时间

许多测试配置,以适应一系列的应用程序,包括:

  • 固体,液体或两相混合物
  • 现场液体/气体加药或取样
  • 封闭或开放(通风)测试
  • 扩大排污模拟
  • 两相流型的确定
  • 测试电池有304和316不锈钢,哈氏合金C,钛和玻璃

VSP2数据允许您完全描述化学反应的危害,并确定关键的过程安全参数,包括:

  • 紧急救援系统所需规模(ERS)
  • 绝热温度和压力上升速率(dT/ dT, dP/ dT)
  • 总绝热温升(ΔTad)
  • 反应热或混合热
  • 蒸汽压数据
  • 时间-最大速率(TMR)
  • 不返回温度(TNR)
  • 自加速分解温度(SADT)

联系我们讨论您的工艺安全应用程序,并获得定制的VSP2报价。

ARSST背景

ARSST-diagram-1FAI公司的高级反应系统筛选工具(ARSST™)是一种低热惯性量热计,用于获得关键加料工艺设计数据。ARSST虽然不像VSP2那样多才多艺,但使用起来更容易,拥有和操作起来也更便宜。我们每天都在设备齐全的热危害实验室使用ARSST,我们还生产该仪器,并为世界各地的同事提供使用支持。

顾名思义,ARSST非常适合于基本的工艺安全筛选测试,特别是当一个人对被测试材料的知识有限时。ARSST技术最初是作为VSP2测试的一种捷径替代方案开发的。ARSST测试很容易进行,几乎不需要专门培训。这些测试的设置通常比VSP2测试快得多,而且消耗品的成本很低。样品尺寸相对较小(几克),这在早期工艺开发中是一个优势,当材料稀缺时,或当遇到非常高能的材料时,或当分解产物特别危险,需要特殊的清理程序,如气体擦洗和酸中和。通常,ARSST测试使用约10毫升的样品,尽管小至1克的样品也曾成功测试过。

ARSST测试通常在所谓的“开放单元”模式下执行。在开箱试验中,通过在密封容器中施加初始氮气"垫"来抑制汽化(沸腾)。例如,300psi (20bar)的惰性气体垫压力通常足以大幅提高液体反应物的沸点,这样在测试过程中反应物的损失就可以忽略不计。事实上,通过大量的DIERS轮询练习,我们已经证明了开放小区ARSST数据和封闭小区VSP2数据之间的良好一致性,特别是关于排气大小的数据。

如果在ARSST试验中产生了不可凝结气体,那么它就会在周围的安全壳中积聚(350或450毫升),而气体产生的摩尔速率很容易通过测量的压升速率和理想气体定律来估计。请注意,对于气体系统,建议采用开箱测试方法,但由于压力极高、气体体积不确定性和溶液效应,在重量较轻的闭式电池中很难进行开箱测试。虽然VSP2测试也可以在开室模式下进行,但ARSST通常是气体分解的首选,因为需要处理和清理的材料较少。封闭单元ARSST选项也可用,对某些筛选应用很有用,但不适合用于排气口大小数据。

ARSST可用于演示在减压设定压力下的回火(沸腾)是否足以抑制失控反应。这是通过在减压设置压力下进行开放式测试来实现的,比如Pset = 15psi (1bar),使用15psi (1bar)的垫,而不是300psi (20bar)的垫。一个这样的例子是有机过氧化物/溶剂溶液,持续的火加热混合物,然后将溶剂煮沸,在此期间,过氧化物可能会发生一些分解。如果可用的溶剂潜热不足,那么在溶剂蒸发之后,剩余过氧化物后跟的后续分解速率可以直接从测得的压力上升速率推导出来。ARSST非常适合直接火力模拟测试(高达30ºC/min)

在使用填充管进行测试时,液体可以直接添加到ARSST测试单元中。用磁力搅拌器搅拌样品。测试电池通常由轻质玻璃制成,以达到较低的phi-factor。也可以使用较重的金属单元,如ARC炸弹,尽管这并不常见,因为相关的高phi因子意味着数据不能直接伸缩。

ARSST数据用于模拟冷却损失、搅拌损失、试剂错装、批量加料、批量污染和火灾加热等加料场景。这种易于使用和具有成本效益的量热仪可以快速和安全地识别潜在的反应性化学危害。ARSST数据给出了失控反应过程中温度和压力的临界上升速率,从而提供了可直接应用于全尺度工艺条件的可靠能量和气体释放速率。

ARSST好处

ARSST代表最小最佳实践,并基于已建立的DIERS技术,该技术已被OSHA认可为良好工程实践的例子。这种易于使用的设备能够快速生成DIERS排气尺寸的低phi因子数据,是工业以及任何大学化学或化学工程实验室进行研究或单元操作研究的优秀工具。ARSST使用户能够快速获得可靠的绝热数据,这些数据可用于各种安全应用,包括排气尺寸、材料相容性表征、热稳定性和反应化学。测试数据包括温度和压力的绝热率变化,由于低的热惯性,可以直接应用到工艺规模。

特点及应用

ARSST设计可以让您直接模拟大多数工艺异常情况,包括:

  • 失去冷却或搅拌
  • 反应物的堆积或错充
  • 批处理的污染
  • 热启动分解
  • 外部加热或火灾暴露

与用途更广泛的VSP2相比,测试配置受到限制,但ARSST在样本量小、玻璃测试单元和易于设置方面具有优势,可以快速筛选新的或现有的流程,并为应用程序生成最小的安全数据,如:

  • 固体或液体
  • 现场液体/气体加药或取样
  • 精力充沛的材料

ARSST数据允许您快速筛选危险化学反应和估计关键工艺安全参数,包括:

  • 紧急救援系统所需的规模
  • 绝热温度和压力上升速率(dT/ dT, dP/ dT)
  • 总绝热温升(ΔTad)
  • 反应热或混合热
  • 假定简单动力学条件下的时间-最大速率(TMR)和SADT

联系我们讨论您的工艺安全应用程序,并获得定制的ARSST报价。

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