Richard Kwasny，博士，高级咨询工程师和Gabe Wood，热危害测试与咨询经理，Fauske & Associates, LLC
背景
从工艺安全的角度，我们可以使用搅拌反应量热法来测量反应的热量，并计算放热反应的绝热温升，假设没有热量损失给环境。间歇温度的上升可以通过ΔT得到实验数据广告=ΔHr/ Cp,年代绝热温升为ΔT广告，反应热为ΔHr，和反应质量比热Cp，年代．
绝热温升提供了一个热力学估计，如果没有冷却，我们可以利用MTSR = T的关系预测合成反应的最高温度(MTSR)人事处+ΔT广告,其中T人事处是过程的温度。
然而，这一方法需要利用间歇溶剂的回火效应进行改进，考虑随温度升高的热容的实际变化，并考虑绝热条件下高温下反应混合物的热不稳定性。这种最坏的情况，即间歇温度呈指数增长，冷却是线性函数，通常被称为热失控反应。在许多情况下，我们知道所需反应的热特性，但我们不知道反应动力学、温度/压力速率、固定气体的生产和相应的最高温度/压力方面与不良反应相关的过程安全危害。
绝热热量计
第一个使用绝热量热法研究不良反应的实验室规模的尝试是加速量热计(ARC™)。它成功地识别了在等温条件下或高温下的长时间内由反应动力学驱动的分解反应。然而，获得的试验数据的Φ因子远远大于1;并导致了一个估计的绝热温升，而不是实际的放大条件，由于大量的热量被测试池吸收。
Φ-factor，或热惯性，可以用Φ = 1 + (Mv* Cp,v) / (M年代* Cp,年代),米v和M年代分别为测试单元和样品的质量;Cp,v和Cp,年代为测试池与样品对应的比热。
Fauske & Associates, LLC开发了低Φ-factor搅拌绝热量热计，不需要任何假设，并且允许不良反应以不受阻碍的方式绝热进行。高级反应系统筛选工具(ARSST™)和Vent Sizing Package 2 (VSP2™)绝热量热计允许直接放大量热温度/压力数据，允许测量实际绝热温升，而不是需要几个假设的理论计算。这些仪器还可以用来模拟各种失控场景，使用紧急救援系统设计院(DIERS)方法，温度和压力上升速率数据可以很容易地用于执行紧急救援尺寸。
ARSST和VSP2测试数据的实际应用
这些设备可以用来描述危险特性、回火和不良化学反应的流动状态，火灾场景，以及绝热条件下的热逃逸和热分解的最坏情况。
一旦确定了不良反应，就有可能应用DIERS方法根据适当大小的紧急排气来设计工程控制，从而在出现不想要的工艺偏差(例如失冷)的情况下使工艺更安全。
含有碳酸盐官能团的固体粉末通常是干燥的，这是正常检查过程的一部分。干燥这些类型的有机底物会突然导致脱羧作用，导致显著的压力和压力产生速率，因为在吸热分解过程中，大量的二氧化碳和水被释放出来。
通过超过推荐的等温干燥时间或在不知道后果的情况下提高干燥器的内部温度，就会产生废气和蒸汽;两者都依赖于分解反应的动力学。了解分解动力学和时间限制可以更好地考虑适当的干燥机工程控制，例如，排气缓解或使用一个适当的最大允许工作压力的干燥机，等等。
使用ARSST或VSP2的一个关键优势是，测试可以按需要进行批量或半批量搅拌。因此，可以设计一种试验来研究在真实工艺条件下的不良反应。然后可以利用这些数据来确定和设计合适的压力释放需要使用DIERS技术．
总之，Φ-factor低绝热试验数据可以用来确定：
•开始温度、绝热温升和放热事件的反应热，
•反应生成的不凝气体的摩尔数，
热失控数据，用于DIERS浮雕尺寸，
•识别排气行为(气体、回火和混合)，
•确定流动状态(两相或单相)，和
•动力学数据，例如，到最大速率的时间(TMR)或无回温(TNR)。
如果您有兴趣了解更多关于Φ-factor绝热测试数据如何用于改进您的组织的信息，请联系我们。
参考文献
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