南京工業(yè)大學(xué)倪磊教授團(tuán)隊(duì)在 Journal of Molecular Liquids 期刊發(fā)了表題為 Study on the reaction selectivity and hazard of m-xylene nitration catalyzed by SO3H-functionalized ionic liquids with different anions: Experimental and theoretical approaches論文,該成果由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)(編號(hào)21927815、52334006、52274209)和江蘇省“333"項(xiàng)目支持。
《Journal of Molecular Liquids》是化學(xué)-物理領(lǐng)域的quanwei學(xué)術(shù)期刊,專(zhuān)注于原子、分子和化學(xué)物理方向的研究。該期刊以其高水平的學(xué)術(shù)成果、良好的可讀性和廣泛的國(guó)際影響力而著稱(chēng)。
本研究項(xiàng)目深入探討了五種不同類(lèi)型的磺酸基咪唑類(lèi)離子液體(SFILs)在催化間二甲苯硝化反應(yīng)中的選擇性和熱危險(xiǎn)性。其中,仰儀科技的絕熱加速量熱儀TAC-500A被用于硝化產(chǎn)物的絕熱熱失控測(cè)試和熱動(dòng)力學(xué)分析,為開(kāi)發(fā)高效且安全的硝化工藝提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支撐。
硝化工藝簡(jiǎn)述
硝化是化學(xué)工業(yè)中一種極為重要的親電取代反應(yīng),其產(chǎn)物在zhayao、染料和醫(yī)藥等領(lǐng)域具有不可替代的作用。然而,近年來(lái),由于操作失誤和熱累積等問(wèn)題,硝化事故頻發(fā)。據(jù)中國(guó)化學(xué)品安全協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示,硝化工藝在我國(guó)危險(xiǎn)化工工藝中的事故率和致死人數(shù)均位居前列。
(左)江蘇響水“3·21"特別重大事故與
(右)江蘇聚鑫生物“12·9"重大事故
為加強(qiáng)危險(xiǎn)化工工藝的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,《GB/T 42300-2022 精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范》(點(diǎn)擊查看標(biāo)準(zhǔn)解讀)對(duì)反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提出了更為嚴(yán)格的要求,明確規(guī)定了包括自動(dòng)反應(yīng)量熱儀、絕熱加速量熱儀、差示掃描量熱儀和快速篩選量熱儀等在內(nèi)的關(guān)鍵評(píng)估儀器。
本研究中TAC-500A的應(yīng)用:
TAC-500A絕熱加速量熱儀通過(guò)保持反應(yīng)體系與環(huán)境溫度相等,在絕熱條件下測(cè)定樣品的熱行為,從而模擬潛在的熱失控反應(yīng)。在本研究中,研究人員使用不銹鋼量熱彈裝載約1克樣品,并采用經(jīng)典H-W-S模式,在200-400℃范圍內(nèi),以5℃的臺(tái)階溫升搜索不同離子液體催化條件下間二甲苯硝化產(chǎn)物的自放熱行為。在每個(gè)目標(biāo)溫度下,程序持續(xù)30分鐘,并設(shè)定自分解檢測(cè)閾值為0.02℃/min,以精確確定樣品的自放熱分解特性。實(shí)驗(yàn)初步表明,含有較高比例的單硝基化產(chǎn)物樣品會(huì)引發(fā)更劇烈的熱解。此外,硝基甲苯產(chǎn)品在熱失控過(guò)程中具有較長(zhǎng)的分解誘導(dǎo)期,因此,其在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中需要采取有效的溫度監(jiān)控措施。
TAC-500A絕熱加速量熱儀集成了多種反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析方法。在反應(yīng)機(jī)理模型不明確的情況下,為避免預(yù)設(shè)模型不匹配帶來(lái)的誤差,可選擇等轉(zhuǎn)化率法進(jìn)行參數(shù)擬合;而對(duì)于具有明確n級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程,則可直接采用速率常數(shù)法進(jìn)行擬合。本研究采用了速率常數(shù)法進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果表明,與單硝基化產(chǎn)物相比,雙硝基化產(chǎn)物的分解需要額外的能量來(lái)啟動(dòng)。
TAC-500A絕熱加速量熱儀在測(cè)試強(qiáng)放熱硝基化合物的熱危險(xiǎn)參數(shù)方面表現(xiàn)出色。它不僅能實(shí)時(shí)追蹤反應(yīng)溫度,還能迅速捕捉絕熱溫升變化,其檢測(cè)閾值低于0.01℃/min,在確保實(shí)驗(yàn)安全的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了精確量熱。此外,其數(shù)據(jù)分析軟件還能計(jì)算二次分解反應(yīng)的熱危險(xiǎn)參數(shù),并生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告。
絕熱加速量熱儀TAC-500A
微信掃一掃