南京工業(yè)大學(xué)倪磊教授團隊在 Process Safety and Environmental Protection 期刊發(fā)表題為 Process optimization, thermal hazard evaluation and reaction mechanism of m-xylene nitration using HNO3-Ac2O as nitrating reagent 論文，該成果由國家自然科學(xué)基金項目(No. 21927815, 52334006, 52274209)等支持。
本研究使用仰儀科技絕熱加速量熱儀TAC-500A 等獲取實驗數(shù)據(jù)并結(jié)合理論分析，為間二甲苯硝化反應(yīng)提供了工藝參數(shù)優(yōu)化、熱危害控制策略和深入的反應(yīng)機理理解，為化學(xué)工業(yè)中的硝化反應(yīng)提供重要的理論和實踐價值。
硝化是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的親電取代反應(yīng)之一，其合成產(chǎn)物在炸藥、染料和藥品中不可或缺。然而，近年來由于錯誤操作和熱累積導(dǎo)致的硝化事故屢見不鮮。據(jù)中國化學(xué)品安全協(xié)會綜合數(shù)據(jù)顯示，我國硝化工藝發(fā)生危險事故率最高，且造成的死亡人數(shù)也最高。
《GB/T 42300-2022 精細化工反應(yīng)安全風(fēng)險評估規(guī)范》（點擊查看往期標準解讀）進一步加強了重點監(jiān)管危險化工工藝的風(fēng)險評估要求，其中規(guī)定了反應(yīng)安全風(fēng)險評估的關(guān)鍵儀器包括自動反應(yīng)量熱儀、絕熱加速量熱儀、差示掃描量熱儀與快速篩選量熱儀等。
本研究中的TAC-500A應(yīng)用：
TAC-500A絕熱加速量熱儀通過保持環(huán)境與反應(yīng)體系溫度相等，測定樣品在絕熱條件下的熱行為，可模擬潛在熱失控反應(yīng)。該研究中使用不銹鋼量熱彈裝載約1g樣品，并使用經(jīng)典H-W-S模式檢測樣品自放熱行為，該模式可在嚴苛的自分解檢測閾值（0.02°C/min）下進行，以確定樣品自放熱分解特性。
2. 絕熱動力學(xué)分析
TAC-500A絕熱加速量熱儀集成多種反應(yīng)動力學(xué)分析方法。在不確定反應(yīng)機理模型時，為避免因不匹配的預(yù)設(shè)模型帶來的誤差，可選擇等轉(zhuǎn)化率法進行參數(shù)擬合；對于具有明確的n級反應(yīng)動力學(xué)方程，可直接采用速率常數(shù)法進行擬合。
3. 反應(yīng)風(fēng)險評估
對于強放熱類的硝基化合物熱危險參數(shù)測試，TAC-500A絕熱加速量熱儀可以實現(xiàn)反應(yīng)溫度實時追蹤，絕熱溫升快速追蹤，確保實驗安全的同時精確量熱。數(shù)據(jù)分析軟件計算二次分解反應(yīng)相關(guān)熱危險參數(shù)，并可輸出反應(yīng)風(fēng)險評估報告。
