Калориметр с ускорением скорости, используемый для тестирования неконтролируемых реакций

Химические реакции подчиняются принципам сохранения массы и энергии. При тестировании разгона реакции, когда теплопередача превышает собственную скорость тепловыделения реакции, температура и давление остаются управляемыми. Однако, если внешние факторы или изменения в реакции снижают охлаждение ниже тепловыделения, тепло накапливается. Калориметр ускорения скорости необходим для тестирования разгона реакций в химических процессах. Это повышает температуру системы, ускоряет темп реакции, усиливает тепловыделение, вызывая неконтролируемые реакции, которые приводят к тепловому разгону.

Причины теплового разгона в химических реакциях

Тестирование химической реакции сбегания с места приводит к риску теплового сбегания, когда определенные факторы нарушают тепловое равновесие. Анализ потенциальных причин с двух точек зрения имеет решающее значение: факторы, влияющие на скорость выделения тепла (q _rx ), и факторы, влияющие на скорость теплопередачи (q _ex ).

Факторы, влияющие на скорость тепловыделения

На скорость тепловыделения при тестировании на неуправляемую реакцию могут влиять различные параметры:

• Концентрация реагентов: Концентрация реагентов может существенно влиять на скорость выделения тепла.
• Скорость подачи и тип/дозировка катализатора: скорость добавления реагентов, а также тип и количество используемого катализатора могут ускорить реакцию, влияя на выделяемое тепло.
• Влияние давления: Изменения давления в системе могут влиять на кинетику реакции и термическое поведение.
• Вязкость материалов и распределение тепла: Вязкость материалов и то, как распределяется тепло в системе, могут влиять на тепловую динамику реакции.
• Эффект перемешивания: Эффективность перемешивания может влиять на равномерность распределения тепла внутри реактора.
• Сбои в работе системы отопления: Любые неисправности в работе системы отопления могут привести к неконтролируемому повышению температуры.
• Контроль побочных реакций: контроль побочных реакций имеет решающее значение, поскольку они выделяют тепло и способствуют возникновению неконтролируемых состояний.

Факторы, влияющие на скорость теплопередачи

Скорость, с которой тепло отводится или передается из системы, может зависеть от ряда механических и эксплуатационных факторов:

• Отказы в работе коммунальных служб: отказы в работе общих коммунальных служб, таких как клапаны, рубашки, насосы и т. д., могут снизить способность системы отводить тепло.
• Образование накипи на поверхностях реактора: Образование накипи на внутренних стенках реактора или внешних стенках охлаждающих труб может значительно снизить эффективность теплопередачи.
• Неисправности системы охлаждения: Неисправности системы охлаждения могут препятствовать адекватному отводу тепла, что приводит к скачкам температуры.
• Уменьшение площади поверхности теплообмена в процессах масштабирования: В процессе масштабирования площадь поверхности теплообмена на единицу объема материала может уменьшаться, что влияет на способность системы эффективно управлять теплом.

Как предотвратить тепловой разгон — введение в калориметр с ускорением TAC-500AE

Обзоры продукции

Калориметр ускорения TAC-500AE —  это передовой прибор, предназначенный для различных применений в разработке химических процессов, оценке термической опасности, расследовании аварий, связанных с возгоранием, и термодинамических исследованиях. Этот прибор широко используется в таких отраслях, как тонкая химия, фармацевтика, энергетические материалы, органическая химия, полимеры и пластмассы, и предлагает важные сведения о тепловых свойствах материалов, что имеет решающее значение для снижения таких рисков, как тепловой разгон.

Универсальные режимы работы и интегрированное программное обеспечение

Оснащенный режимами «Нагрев-Ожидание-Поиск» (HWS), изотермическим и сканированием с постоянной скоростью, TAC-500AE легко адаптируется к различным экспериментальным требованиям. Его профессиональное программное обеспечение для анализа данных автоматизирует вычисление ключевых параметров, включая температуру начала выделения тепла, адиабатический подъем температуры, энергию активации и предэкспоненциальный фактор. Интегрированное с рекомендациями по безопасности от отделов управления чрезвычайными ситуациями, это программное обеспечение обеспечивает комплексную оценку опасностей процесса в тонких химических реакциях.

Улучшенные функции безопасности и дизайн, ориентированный на пользователя

Разработанный с приоритетом безопасности, TAC-500AE оснащен индикаторами состояния и сигнализациями для мониторинга избыточного давления и перегрева. Функция автоматического подъема крышки печи повышает эксплуатационную безопасность и удобство. Промышленный дизайн калориметра сочетает простоту с удобным интерфейсом, что облегчает обучение и эксплуатацию.

Подробные технические характеристики и условия эксплуатации

Эффективно работая в условиях окружающей среды от 5°C до 40°C и относительной влажности до 85%, TAC-500AE предлагает диапазон температур от комнатной температуры до 500°C с впечатляющим разрешением 0,001°. Он обнаруживает давление в диапазоне от 0 до 20 000 кПа с разрешением 1 кПа. Прибор вмещает 8 мл образцов и поддерживает такие материалы испытательных ячеек, как нержавеющая сталь, титановый сплав и опциональный Hastelloy. Варианты подключения включают интерфейсы USB или RJ45, а требования к питанию удовлетворяются с помощью источника питания переменного тока 220 В/50 Гц. Его размеры 620 мм x 470 мм x 670 мм и вес приблизительно 78 кг обеспечивают надежную работу при точной оценке тепловых опасностей и защите от рисков теплового разгона.

Применение калориметра ускоренной скорости TAC-500AE

Калориметр ускорения TAC-500AE играет важную роль в нескольких областях, позволяя проводить детальные исследования тепловых характеристик материалов. Вот как он обслуживает различные промышленные потребности посредством своих разнообразных приложений.

Определение термодинамических параметров

Многие методы оценки риска, используемые для выявления опасных ситуаций, такие как HAZOP, FMEA и анализ дерева неисправностей, основаны на глубоком понимании термохимических свойств веществ. С помощью термодинамического анализа результатов испытаний ARC можно определить различные термодинамические параметры экзотермических реакций. Например, такую ​​информацию, как начальная температура и адиабатический подъем температуры экзотермической реакции, можно получить из кривой зависимости скорости подъема температуры от температуры.

Температура самоускоряющегося разложения (SADT)

Реактивные химикаты в процессах производства, транспортировки и хранения выделяют тепло в ходе реакций. Если это тепло не рассеивается вовремя, это может привести к саморазогреву и потенциальному взрыву. В настоящее время температура разложения при саморазогреве (SADT) признана на международном уровне ключевым параметром для оценки термической опасности материалов.

Безопасность процессов и развитие

Улучшение конструкций печей на основе характеристик нестабильности материалов, изменение синтетических маршрутов или процессов, реализация комплексного мониторинга критических этапов реакции и обеспечение надежности систем безопасности являются основными аспектами проектирования и разработки ARC. Например, рассмотрим очистку дистилляцией замены стирола. В типичных условиях заводского вакуума для дистилляции требуются температуры около 160 °C. Эксперименты ARC обнаружили выделение тепла, начинающееся при 150 °C, причем быстрое выделение тепла и выделение газа делают обычную дистилляцию невозможной. После тщательного изучения максимальной скорости подъема температуры и кривой, оборудование для молекулярной дистилляции использовалось под низким давлением (0,05 Торр) для очистки вещества при температурах выше 140 °C.

Расследование причин несчастных случаев

Распространенные экзотермические реакции в химической промышленности, такие как полимеризация, нитрификация, сульфирование и гидролиз, часто приводят к авариям. Тестирование ARC играет уникальную роль в расследовании причин этих инцидентов. Например, при расследовании аварии в резиновой промышленности для изучения аллилхлорида использовались как DSC, так и ARC. Тест DSC показал, что материал начал выделять тепло при температуре выше 240 °C. Результаты ARC показали, что материал начал выделять тепло при температуре от 85 °C до 110 °C. Это показывает, что ARC более чувствителен и может лучше отражать фактическую ситуацию, которая привела к аварии.

Резюме Тестирование неконтролируемой реакции

Калориметр с ускорением  необходим для оценки риска неконтролируемых реакций в химических процессах. Он точно определяет критические параметры, такие как температуры самоускоряющегося разложения и термодинамические свойства, которые имеют решающее значение для совершенствования протоколов безопасности в химическом производстве. Его способность обнаруживать условия, потенциально ведущие к тепловому неконтролируемому разгону, позволяет осуществлять упреждающее управление опасностями, обеспечивая безопасность промышленных операций и персонала. Этот инструмент незаменим для соблюдения строгих стандартов безопасности и предотвращения серьезных химических аварий.