2017年,一共發生17起化工和危化品較大以上事故,導致77人死亡,分別上升41.7%、87.8%。事故起數超出2016年全年5起,死亡人數也比2016年全年多出36人。為加強精細化工企業安全生產管理,進一步落實企業安全生產主體責任,強化安全風險辨識和管控,提升本質安全水平,提高企業安全生產保障能力,有效防范事故,國家安全監管總局提出了關于加強精細化工反應安全風險評估工作的指導意見。
精細化工生產中反應失控是發生事故的重要原因,開展精細化工反應安全風險評估、確定風險等級并采取有效管控措施,對于保障企業安全生產意義重大。開展反應安全風險評估也是企業獲取安全生產信息,實施化工過程安全管理的基礎工作,加強企業安全生產管理的必然要求。當前精細化工生產多以間歇和半間歇操作為主,工藝復雜多變,自動化控制水平低,現場操作人員多,部分企業對反應安全風險認識不足,對工藝控制不掌握或認識不科學,容易因反應失控導致活在、爆炸、中毒事故,造成群死群傷。通過開展精細化工反應安全風險評估,確定反應工藝危險度,以此改進安全設施設計,完善風險控制措施,能提升企業本質安全水平,有效防范事故發生。
除常規化學反應分析儀器之外,還需要配備專業的熱安全相關儀器設備,如反應量熱儀、DSC或絕熱量熱儀。對反應中涉及的原料、中間物料、產品及反應體系等進行熱穩定性測試,獲取熱穩定性評估所需的主要技術數據。主要數據包括物料熱分解起始分解溫度、分解熱等,初步篩選得到工藝過程中的不穩定源,為后續進一步測量二次分解反應相關熱量數據提供指導性參數,確保物料在工藝工程中的安全和穩定。
全自動反應量熱儀(RC1e)
可以對反應過程進行實時監控,準確、詳細的了解反應過程變化,能夠在時間工藝條件下,測量真實工藝的放熱速率及放熱總量,得到工藝的大放熱功率、反應焓、絕熱溫升△Tad、MTSR、熱轉化率等重要熱參數。RC1e配套的iControl軟件功能非常強大,可以實時監控反應參數和曲線,并且具有強大的數據分析計算功能。iC safety模塊能確定反應工藝危險度等級。
差示掃描量熱儀(DSC)
可以檢測樣品在溫度變化過程中的熱量變化。在化工安全評估領域,DSC可對化工過程涉及的所有化學品及工藝流程進行快速的篩查,檢測化學反應是否放熱、放熱焓及反應速率,評估化學工藝過程觸發分解反應的可能性,并獲得TMRad及TD24等數據。
案例分享
學術-南京理工大學陳網樺教授課題組
南京理工大學化工學院安全工程系熱安全課題組目前由2 名教授、1 名副教授和4 名講師組成。該課題組在陳網樺教授的帶領下,2004 年購入*套反應量熱儀(RC1e),隨后在國內開展了化學反應過程熱安全研究。這些年來,該課題組從設備、軟件、教材、教學隊伍等方面不斷探索,不斷建設,構建了國內化工工藝熱安全領域從測試評估到人才培養的一整套完整體系,形成了國內在化工工藝熱安全領域一個重要基地。
RC1e 是一款精密的反應量熱儀器,通過模擬工藝過程,測量目標反應各階段的放熱情況。通過RC1e 測試所得的結果,可以定量評估目標反應失控的可能性和嚴重度,并根據評估結果,采取適當的措施保障工藝安全。將RC1e 測試結果與DSC、ARC 等量熱儀測試聯用,可對所測工藝的熱失控危險等級進行評估。對于危險等級較高的工藝,可以根據RC1e 的測試結果,提出合理改進意見。
學術-天津大學衛宏遠教授課題組
天津大學-阿斯利康聯合實驗室于2008 年11 月,在天津大學領導和阿斯利康高層的大力支持下正式成立。聯合實驗室主要在過程安全、綠色化學、結晶過程,與阿斯利康進行全面的合作。目前阿斯利康和天津大學已共同投入聯合實驗室的建設,建立了多個用于過程安全檢測的大型儀器測試平臺和評價體系,并具備服務于社會和企業的軟硬件設施。其中就購入了梅特勒-托利多的全自動反應量熱儀(RC1e)。
以往在將合成工藝從實驗室規模放大到生產規模的過程中,會遇到許多各種各樣的問題。包括:
①熱量傳遞,如:冷卻系統的移熱能力是否足夠?加料速率是否過快?
② 混合和質量傳遞,如:反應是否受混合效果影響?現有設備是否能夠滿足混合要求?
③ 反應動力學,如:建立的模型是否能夠準確預測大規模生產條件下的情況?
但是有了RC1e,它能夠在模擬實際生產過程的條件下對化學工藝進行評估和優化,是工藝放大和安全評估的黃金標準。RC1e 可以測量各種熱據,測量熱生成速率、反應熱和實時的熱轉化率,能夠識別反應進程,給出反應的起點、終點和動力學,能夠用于工藝開發和優化,工藝放大( 縮小),工藝安全評估和小規模生產等。另外,RC1e 還可以與實時在線反應分析技術、實時在線顆粒分析技術聯合使用,實現在線分析化學反應和在線顆粒表征。RC1e 為客戶對反應進程、反應機理和反應失控原理的分析提供了強有力的幫助,不管是在科研方面,還是項目方面,都發揮著非常重要的作用。
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