2017年,一共發(fā)生17起化工和?;份^大以上事故,導致77人死亡,分別上升41.7%、87.8%。事故起數(shù)超出2016年全年5起,死亡人數(shù)也比2016年全年多出36人。為加強精細化工企業(yè)安全生產(chǎn)管理,進一步落實企業(yè)安全生產(chǎn)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(yè)安全生產(chǎn)保障能力,有效防范事故,國家安全監(jiān)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(chǎn)中反應失控是發(fā)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(yè)安全生產(chǎn)意義重大。開展反應安全風險評估也是企業(yè)獲取安全生產(chǎn)信息,實施化工過程安全管理的基礎工作,加強企業(yè)安全生產(chǎn)管理的必然要求。當前精細化工生產(chǎn)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(xiàn)場操作人員多,部分企業(yè)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(yè)本質安全水平,有效防范事故發(fā)生。
除常規(guī)化學反應分析儀器之外,還需要配備專業(yè)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(chǎn)品及反應體系等進行熱穩(wěn)定性測試,獲取熱穩(wěn)定性評估所需的主要技術數(shù)據(jù)。主要數(shù)據(jù)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(wěn)定源,為后續(xù)進一步測量二次分解反應相關熱量數(shù)據(jù)提供指導性參數(shù),確保物料在工藝工程中的安全和穩(wěn)定。
全自動反應量熱儀(RC1e)
可以對反應過程進行實時監(jiān)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(shù)。RC1e配套的iControl軟件功能非常強大,可以實時監(jiān)控反應參數(shù)和曲線,并且具有強大的數(shù)據(jù)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(fā)分解反應的可能性,并獲得TMRad及TD24等數(shù)據(jù)。
案例分享
學術-南京理工大學陳網(wǎng)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(wǎng)樺教授的帶領下,2004 年購入*套反應量熱儀(RC1e),隨后在國內(nèi)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(nèi)化工工藝熱安全領域從測試評估到人才培養(yǎng)的一整套完整體系,形成了國內(nèi)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(jù)評估結果,采取適當?shù)拇胧┍U瞎に嚢踩C1e 測試結果與DSC、ARC 等量熱儀測試聯(lián)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(jù)RC1e 的測試結果,提出合理改進意見。
學術-天津大學衛(wèi)宏遠教授課題組
天津大學-阿斯利康聯(lián)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(lián)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(lián)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(yè)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(guī)模放大到生產(chǎn)規(guī)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(tǒng)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(xiàn)有設備是否能夠滿足混合要求?
?、?nbsp;反應動力學,如:建立的模型是否能夠準確預測大規(guī)模生產(chǎn)條件下的情況?
但是有了RC1e,它能夠在模擬實際生產(chǎn)過程的條件下對化學工藝進行評估和優(yōu)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(jù),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(fā)和優(yōu)化,工藝放大( 縮小),工藝安全評估和小規(guī)模生產(chǎn)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(lián)合使用,實現(xiàn)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(fā)揮著非常重要的作用。
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