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C80+AKTS软件如何实现工艺危险性评估？

徐二永

2017/07/07

AKTS+C80如何实现工艺安全风险评估？
精细化工生产中反应失控是发生事故的重要原因，开展精细化工反应安全风险评估、确定风险等级并采取有效管控措施，对于保障企业安全生产意义重大。开展反应安全风险评估也是企业获取安全生产信息，实施化工过程安全管理的基础工作，加强企业安全生产管理的必然要求。当前精细化工生产多以间歇和半间歇操作为主，工艺复杂多变，自动化控制水平低，现场操作人员多，部分企业对反应安全风险认识不足，对工艺控制要点不掌握或认识不科学，容易因反应失控导致火灾、爆炸、中毒事故，造成群死群伤。通过开展精细化工反应安全风险评估，确定反应工艺危险度，以此改进安全设施设计，完善风险控制措施，能提升企业本质安全水平，有效防范事故发生。
通常完成一套完整的工艺安全风险评估必要的设备包括差热扫描量热仪、热稳定性筛选量热仪、绝热加速度量热仪、高性能绝热加速度量热仪、微量热仪、常压反应量热仪、高压反应量热仪、最小点火能测试仪等，具备动力学研究手段和技术能力。那么，如何缩小仪器投资成本完成工艺安全风险评估呢？C80微量热仪+AKTS软件是否取代多数的量热设备，获得准确的实验数据，进而完成一套完整的工艺安全风险评估呢？
1.AKTS软件
AKTS（Advanced Kinitics and Technology Solutions）为塞塔拉姆合作伙伴瑞士高等动力学技术公司出品，是一款专业水准、功能性、易操作性、实用性极高的动力学评价工具。它主要用来在针对含能材料，推进剂，烟火材料，危险化学品测试中的DSC，DTA，TGA，EGA(TG-MS， TG-FTIR)数据的进行动力分析。同时引入了有限元方法、热平衡条件、环境温度函数等把一般意义下动力学方法演绎到了前所未有的高度。
AKTS软件的功能特点决定了软件的应用，可以总结概括为以下几个方面的应用：
（1）动力学计算：通过等转化率法可以对分解反应的活化能进行计算，获得准确的动力学参数。
（2）材料热稳定性：在动力学的基础上对不同温度条件下的物质热分解行为进行预测，因此可以对物质的热稳定性进行分析。

（3）疫苗失活：与材料的热稳定性相似，通过高效液相色谱（HPLC）定点测试疫苗的浓度，可以预测不同温度条件下疫苗的活性浓度。
（4）物质危险性分析：通过AKTS软件可以获得绝热条件下的热力学参数，如TMRad、T_D24、SADT等，参考《精细化工安全风险评估导则》利用风险矩阵法从TMRad、ΔT_ad两个方面对物质危险性进行评估。同时可以模拟计算实际包装条件下的SADT，这对物质的生产、储存、运输、包装具有一定的指导意义。
（5）反应过程量热：反应量热模块可以在任意控温模式下模拟任意类型的反应釜:间歇，半间歇，连续搅拌釜式反应，柱塞流反应，微反应器以及它们之间的任意组合反应体系。常用的控温模式有等温，等温夹套，非等温，多变夹套温度温度补偿模式(综合上述模式)和绝热模式（如冷却系统失灵）。反应量热模块在新工艺的开发、优化、工艺放大、工艺安全评估上都可以应用。

AKTS软件的模拟计算是基于3-5组量热数据的基础上进行的，确保数据来源的准确性才能确保模拟计算结果的准确性。首先，在量热过程中不能有质量损失，应确保体系是密封的，有质量损失的实验数据是不准确的。其次应选用高灵敏度的量热仪。C80微量热仪就是一款高精度的量热仪，通过C80和AKTS联用可以确保模拟计算结果的准确性，同时通过C80+AKTS软件联用参照《精细化工安全风险评估导则》对某化工工艺从物质危险性和反应过程危险性两个方面进行风险评估。
2.C80微量热仪
C80微量热仪是法国SETARAM公司研制开发的新一代CALVET式量热仪，其传感器由大量热电偶组成圆柱形检测器阵列（从上往下一共9环，每环38个热电偶），以检测样品向各个方向的热流，而样品置于检测器的中央，其量热效率由传统DSC的20%－40%提高到94%，具有非常高的灵敏度和准确性。
反应炉内有设置有独立的样品池和参比池通道，样品池内存放被测样品，样品量通常在几百毫克到几克之间。参比池内放与样品池同等质量的惰性物质，以减小热容影响。
C80微量热仪的测定原理与DSC一致，即实验在程序温度控制下，测量输入到被测物质和参比物质之间的能量差（或功率差）随温度的变化规律。C80可测定各类化学以及物理过程的热效应、热物性参数以及压力特性，求解各类化学物质的化学动力学参数和热力学参数。
C80可测试单一样品在恒温条件下发生分解、相变、氧化、裂解等物理化学变化时吸收或释放的热量；
C80可测量固-固、固-液、气-固、液-液等两相物质混合、吸附、脱附或发生反应时产生的热量吸收或放出；配有精密压力传感器的反应池还可随时精确测量和显示反应池内由于分解等产生的压力情况；以非常稳定的恒定小速率程序升降温。
C80具有多种不同形式的样品池，可根据样品池的应用范围从事各种不同的研究及应用；并可根据其原理特点自行设计改进、制造不同反应领域的样品池，可以从外部引入不同的气体、液体进行多种目的的混合实验。它可以进行普通差式扫描量热仪（DSC）不能进行的多种反应热试验及开放体系实验。
3如何实现工艺危险性评估？

通过C80+AKTS软件可以获得物质危险性和反应过程危险性评估的所有数据，根据放热量、绝热温升、TMRad可从单因素对物质危险性进行等级划分，也可以利用风险矩阵法从严重度（绝热温升）、可能性（TMRad）两个方面对物质危险性进行等级划分。同时通过AKTS软件可以获得准确的动力学参数，根据活化能随转化率的变化趋势也可以对物质危险性进行分析。同时，可利用C80微量热仪实现在任何反应过程中混合溶液的稳定性进行测试，生产事故可能发生在反应过程的任何阶段，因此对每个阶段的混合溶液的稳定性进行实验分析也是有必要的。
反应过程危险性利用典型的热失控模型，根据初始反应温度Tp、反应达到的最高温度MTSR、技术最高温度MTT、TMRad=24h的温度T_D24四个温度参数的大小对危险性进行分级。通过AKTS软件的反应量热模块可以模拟冷却失效的情形得出MTSR，结合T_D24、MTT、Tp可对危险性进分级。同时，AKTS软件在工艺开发、工艺优化、工艺放大等方面也有很好的利用。很多人认为我们模拟计算的数据与实际实验数据存在差别，针对于同一反应，反应的动力学是一致的。因此我们在动力学准确计算的基础上得到的数据是准确的。

附件：

AKTS+C80如何实现工艺危险性评估.docx

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牛牛0322

第1楼2017/07/07

楼主您好，请问这是您自己写的原创吗？是的话可以参加第十届原创大赛哦

0

徐二永

第2楼2017/07/07

是我的原创，但是我不知道怎么参赛啊
牛牛0322(v3224499) 发表:楼主您好，请问这是您自己写的原创吗？是的话可以参加第十届原创大赛哦

0

牛牛0322

第3楼2017/07/07

好的，我在后台帮你加上，论坛首页右上角就有原创大赛，下次进那里参加就行
徐二永(v3247280) 发表: 是我的原创，但是我不知道怎么参赛啊

0

科研狗一枚

第4楼2017/07/08

在读博士一枚，对您的工艺危险性评估比较感兴趣，想了解一下你们的AKTS软件有量热功能吗？期待您的回复。

1

徐二永

第5楼2017/07/08

我们的AKTS软件新出的RC模块，可以进行反应过程量热，AKTS 反应量热模块软可针对工业反应器对所有反应系统进行动力学拟合，然后通过模拟不同的反应器类型，反应器和反应器联用以及控温方式来优化目标工艺和对该过程进行安全评价。例如它能解决用户下列问题：
· 针对所要的目标反应哪种类型的反应器最合适?
· 该反应该实施哪种控制模式?
· 选用何种条件 (温度, 溶剂, 驻留时间, 进料速率, 釜釜相联, etc.) 才能获得最大产出率和筛选率?
· 哪些参数对系统的反应路径的改变起最大作用?
· 针对单步，多步反应比如连续，并行等的任意反应类型的反应动力学
· 任意类型的反应釜: 间歇, 半间歇，连续搅拌釜式反应，柱塞流反应，微反应器以及它们之间的任意组合反应体系
· 任意模式的温度控制:等温,等温夹套, 非等温, 多变夹套温度温度补偿模式 (综合上述模式) 和绝热模式（如.冷却系统失灵）
如果有什么不懂或者需要进一步的了解可以私信我。
科研狗一枚(v3206987) 发表:在读博士一枚，对您的工艺危险性评估比较感兴趣，想了解一下你们的AKTS软件有量热功能吗？期待您的回复。

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徐二永

第6楼2017/07/09

更多详细信息请直接咨询：
邮箱xuey@kep-technologies.cn
电话：18811100589

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