过程安全及含能材料研究最佳拍档-三维微量热仪及AKTS热动力学软件

过程安全及含能材料研究最 佳拍档

三维微量热仪及AKTS热动力学软件

随着我国经济的不断发展以及日益严苛的法律法规要求，产业调整及环境、安全问题已经成为众多化工企业无法回避的课题，化工生产过程中的安全评估正也得到了越来越多的化工企业及相关研究机构重视，相关投入与日俱增。

无独有偶，含能材料-火炸药、推进剂-在生产储运等方面的研究需求与化工过程安全研究领域高度重合，因此本方案将二者一并讨论。

热分析仪器，尤其是DSC和绝热量热仪（ARC）已经在当前的含能材料及过程安全实验室占据了重要地位，其数据也得到了广泛认可， 但同时DSC和ARC存在如量热准确度差、无法进行原位反应等局限，无法完全覆盖当前的研究需求，

塞塔拉姆仪器(Setaram)的C80微量热仪借助独有的卡尔维式三维量热传感器，保证各种条件下的准确量热，同时可以配置多种样品池，以实现高压、测压、原位混合等功能，配合瑞士AKTS公司的专业动力学软件，将C80的量热结果进行处理，可实现诸多深度应用：

-得到动力学基本参数

-轻松实现SCALE UP：Size/mass (container volume) & Time (aging)，模拟绝热及非绝热情况，模拟各种Φ值:即模拟多种包装，储运条件

-模拟多种实际温度条件：世界各地，各季节的实时温度变化

C80 + AKTS可以看做是热安全研究的力量倍增器，在保证成果高质量的前提下极大提升效率。

以下为C80微量热仪在过程安全研究领域常用的部分样品池：（1）高压池-耐压至100/1000Bar；（2）测压池-同步测定样品反应过程中因分解等造成的压力变化；（3）薄膜混合池-原位实现两相混合，模拟反应；（4）安全池-集耐高压、原位混合及测压与一体。

下图（左）为使用C80高压池，测得的不同水分含量的复合推进剂的分解热流曲线；下图（右）为使用测压池得到的DTBP 分解的热流 - 压力变化曲线。

下图所示为借助C80安全池实现的立体化过程安全量热分析：首先利用C80安全池的玻璃安倍瓶实现样品的原位混合，进行反应量热，然后将系统密闭，升温，评估混合体系/生成物在升温过程中的热量及压力变化，在高温区热流及圧力曲线均出现向上的“峰”，说明样品发生了分解。

C80参数：

样品池容积：12.5 mL

温度范围：室温 ~ 300°C

工作模式：

等温

扫描：0.001-2°C/min

阶梯升温

检测限： 2 to 5 μW

AKTS 主要技术特点:

1.         动力学模型涵盖包含了 n 级反应, PROUT THOMPIN 模型, FRIEDMAN 模型,自催化模型,非线性等多种动力学模型可选.

2. 自由数据导入功能:可自由导入 DSC, TGA, 等温或非等温微量热数据. 也可导入 HPLC 等其他满足特定动力学模型的数据, 不受仪器厂家及品牌限制。

3. 独特的基线处理及优化功能. 具备自动选取基线功能, 最 大限度减少人为因素导致的动力学参数计算偏差,

4. AKTS-热动力学安全软件能够计算在绝热条件下达到最 大反应速率的时间(TMRad)，引入 ARC phi 值概念,可以对物质做绝热条件模拟,计算绝热致爆时间和热安全图

5. 烤燃实验模拟

引入有限元计算模型，设定容器的形状、尺寸及材料导热性等初始条件下利用动力学数据模拟烤燃实验。

6. 模拟昼夜温差交替及样品放置在不同温度环境中的转化过程

7. STANAG2895 实验模拟

8. 计算自加速分解温度 SADT