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优秀论文｜绝热加速量热仪在探究不同离子液体催化间二甲苯硝化反应选择性与危险性中的应用
点击次数：168发布时间：2024/11/8
南京工业大学倪磊教授团队在 Journal of Molecular Liquids 期刊发了表题为 Study on the reaction selectivity ａnd hazard of m-xylene nitration catalyzed by SO3H-functionalized ionic liquids with different anions: Experimental ａnd theoretical approaches论文，该成果由国家自然科学基金委员会（编号21927815、52334006、52274209）和江苏省“333”项目支持。
《Journal of Molecular Liquids》是化学-物理域的权威学术期刊，注于原子、分子和化学物理方向的研究。该期刊以其高水平的学术成果、良好的可读性和广泛的影响力而著称。
本研究项目深入探讨了五种不同类型的磺酸基咪唑类离子液体（SFILs）在催化间二甲苯硝化反应中的选择性和热危险性。其中，仰仪科技的绝热加速量热仪TAC-500A被用于硝化产物的绝热热失控测试和热动力学分析，为开发高效且安全的硝化工艺提供了关键的数据支撑。
硝化工艺简述
硝化是化学工业中一种为重要的亲电取代反应，其产物在炸药、染料和医药等域具有不可替代的作用。然而，近年来，由于操作失误和热累积等问题，硝化事故频发。据中国化学品安全协会的数据显示，硝化工艺在我国危险化工工艺中的事故率和致死人数均位居列。
（左）江苏响水“3·21”特别重大爆炸事故与
（右）江苏聚鑫生物“12·9”重大爆炸事故
为加强危险化工工艺的风险评估，《GB/T 42300-2022 精细化工反应安全风险评估规范》（点击查看标准解读）对反应安全风险评估提出了更为严格的要求，明确规定了包括自动反应量热仪、绝热加速量热仪、差示扫描量热仪和快速筛选量热仪等在内的关键评估仪器。
本研究中TAC-500A的应用：
TAC-500A绝热加速量热仪通过保持反应体系与环境温度相等，在绝热条件下测定样品的热行为，从而模拟潜在的热失控反应。在本研究中，研究人员使用不锈钢量热弹装载约1克样品，并采用经典H-W-S模式，在200-400℃范围内，以5℃的台阶温升搜索不同离子液体催化条件下间二甲苯硝化产物的自放热行为。在每个目标温度下，程序持续30分钟，并设定自分解检测阈值为0.02℃/min，以精确确定样品的自放热分解特性。实验初步表明，含有较高比例的单硝基化产物样品会引发更剧烈的热解。此外，硝基甲苯产品在热失控过程中具有较长的分解诱导期，因此，其在运输和储存过程中需要采取有效的温度监控措施。
TAC-500A绝热加速量热仪集成了多种反应动力学分析方法。在反应机理模型不明确的情况下，为避免预设模型不匹配带来的误差，可选择等转化率法进行参数拟合；而对于具有明确n反应动力学方程，则可直接采用速率常数法进行拟合。本研究采用了速率常数法进行计算，结果表明，与单硝基化产物相比，双硝基化产物的分解需要额外的能量来启动。
TAC-500A绝热加速量热仪在测试强放热硝基化合物的热危险参数方面表现出色。它不仅能实时追踪反应温度，还能迅速捕捉绝热温升变化，其检测阈值低于0.01℃/min，在确保实验安全的同时实现了精确量热。此外，其数据分析软件还能计算二次分解反应的热危险参数，并生成风险评估报告。
仰仪科技 绝热加速量热仪 TAC-500A
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