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H.E.L 反應(yīng)量熱 —Simular 案例:在等循環(huán)半間歇反應(yīng)器中進(jìn)行的單擴(kuò)散控制液-液非均相反應(yīng)固有安全操作條件的識別和預(yù)測

關(guān)鍵詞:Simular,、反應(yīng)量熱,、HEl、綠綿科技
時間:2025-01-03 13:59:10

H.E.L 反應(yīng)量熱 —Simular 案例:在等循環(huán)半間歇反應(yīng)器中進(jìn)行的單擴(kuò)散控制液-液非均相反應(yīng)固有安全操作條件的識別和預(yù)測


前言

精細(xì)化工安全操作是確?;どa(chǎn)過程中人員安全,、設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)的重要環(huán)節(jié),。在精細(xì)化工和制藥化工行業(yè)中,放熱反應(yīng)通常在間接冷卻的半間歇反應(yīng)器(SBRs)中進(jìn)行,,以通過平衡冷卻系統(tǒng)的熱移除能力來控制投料速率,,從而避免熱失控事件。然而,,由于過高的投料速率,、不當(dāng)?shù)膴A克溫度、冷卻失效,、攪拌失效,,甚至誤操作引起的失控反應(yīng)尚未完全消除,。一旦發(fā)生失控反應(yīng),它們將給企業(yè)財產(chǎn)和人類生命造成巨大損失,。自20世紀(jì)80年代以來,,就開始了對SBRs的失控機(jī)制和安全運(yùn)行的研究。

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案例:在等循環(huán)半間歇反應(yīng)器中進(jìn)行的單擴(kuò)散控制液-液非均相反應(yīng)固有安全操作條件的識別和預(yù)測          

背景:Hugo和Steinbach首次觀察到,,在均相SBRs中,,由于過低的工藝溫度導(dǎo)致投料組分積累是失控的原因。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系,,設(shè)置了劃分無量綱板安全和不安全區(qū)域的線,。Steensma和Westerterp將均相反應(yīng)擴(kuò)展到二階非均相液-液SBRs。他們定義了一個目標(biāo)溫度,,將其與最大工藝溫度進(jìn)行比較,,將無量綱反應(yīng)板劃分為IS(固有安全)、NI(不點(diǎn)燃),、TR(熱失控)和QFS(快速啟動,、公平轉(zhuǎn)化和平滑溫度曲線)區(qū)域。然后,,通過兩個無量綱參數(shù)(即反應(yīng)性數(shù)Ry和放熱數(shù)Ex)開發(fā)了一種新型的邊界圖(BDs),。在后續(xù)研究中,他們定義了一個新的固有安全區(qū)域,,并引入了一種確定固有安全區(qū)域的實(shí)際程序,。隨后,提出的固有安全區(qū)域和評估程序被用于均相SBRs,。


研究方法:為研究在冷卻失效條件下合成反應(yīng)的最大溫度(MTSR0)及其對應(yīng)的即時θMTSR與夾套溫度的關(guān)系圖,,以識別不同熱行為并提出安全操作條件,建立了一個無量綱數(shù)學(xué)模型,,用于評估在恒定溫度條件下進(jìn)行的擴(kuò)散控制液-液非均相反應(yīng)的熱行為,。繪制了一系列邊界圖和對應(yīng)的絕熱溫度圖,用以識別反應(yīng)的固有安全操作條件,。

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結(jié)論:通過研究MTSR0和θMTSR與τj的關(guān)系,,可以區(qū)分不同的熱行為,,從而引入一個穩(wěn)健且全面的標(biāo)準(zhǔn)來識別熱行為,。基于提出標(biāo)準(zhǔn),,開發(fā)了一系列在不同操作條件下的邊界圖,。結(jié)合邊界圖和絕熱溫度圖,可以在不反復(fù)求解復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的情況下,,輕松獲得同時考慮期望反應(yīng)和分解反應(yīng)的固有安全操作條件,。最后,,文章還提出了這種方法的實(shí)際應(yīng)用流程。


產(chǎn)品應(yīng)用量熱實(shí)驗(yàn):對于給定的反應(yīng)和反應(yīng)器(工藝配方和反應(yīng)器配置已確定),,首先要求質(zhì)量和傳熱性能,。通過初始負(fù)荷下的反應(yīng)釜冷卻試驗(yàn),測量了UA,。D,、kL、a可通過經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)計算,,mA/B可通過氣相色譜法測定等,。然后測量其熱力學(xué)和動力學(xué)性質(zhì)。ΔHr, k,, E,, m和n可以很容易地通過(反應(yīng)量熱儀)Simular等幾次等溫量熱試驗(yàn)得到。TD24可通過(加速絕熱量熱儀)Phi-TEC測試來實(shí)現(xiàn),。

來源

Identification and prediction of inherently safe operating conditions for single diffusion controlled liquid-liquid heterogeneous reactions performed in isoperibolic semibatch reactors. Han, Y., Liu, Y., Bai, W., Ren, C., & Xu, L. (2021). Chemical Engineering Journal, 421, 129708.https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129708




About H.E.L

Hazard Evaluation Laboratories 成立于1987年,,總部設(shè)在倫敦,在中國,、美國,、德國、意大利,、印度擁有分公司,。全資的赫伊爾商貿(mào)(北京)有限公司于 2020年在北京設(shè)立。H.E.L最初是一家過程工藝優(yōu)化及反應(yīng)危害評估的專業(yè)咨詢機(jī)構(gòu),,對研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)承接工藝過程研發(fā)項(xiàng)目,;同時提供安全咨詢,包括事故調(diào)查,、HAZOP研究,、安全設(shè)施的設(shè)計及制度管理等。目前,,H.E.L是全球首屈一指的過程工藝及安全專業(yè)咨詢機(jī)構(gòu),,同時已經(jīng)發(fā)展成為一家致力于為客戶提供專業(yè)的過程工藝優(yōu)化及反應(yīng)危害評估設(shè)備的國際集團(tuán)企業(yè)。

關(guān)于綠綿科技

  2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡稱:綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價值為宗旨,,以專業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理,、樣品制備及分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案,,致力于協(xié)助客戶提高分析檢測的效率和水平,。

  主要代理產(chǎn)品:GC/MS/MS,LC/MS/MS新機(jī)租賃業(yè)務(wù)/LUMTECH循環(huán)制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/Knauer研發(fā),中試和生產(chǎn)脂質(zhì)納米顆粒(LNP)碰撞噴射混合器系統(tǒng)/冰點(diǎn)滲透壓儀,、液相/超高壓液相色譜儀,、在線SPE液相色譜儀/法國F-DGSi氮?dú)?,超高純氫氣氣體發(fā)生器,液氮發(fā)生器/Cytiva生命科學(xué)設(shè)備/LabOS實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營系統(tǒng)/MassWorks準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測定及分子式識別系統(tǒng)/MsMetrix氣質(zhì)香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農(nóng)殘凈化柱/制藥企業(yè)質(zhì)量回顧性報告系統(tǒng)(QRS)/英國赫伊爾生物反應(yīng)器,,電池絕熱量熱,、催化劑合成。

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文章來自HEL微信公眾號,,編號HEL2025-YJ-03/03,。

關(guān)于綠綿科技
北京綠綿科技有限公司(簡稱:綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價值為宗旨,以專業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理,、樣品制備及分析,、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案,致力于協(xié)助客戶提高分析檢測的效率和水平,。主要代理產(chǎn)品聯(lián)系電話:010-82676061/2/3/4/5/6/7/8 E-mail:[email protected],。