Классификация химических веществ реактивной
Эта простая схема классификации могут быть использованы для характеристики термических рисков нестабильности создаваемой реактивной химических веществ в процессе.
ОЦЕНКА реактивной химической опасности является важной задачей в процессе химической промышленности, а также отсутствие точных знаний о химических реагентов, продуктов или промежуточных была причиной многочисленных инцидентов (1, 2). Часто небольшие изменения во время эксплуатации оборудования может привести к условиям, которые могут инициировать беглых реакций (3). Таким образом, оценка опасности реактивной необходимо для безопасной эксплуатации объекта химического процесса.
В этой статье содержится обзор существующих методов оценки опасности реактивной и существующих классификаций реактивных химикатов и реактивной опасности. В нем также предлагается новая классификация реактивных химических веществ на основе данных калориметрических и индекс реактивности риска (НСИ), которая принимает во внимание условия процесса, который можно количественно риски, связанные с реактивной химических веществ в процессе.
Тестирование методологии
Реакционной способности вещества, как правило, оценивается выполнение калориметрических измерений в системе интересов (4). Небольшое количество нагреве образца в диапазоне температур (обычно в течение 30-400C), и температура, давление и время данные записываются. Затем эта информация используется для настройки будильника, облегчение размеров и моделей.
Прежде чем детальное тестирование проводится, скрининг испытания (5) с использованием калориметров, таких как дифференциальной сканирующей калориметр (DSC) и реактивная инструмент отбора системы (RSST) (6). Такие скрининговые тесты относительно недорогие и могут быть выполнены быстро. Таким образом, общая термодинамики и кинетики реакции можно оценить по температурно-калориметрических данных. Калориметрических данных также может быть использован для оценки опасности, создаваемой соединений или составов и риск потенциальных беглых реакции.
На основании ИПД, классификация показана в таблице 1 применяется для рейтинга термически неустойчивых соединений (7).
Хотя расчет ИПД появляется интуитивно, трудно получить точные кинетических параметров на основе калориметрических данных. Из расчета кинетических параметров требует дополнительной работы для пользователя и может занять много времени, одна из целей данной статьи является обеспечить простой метод для классификации.
Классификация техники
Цель классификации, чтобы оценить материал в соответствии с его собственной тепловой опасности нестабильности и риска теплового убегания реакции.
Чистой энергии, выделяющейся при реакции является мерой хранится потенциальной энергии, которая доступна для детонации.
Температура, при которой система в первую характеризуется значительными экзотермических деятельности называется началом температуры (T ^ югу O ^), которая обозначает скорость химической реакции достаточно большой, чтобы судить по калориметра. Обнаружены температуры начала, таким образом, мера кинетики реакции. Несмотря на значительный спор о толковании (8) для выбора соответствующих температурах процесса, Т0 является важным параметром при проверке уровня тестирования. В связи с этим, Андо и др.. предложили, чтобы температура начала использоваться в качестве параметра для классификации химических веществ реактивной (9).
Таким образом, к югу T ^ O ^ и - [Delta] H являются двумя важными параметрами, полученными из калориметрических тестирования, которые могут быть легко определить по температурно-временных данных.
Реактивные химические вещества могут быть разделены на следующие четыре класса, как показано на рисунке 1:
* Класс I - соединений, которые реагируют при низких температурах, освобождая большое количество тепла
* Класс II - соединений, которые реагируют со значительным выделением тепла при более высоких температурах
* Класс III - соединений, которые реагируют при низких температурах, аналогичных соединений класса I, но это менее экзотермических
* Класс IV - химических веществ, которые реагируют на более высоких температурах и мягко экзотермические.
Таким образом, уменьшение реактивной опасности, связанные с класса I до IV. Класс I химических веществ, более вероятно, сильно разлагаются и должны быть тщательным образом и тщательно испытаны. Химические вещества класса II также лежат в области высоких категории опасности, поскольку они выброса огромных количеств энергии. Вещества, входящие в классы III и IV представляют среднего и низкого риска, соответственно.
Критических значений
Эта классификация мест жестких границ на конкретные значения для температуры начала и тепловой эффект реакции. (Хотя эти строгие границы можно избежать с помощью нечеткой логики для определения границ, цель здесь просто чтобы продемонстрировать основы для реактивных классификации химических веществ.) Выбор пороговых значений для T ^ O ^ к югу и - [Delta] H подлежит суду. Мы рекомендуем значение 200C для критической температуры Т ^ к югу начала O, критических ^. Это согласуется с NFPA собственного теплового рейтинг стабильности, которая классифицирует материалы, которые обладают адиабатических температурах инициирования экзотермической ниже 200C как более опасных и определяет ранг опасности 2.
Программа ASTM CHETAH (10) для расчета максимального теплота разложения на основе теплота образования, и, если максимальная температура разложения более чем экзотермических -2,929 кДж / г, она классифицирует материал как опасные. Таким образом, -3 кДж / г (-0,7 ккал / г) может быть выбрана в качестве критического порога тепловой эффект реакции, [Delta] H ^ ^ докритического.
Калориметрические данные для отдельных соединений (9) приведены в таблице 2 и предназначены для создания реактивной 4 классы, исходя из значения - [Delta] H и T ^ O ^ к югу, как показано на рисунке 2.
Реакционная Индекс риска (РРЛ)
Предложенная классификация является простым, но эффективным, и может быть уточнена классификация реактивных химических веществ и развитие опасных рейтинга для различных составов и условий. Всеобъемлющей и реалистичной оценки рисков будет включать также температура, T ^ ^ к югу процесса для конкретной системы. Нормированные классификация, основанная на - [Delta] H и T ^ O ^ югу будет зависеть от чувствительности калориметра и запустить условиях. Однако, чем ближе температура процесса является T ^ O ^ к югу, тем выше вероятность, она будет проходить значительное реакции.
ОРС приходится влияние температуры, запасенной энергии в системе, концентрация энергетических материалов и загрязняющих веществ. Меньшее значение НСИ, тем меньше риск теплового убегания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бартон, JA, и П. Ф. Нолан, "Происшествия в химической промышленности за счет теплового убегания химических реакций", IChemE серии Symposiium № 115, с. 3-18 (1989).
2. Etchclls, JC, "Почему реакций Run Away," Органический процесс исследования и развития, 1 (6), с. 435-437 (1997).
3. Гастин, JL, "Runaway реакции, курсов, и методы, чтобы создать безопасные условия процесса", анализ рисков, 12 (4), с. 475-481 (1992).
4. Grewcr, T., "Тепловые опасности химических реакций", Elsevier, Амстердам, Нидерланды (1994).
5. Бартон, J., Р. Роджерса, "опасности химических реакций", 2-е изд. Института инженеров-химиков, регби, Великобритания (1997).
6. Burclbach, JP, А. Е. Миллер, "Расширенный Реактивная система отбора инструментов (ARSST)," Труды 29-й ежегодной конференции по термический анализ и приложения, североамериканского общества термальных анализ, с. 567-572 (2001).
7. Национальная ассоциация защиты от пожаров, "Стандартные системы для идентификации опасности материалов для реагирования на чрезвычайные ситуации", NFPA 704 (2001 издание).
8. Hoeflich, TC, и MS Лабардж, "О пользе и злоупотреблении Определен температура начала калориметрических опытов для реактивных химических веществ," Журнал предотвращения потерь в перерабатывающих отраслях промышленности, 15 (3), с. 163-168 (2002).
9. Андо Т. и др., "Анализ дифференциальной сканирующей калориметрических данных для реактивных химических веществ," Журнал опасных материалов, 28 (3), с. 251-280 (1991).
10. ASTM, CHETAH, т. 7,2, программы ASTM Компьютер для термодинамических и энергетики выпуска оценки (NIST специальной базе данных 16), Подкомитет ASTM E27.07, ASTM, Запад Conshoshocken, П. (1998).
11. Есида, Т. и др.., "Прогнозирование опасность возгораний и взрывов реактивных химических веществ. I. Оценка взрывчатых свойств самореактивных химических продуктов из SC-DSC данных", Kogyo Kayaku, 48 (5), с. 311 - 316 (1987).
Sanjeev Р. Сараф
Уильям Дж. Роджерс
М. SAM Маннан
MARY KAY О'коннор ПРОЦЕСС Центр безопасности TEXAS
Sanjeev Р. Сараф проводит докторскую степень в Mary Kay О'Коннор процесса Центр безопасности в химической Технический отдел в Техасе
Уильям Дж. Роджерс является директором экспериментальных исследований в Mary Kay О'Коннор процесса Центр безопасности, кафедра химической инженерии Техасского
М. SAM Маннан, профессор химической технологии и директор Mary Kay О'Коннор процесса Центр безопасности в Техасе
