H.E.L 安全工藝開發(fā)—Tsu & Phi-TEC & Simualr 量熱儀

通過反應(yīng)危害測試來開發(fā)安全的化學(xué)工藝是化學(xué)工程和過程安全領(lǐng)域中的一個重要研究方向。這種研究旨在通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和分析，識別、評估和控制化學(xué)反應(yīng)過程中潛在的危害，從而降低工業(yè)事故的風(fēng)險。

化學(xué)反應(yīng)，尤其是在精細(xì)化工、制藥和聚合物行業(yè)中的反應(yīng)，通常是放熱的。如果這些反應(yīng)失去控制，可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的工業(yè)事故，如火災(zāi)、爆炸和有毒氣體泄漏。歷史上有許多因化學(xué)反應(yīng)失控而導(dǎo)致的重大事故，這些事故不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還對人員安全和環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。

為了減少化學(xué)過程中的風(fēng)險，許多國家和地區(qū)制定了相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。例如，美國職業(yè)安全與健康管理局（OSHA）的《過程安全管理》（PSM）標(biāo)準(zhǔn)（29 CFR 1910.119）和環(huán)境保護(hù)局（EPA）的《風(fēng)險管理系統(tǒng)》（40 CFR 68）都要求企業(yè)對涉及危險化學(xué)品的過程進(jìn)行詳細(xì)的安全評估。我國制定了《精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險評估規(guī)范》（GB/T 42300-2022）。通過反應(yīng)危害測試來開發(fā)安全的化學(xué)工藝：

識別潛在危害：通過實(shí)驗(yàn)室測試識別化學(xué)反應(yīng)過程中可能發(fā)生的危險情況。

評估風(fēng)險：通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)評估這些潛在危害的嚴(yán)重性和可能性。設(shè)計(jì)安全措施：根據(jù)測試結(jié)果設(shè)計(jì)和實(shí)施適當(dāng)?shù)陌踩胧绺倪M(jìn)工藝設(shè)計(jì)、優(yōu)化操作條件和安裝緊急緩解系統(tǒng)（ERS）。

優(yōu)化工藝：通過調(diào)整反應(yīng)條件，減少反應(yīng)危害，提高生產(chǎn)效率和安全性。

案例：從反應(yīng)危險測試中開發(fā)安全工藝

Leggett, D. J. (2001). Safe process development from reaction hazards testing. Thermochimica Acta, 367-368, 351-365. 

背景: 化學(xué)反應(yīng)，特別是在聚合物、樹脂、精細(xì)化工和制藥行業(yè)中的反應(yīng)，通常是放熱的。如果這些反應(yīng)失去控制，可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的工業(yè)事故。因此，理解和評估化學(xué)反應(yīng)的潛在危害是降低這些風(fēng)險的第一步。文章強(qiáng)調(diào)，僅依靠化學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)是不夠的，還需要通過實(shí)驗(yàn)室測試來評估化學(xué)過程中的每一步，以確保安全操作。

研究方法：展示如何通過系統(tǒng)的反應(yīng)危害測試來評估化學(xué)反應(yīng)的安全性，并利用這些數(shù)據(jù)來定義涉及反應(yīng)化學(xué)品的過程的關(guān)鍵溫度、壓力、功率輸出、濃度和劑量率。

差示掃描量熱法（DSC）：用于初步篩選材料的熱穩(wěn)定性，檢測材料在加熱過程中是否會發(fā)生放熱反應(yīng)。

反應(yīng)量熱法：用于研究期望反應(yīng)的熱特性，包括反應(yīng)焓、反應(yīng)動力學(xué)和氣體生成速率。

絕熱量熱法：用于評估反應(yīng)失控的可能性，測量反應(yīng)的自熱速率、溫度和壓力變化。

等溫混合量熱法：用于評估化學(xué)品混合時的熱效應(yīng)，特別是在意外混合情況下可能引發(fā)的危險。

結(jié)論：文章通過一個實(shí)際案例（胺與氯代衍生物的反應(yīng)）來說明如何利用量熱測試數(shù)據(jù)來理解事故的起源和進(jìn)展。

• 反應(yīng)危害評估：通過絕熱量熱法測試，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)在失去冷卻能力的情況下會導(dǎo)致產(chǎn)品分解（起始溫度為180°C），并產(chǎn)生大量不可冷凝的氣體分解產(chǎn)物。

• 工藝改進(jìn)：通過反應(yīng)量熱法測試，發(fā)現(xiàn)將反應(yīng)從批量模式改為半批量模式可以顯著提高系統(tǒng)的安全性。然而，降低反應(yīng)溫度會導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長和反應(yīng)物積累增加。

• 安全操作窗口：通過評估期望和不期望反應(yīng)的起始溫度（Tmax和Ts），可以確定安全操作的溫度范圍。當(dāng)Ts遠(yuǎn)高于Tmax時，操作被認(rèn)為是“本質(zhì)上安全的”；而當(dāng)Ts接近或低于Tmax時，操作則變得越來越危險。

• 化學(xué)過程開發(fā)中，通過這些測試，可以為化學(xué)過程的安全操作提供科學(xué)依據(jù)，并幫助設(shè)計(jì)出更安全的工業(yè)生產(chǎn)過程。

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(jì)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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