异辛醇硝化过程中的热危险特性研究(2)
4.1 DSC实验 13
4.2 ARC实验 14
5 EHN产率的测定 18
5.1 实验仪器与试样 18
5.2 实验条件 18
5.3 实验结果与分析 18
6 EHN合成反应过程热危险性分析 21
6.1 EHN合成反应的MTSR 21
6.2 风险矩阵评估 23
6.3 失控情景风险分析 25
7 结束语 26
7.1 本文所得的主要结论 26
7.2 本论文存在的问题 26
致谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 研究意义和应用前景
近年来，我国工业的快速发展和轮船、飞机等运输业的加剧增长，增加了对柴油的需求量。由于硝酸异辛酯（EHN）可以明显地改善柴油的燃烧性能，从而减少柴油的不完全燃烧对环境造成的危害，因此在工业中需求量大[1]。研究表明，EHN和硝酸戊酯两种添加剂添加量为0.6%时能降低柴油的自燃点32℃~54℃，提高柴油十吹冰烷值10~16个单位[2]。能够显著改善柴油的燃烧性能，从而提高机车的动力性，达到节油的效果。
在较低温度下，通过向硝硫混酸中滴加异辛醇可以生产EHN。该过程是强放热过程，具有较大的反应热失控危险性，国内已有多个工厂因生产EHN发生爆炸。如，1988年11月6日，淄博东方化工厂在生产EHN过程中反应釜发生爆炸，造成4人死亡，1人重伤，直接经济损失47.5万元。2008年9月14日，金航石油化工有限公司EHN生产线，在滴加异辛醇进行硝化反应的过程中，反应过程中由于热失控而导致爆炸，造成重大事故。所以，本文将针对异辛醇硝化过程，借助相关热分析及量热测量手段，探讨该工艺的热危险性，并提出相应的建议，以减少相关事故的发生。
1.2 国内外研究概况
1.3 本论文的主要工作
1.3.1 要解决的问题
本课题主要利用热分析以及量热设备，对异辛醇硝化制备EHN工艺的热危险性进行研究，通过对不同条件下的反应过程进行测试，进而：
（1）获得反应在不同条件下的放热量以及绝热温升；
（2）结合现代分析技术得到EHN产率；
（3）评估反应热失控风险。
1.3.2 研究方案
（1）利用RC1e对不同反应温度，搅拌速率和加料速率条件下，反应的放热特性进行分析，并计算MTSR、ΔTad等参数。
（2）利用DSC和ARC分析反应产物的热分解行为，并且得到TD24等参数。
（3）根据相关的反应热危险评估理论，对该硝化反应进行热失控危险分级。
（4）利用高效液相色谱对不同反应条件下的产物进行分析，根据该反应的热危险等级，对此硝化工艺进一步优化，提高其工艺生产的经济效益。
2 失控情景评估方法
由于异辛醇硝化制备EHN的生产工艺中，反应放热强烈，一旦发生反应热失控，可能导致产物二次分解，带来更加严重的后果。本文采用失控情景分析方法对该工艺进行危险性评估。