后处理厂红油可能组分丁醇及其衍生物与HNO_(3)的绝热量热研究

通过绝热加速量热仪(ARC)探究丁醇、丁醛、丁酮及丁酸四种组分与HNO_(3)的放热行为,对测试结果进行对比分析,并通过热危险性综合评估指数(THI指数)法评估体系危险性。结果表明:在零氧平衡条件下,丁醛-HNO_(3)体系自放热最明显,当丁醛含量仅0.14 g时体系的绝热温升达到118.4℃,放热量为776.6 J/g;丁醇-HNO_(3)体系在40.2℃左右时开始发生放热,自反应放热段最高温度达到145.7℃,最大压力达到34 bar(1 bar=10^(5)Pa)左右;丁酮-HNO_(3)体系从50℃开始放热至136℃结束,放热量为564.0 J/g;丁酸-HNO_(3)体系在小于140.0℃的温度范围内未观察到放热点。随着HNO_(3)浓度的增加(2.0→6.0 mol/L),丁醇-HNO_(3)体系危险性从中等增加到较高级别;丁醇、丁醛、丁酮及丁酸与4.0 mol/L HNO_(3)的反应体系的危险性分别在较高、较高、中等、中等级别。

绝热加速量热仪在反应安全风险评估应用中的常见问题

绝热加速量热仪(ARC)目前已被广泛运用于反应安全风险评估中。本文在总结ARC在反应安全风险评估中应用的基础上,指出在进行ARC测试时一些常见问题一直被人忽略,这些问题中一部分是可以通过更好地设计实验方法来避免,如进样量过少、样品池的不兼容性和样品低温反应等问题;另外一部分是仪器自身的问题,需要了解其根本原因从而避免使用错误的数据得出错误的结论,如绝热炉最大温升速率限制、压力链接接头的热损失、压力链接管道中的蒸气冷凝和温升速率较大时ARC样品温度测量准确性等问题。本文就这些问题作系统性分析,旨在提醒科研学者可以更好地设计实验和解读数据。文中分析得出结论:推荐ARC进样量为4g左右,选择与测试样品兼容的样品池,尽量使用新制备的样品做测试,且能分辨当样品的最大温升速率大于ARC绝热炉的最大温升速率时的非绝热数据。文章总结以上几种方法为在工艺反应安全风险评估中更准确地使用ARC数据提供参考。

绝热加速量热法研究高固体含量改性双基推进剂的热稳定性

采用绝热加速量热法研究了高固体含量改性双基推进剂的热稳定性。结果表明,随RDX含量增加,GLX推进剂中双基组分降低,表现为体系初始分解温度、初始升温速率升高,热稳定性提高。但系统绝热温升增加,意味着一旦发生安全事故,其危害程度显著增加。Al粉替代等量的RDX,热稳定性不变,危害程度加剧。

用加速量热仪研究双基发射药的绝热分解特性

针对固体含能材料的均相反应,用反应物质的转变分数代替反应物密度并引入了绝热升温速率方程。建立了计算绝热动力学参数的理论模型,分析了热惰性因子对测试结果的影响。用加速量热仪研究了双基发射药的绝热分解过程,得到绝热分解温度和压力随时间变化曲线以及温升速率、压力上升速率随温度的变化曲线。结果表明,较大时双基发射药发生缓慢的分解反应,起始分解温度较高;较小时则发生快速的燃烧反应,放热量却大大增加。用速率常数法计算得到了不同时双基发射药绝热分解反应的活化能E和指前因子A。

岩石乳化炸药绝热分解安全性的加速量热法分析

用加速量热仪研究了岩石乳化炸药的绝热分解过程,得到了绝热分解温度与压力随时间的变化、自加热速率与分解压力随温度的变化曲线以及压力转化分数随时间的变化曲线,并分析了热分解过程,计算了分解动力学参数表观活化能和指前因子,据此分析了岩石乳化炸药的安全性,表明乳化炸药具有良好的热稳定性。

绝热加速量热仪表征含能材料热感度的探讨

对现有的固体含能材料热感度表征方法进行了简述,并针对现有表征方法无法适用于液态含能材料热感度测试的局限性,提出了采用绝热加速量热仪(ARC)表征含能材料热感度的方法。用ARC测试了4种固体含能材料太安(PETN)、黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)、梯恩梯(TNT)以及2种液态含能材料硝基乙烷(NE)、硝酸异辛酯(EHN)的绝热分解过程,根据所得热动力学数据计算得出了这些被测试样不同爆炸延滞期对应的爆发点。就4种固体含能材料而言,ARC测试得到的热感度排序为PETN>RDX>HMX>TNT,此结果与传统的伍德合金浴法的测试结论一致,认为ARC可以应用于固体及液态含能材料的热感度测试。6种被测试样的热感度排序为EHN>PETN>RDX>HMX>TNT>NE。

融合C80数据的绝热加速量热法热惯量因子修正

受限于仪器原理,绝热加速量热法数据分析需进行热惯量因子修正。然而,现有的修正方法均违背由反应物比热及炉体温度动态追踪效果变化等引起热惯量因子动态变化的事实,导致动力学参数求取存在偏差。针对上述不足,提出一种基于C80与绝热加速量热数据联用的绝热加速量热热惯量因子修正及动力学计算方法。具体步骤如下:基于Friedman法分析C80数据获取无模型动力学参数,将其代入绝热数据求解反应体系比热容与等效热惯量因子乘积,并在绝热平衡方程中由上述乘积替代恒定热惯量因子及比热实现动力学计算。以过氧化二叔丁基(DTBP)和过氧化氢异丙苯(CHP)为实验对象进行实验验证。结果表明,基于两种量热模式联用的热惯量因子修正方法避免了热惯量动态变化对动力学分析的影响,从而获得更加准确的动力学参数。

基于加速量热仪的3,4-二硝基吡唑绝热分解分析

为了研究3,4-二硝基吡唑(DNP)的热分解性能和热稳定性,采用绝热加速量热仪(ARC)对其在绝热条件下的热分解进行了研究,得到了DNP绝热分解的温度、压力、温升速率等随时间及温度的变化曲线。结果表明:DNP的绝热分解分为四个阶段,后两个阶段为其主要热分解阶段;主要的热分解从245.5℃开始,绝热分解整体是较为缓慢的,没有自催化现象发生,证明DNP具有良好的热稳定性;根据温升速率方程及Arrhenius公式对这后两个阶段进行了动力学计算,两个阶段的热分解反应级数为0.5和1,活化能分别为218.4 kJ/mol、331.1 kJ/mol,指前因子分别为7.9×10^(18)min^(-1)、6.9×10^(28) min^(-1),并得到了DNP绝热分解温升速率随温度变化的数据模型。

加速绝热量热仪用于含能材料热分解研究进展

详细介绍了绝热加速量热仪(ARC)的工作原理、运行模式、所能获取的数据及其处理方法;综述了近年来其在含能材料热分析研究中的应用,指出其应用于含能材料热分解研究的特点和优势,并就ARC用于含能材料热危险性评价提出了建议。

绝热加速量热仪研究锂离子电池电解液热安全性

利用绝热加速量热仪对商业锂离子电池中常用的3种电解液进行了热分析实验,并根据测试结果评价了其热安全性。3种电解液的初始反应温度均在180～2 0 0℃之间;运用绝热理论模型,得到3种电解液热分解反应的活化能Ea 分别为(2 46.2 0 2±2 .866) k J·mol- 1 、(2 77.94±7.49) k J·mol- 1 和(778.81±3 4.86) k J·mol- 1 ;每克样品反应终止时压力分别达到2 173 .84k Pa、2 0 74.80 k Pa和240 8.65 k Pa,压力升高值△P分别为:819.42 k Pa、1619.3 7k Pa和80 8.5 4k Pa。

绝热加速量热仪在锂离子电池安全性研究方面的应用

锂离子电池具有自放电率低、工作电压高、循环寿命长、环境污染小等优点[1]。随着锂离子电池的广泛应用,电池的安全性受到了越来越多的关注。由于锂离子电池的比容量高、电解液大多为有机易燃物,电池滥用时使电池温度升高,可能会导致正负极材料、电解液或电解液内部发生热分解反应。当电池散热速度小于产热速度时,就有可能导致电池热失控、爆炸等安全性问题[2-3]。

利用加速量热仪(ARC)研究热分析动力学反应机理

从动力学基础方程推导出绝热条件下ARC热分析动力学方程,与传统的DTA动力学方程比较,ARC理论模型更接近于化学过程工业.以SM型和RM型含能材料为样品进行热分析测试,运用新的理论模型分别计算出了SM型和RM型两种样品的活化能ESM=247.55kJ.mol-1,ERM=138.46kJ.mol-1和指前因子ASM=4.26×1023S-1,ARM=4.20×1012S-1.

绝热加速量热仪在锂/钠离子电池研究中应用

电池热失控主要由于外部高温环境等因素,使得电池内部发生一系列的化学反应,导致电池内部的温度上升。电极材料、电解液以及它们之间的匹配程度都将影响电池的安全性能。绝热加速量热仪(ARC)由于其能研究绝热环境下的自加热情况且灵敏度高等优点成为电池安全性研究的方式之一。通过ARC测试,可以得到自放热速率和温度的变化关系,推动锂/钠离子电池动力学研究、热失控原因分析以及电极材料、电解液热安全性能评估的研究。本文回顾了近二十年来绝热加速量热仪在锂/钠离子电池安全性方面的研究,比较了不同的电极材料、电解液以及电池的热行为,筛选出安全性更高的电池材料与电解液体系,为今后的锂/钠离子电池的设计和研究提供有效的理论数据与参考。

绝热加速量热无模型方法动力学预测

绝热加速量热主要采用基于单一实验数据的模型拟合方法进行动力学预测,难以应用于未知机理反应和复杂反应。为此,通过数值模拟方法在绝热条件下产生n级反应与Kamal自催化反应数据,采用Vyazovkin和Friedman等转化率方法进行动力学求解;然后在不同起始温度和等温条件下,采用无模型动力学参数进行绝热和等温动力学预测,并与模拟数据对比。结果表明,绝热加速量热采用Vyazovkin方法预测最大相对误差为39.9%,Friedman方法预测最大误差超100%,前者更适合进行预测;建议在预测温度±40℃范围内进行实验测量。这为未知化学物质和复杂反应热失控风险评估及化工事故模拟等提供了有效手段。

加速量热仪研究2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物的热分解

为研究高能量密度材料2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(TANPyO)的热分解性能和热稳定性,利用绝热加速量热仪(ARC)测量其在绝热条件下的热分解过程,获得了热分解的温升速率、温度和压力等随时间的变化关系以及温升速率、压力随温度的变化曲线。结果表明:TANPyO绝热分解主要有两个放热过程,其中第二过程温升速率升降幅度较大,为主要的热分解过程。TANPyO初始分解温度高达252.7℃,具有良好的热稳定性。根据温升速率方程和Arrhenius公式计算出TANPyO表观活化能、指前因子和反应热分别为476.96kJ·mol-1、6.920×1042 min-1和930.84J·g-1。

用加速量热仪研究乳化炸药的热稳定性

使用加速量热仪 (ARC)研究了一种新型乳化炸药的热稳定性。得到了乳化炸药样品的热分解温度和压力随时间的变化曲线以及自热速率、分解压力随温度的变化曲线 ,分析了其热分解过程 ,计算了表观活化能 Ea 和指前因子 A。测试和分析结果表明所测试的乳化炸药具有良好的热稳定性。

采用加速量热法评价防爆硝酸铵的热稳定性

在模拟硝酸铵(AN)的生产工艺流程中加入防爆添加剂制成防爆AN,按照工业炸药配方制成铵油炸药,并用8#雷管起爆,实验表明该防爆AN失去了爆炸性。用加速量热仪研究了AN和防爆AN的绝热分解过程,得到了绝热分解温度与压力随时间的变化、自加热速率与分解压力随温度的变化曲线,计算了分解动力学参数表观活化能和指前因子。据此分析了防爆AN的安全性,表明它具有良好的热稳定性;同时也表明防爆AN热稳定性的提高是爆炸特性得以消除的原因。。

利用加速量热仪测定原油氧化动力学参数

在注空气提高石油采收率技术研究中,原油氧化动力学参数既是基础数据,同时也能评价该技术在矿场应用的可行性。为明确原油氧化动力学特征,采用加速量热仪法,在高压绝热条件下研究原油的氧化特征。结果表明,通过加速量热实验可确定原油点火温度;运用动力学理论对实验数据处理,推导出原油氧化动力学特性数学模型,得到动力学参数的计算方法,进而求出原油的活化能和指前因子。与热重分析法和差示扫描量热仪等常规方法相比,加速量热仪法更接近地层实际条件,原油氧化动力学参数测定结果更准确,具有良好的推广价值和应用前景。图9表2参13。

加速量热仪在锂离子电池热安全性研究领域的应用

加速量热仪 (AcceleratingRateCalorimeter,简称ARC)是用于危险品评估的新型热分析仪器 ,可以提供绝热条件下化学反应的时间、温度、温升速率和压力数据。本文着重介绍了加速量热仪应用在锂离子二次电池热安全性研究方面的研究成果 ,总结了锂离子二次电池的正负极材料、电解液和粘结剂等对锂离子二次电池热安全性的影响 ,并对ARC在离子电池热安全性研究发展方向的应用进行了展望。

用加速量热仪研究TATB的热分解

加速量热仪(AcceleratinngRateCalorimeter,简称ARC)是联合国推荐使用的用于危险品评估的新型热分析仪器,可以提供绝热条件下化学反应的时间-温度-压力数据。本文运用绝热理论模型,计算出了TATB的活化能Ea为455.72kJmol-1,指前因子A为1.39E38s-1。