基于DSC的丙烯腈热危险性分析毕业论文
2022-03-01 07:03
论文总字数：12497字
摘 要
丙烯腈是一种重要的原料合成聚丙烯腈。本研究主要探讨丙烯腈热动力学参数的非等温动力学方程，利用差示扫描量热法(DSC)。采用中断重新扫描方法验证催化丙烯腈的特征。由基辛格方法计算活化能Ea。指数前因素，秩序和催化反应常数采用最小二乘法计算。丙烯腈混合的热风险不同的共聚单体或F 3也通过DSC探讨。从实验结果得知，自由基环化DSC升温速率的敏感。离子环合反应明显受到了共聚单体和F 3可以显著降低初始反应温度和峰值温度与纯丙烯腈。基于反应风险方法，丙烯腈的相对风险评估不同的共聚单体或F 3。
关键词：丙烯腈、DSC、热动力学热危害、风险。
Abstract
Acrylonitrile is an important raw material for the synthesis of polyacrylonitrile. In this study， the nonthermal kinetic equation of the kinetic parameters of acrylonitrile was investigated by differential scanning calorimetry (DSC). The characteristics of catalytic acrylonitrile were verified by the intermittent re - scanning method. The activation energy Ea is calculated by the Kissinger method. Pre - exponential factors， order and catalytic response constants were calculated using the least squares method. Acrylonitrile mixed with the thermal risk of different comonomers or F 3 is also discussed by DSC. From the experimental results， it is known that the free radical cyclization is sensitive to DSC heating rate. The ion cyclization reaction was significantly affected by the comonomer and F 3 could significantly reduce the initial reaction temperature and peak temperature with pure acrylonitrile. Based on the risk of reaction， the relative risk of acrylonitrile was evaluated for different comonomers or F 3.
Keywords: Acrylonitrile;DSC;thermodynamics thermal hazard，;Risk
目 录
摘 要 I
Abstract I
第一章 绪论 1
1.1选题背景与意义 1
1.2国内外相关研究 1
1.3 本文章节安排 3
第二章 化学反应过程危险性分析 4
2.1化学反应失控的临界条件 4
第三章 主要技术 5
3.1 差示扫描量热法 5
3.2 风险管理 5
第四章 实验 7
4.1 样品 7
4.2 方法和条件 7
4.3 结果与讨论 7
第五章 热行为与不同的共聚单体丙烯腈 11
5. 1 1%质量共聚单体的热行为 11
5.2 5%质量共聚单体的热行为 11
5.3 与Fe 3混合的丙烯腈的热危害 12
5.4 反应性风险 13
第六章 总结 15
6. 1主要结论 15
参考文献 16
第一章 绪论
1.1选题背景与意义
丙烯腈是合成聚丙烯腈原料。合成的聚丙烯腈聚合反应。据统计。三分之一的事件已经被聚合过程的贡献可能迅速产生大量热量，导致反应失控（萨达et al .，2015）。因此，重要的是要研究丙烯腈通过微量热的热行为的研究。
许多研究关注的热行为包含丙烯腈共聚物[1]。秦等人研究了聚丙烯腈(PAN)的热行为与衣康酸通过DSC / TG(欧阳et al .，2016)。Ismar Sarac检查锅的热行为与丙烯酸(AA)，结果表明，添加单体均聚物的降低Tg值锅(Ismar Sarac，2016)。
很少有研究纯丙烯腈的热行为。Surianarayanan et al .，通过加速量热法研究丙烯腈的热行为(电弧)和反应量热法(RC)和分析产品(Surianarayanan et al .，1998)。但是他们不计算thermokinetic参数[2]。一些研究认为，金属离子可能加快反应速率，增加热流可能提高反应的活性物质风险(陈et al .，2014;蔡et al .，2013 a，b)。
在本文中，我们研究了丙烯腈的thermokinetic参数差示扫描量热法(DSC)(托莱多，2004)。丙烯腈的活化能(Ea)在不同扫描速率计算通过应用基辛格方法(基辛格，1957)(Vyazovkin et al .，2011)。其他动力学参数，如pre-exponential因素，秩序和催化反应常数，由DSC数据，并应用最小二乘法。与纯丙烯腈的热行为相比，热危害与不同的共聚单体丙烯腈混合和铁 3也由DSC进行评估[3]。最后，相对风险评估通过反应性风险指数(RRI)。
1.2国内外相关研究
截至2009年，全球丙烯腈能力为623.7 万吨/年。市场分析人士表示，2008 年全球丙烯腈需求比2007年下降了约15%，这是丙烯腈历史上需求降幅最大的一年[9]。2008年全球丙烯腈装置的平均开工率为75%，到了第四季度开工率甚至下降55%的低位[4]。2009年第一季度开工率比上年第四季度有较大幅度的上升，但仍远低于满负荷生产的水平。2008~2009 年，腈纶纤维生产商的开工率低达60%~64%[10]。腈纶是丙烯腈最大的终端用户，占丙烯腈需求量近50%。2008年以来，由于需求减少，腈纶纤维生产商的开工率低达60%，产量大幅下滑。据日本化学纤维协会报道，2008 年世界腈纶短纤维比上年减少18%，为202 万吨，已连续4 年减少。中国大陆产量减少25%。主要出口地区日本、台湾省则分别大幅度减少39%和32%。腈纶需求衰退导致丙烯腈生产成本不能有效地向下游转移， 迫使生产厂家低负荷运转，甚至停产。丙烯腈第二大终端用户是ABS，ABS 成为驱动丙烯腈需求的主要动力[5]。前10 年来ABS 消费占全球丙烯腈生产越来越大的份额。截至2008~2009 年， 全球丙烯腈供应相对维持不变，约为620 万~621 万吨/年。预计2010～2011 年世界丙烯腈需求年增长率约为1.5％。腈纶需求继续下滑，其消费量比例将从2005 年50％下降至2010 年44％；ABS 消费量比例将从32％上升至36％。据预计，2010年世界丙烯腈需求将达约624万吨。
2005年我国主要的丙烯腈生产企业有10家，总产能约为101.3万t/a（全国总产能约达110万t/a），总产量达到93.1万t。其中2005年2月投产的上海赛科产能为26万t/a，是目前国内最大的丙烯腈生产厂家[6]。需求增长促使我国丙烯腈继续扩能，2006年丙烯腈的扩能主要为吉林石化公司扩能到25万t/a，抚顺石化公司扩能到9.2万t/a，合计增加5万t/a，2006年底我国丙烯腈主要企业总产能达到106.3万t/a，全国总产能约达115万t/a。2005年我国丙烯腈消费量达到124.7万，国内供应缺口为31.6万。预计2012年丙烯腈消费量略有增加。
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