近年來,國內(nèi)外各種化工生產(chǎn)事故頻發(fā),化工行業(yè)的安全問題也受到了諸多關(guān)注,化工事故發(fā)生的根本原因之一是對這些反應(yīng)的吸放熱情況和動力學(xué)情況不夠熟悉,因此不能做到完善的工藝設(shè)計(jì),從而引發(fā)生產(chǎn)中的一系列問題,最終導(dǎo)致事故的發(fā)生。苯二酚作為重要的化工中間體,作用廣泛,被應(yīng)用與染料、聚合物等領(lǐng)域。常見的合成工藝為利用催化劑進(jìn)行苯酚和雙氧水進(jìn)行反應(yīng)合成苯二酚。為了方便實(shí)驗(yàn)研究和指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn),本文利用差示掃描量熱儀（DSC）首先對反應(yīng)初始物料過氧化氫和苯酚進(jìn)行了熱穩(wěn)定性分析,分析結(jié)果表明:過氧化氫屬于極易發(fā)生自我分解的物質(zhì),絕熱加速量熱儀（ARC）實(shí)驗(yàn)測得,當(dāng)過氧化氫在絕熱狀態(tài)下時(shí),溫度達(dá)到42.04℃時(shí)便會發(fā)生分解,通過外推法求得過氧化氫的T_D24僅為35℃。苯酚相對較穩(wěn)定,只有融化峰,分解放出的熱量幾乎可以忽略,較為安全,幾乎沒有危險(xiǎn)性。之后開始利用反應(yīng)量熱儀（RC1e）對不同催化體系下的苯酚羥基化反應(yīng)過程進(jìn)行熱力學(xué)研究,并對反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行熱穩(wěn)定性分析,根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得結(jié)果,采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法和危險(xiǎn)度分級對該反應(yīng)進(jìn)行評估。在鐵基催化劑作用下:當(dāng)苯酚羥基化的反應(yīng)溫度為50℃和60℃時(shí)... 

【文章來源】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型的化工生產(chǎn)過程

第4頁上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文傳統(tǒng)苯二酚的生產(chǎn)工藝有苯胺氧化法[46]、對二異丙苯氧化法[47]、鄰氯苯酚水解法[48]、雙酚A法[49]、電化學(xué)法[50]、環(huán)己二醇脫氫法[51-53]等。20世紀(jì)70年代開始，苯酚在氧化劑和催化劑的作用下直接合成苯二酚的方法逐漸引起了研究者們的關(guān)注。最初在苯酚羥基化反應(yīng)中一般采用均相催化劑，其中該反應(yīng)中應(yīng)用最多的均相催化劑便是含鐵的鹽類。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是較為成熟，但也存在諸多缺點(diǎn)，比如：產(chǎn)率低，副產(chǎn)物較多。圖1.2苯酚羥基化合成苯二酚反應(yīng)Figure1.2Hydroxylationofphenoltosynthesizebenzenediol苯酚一步直接合成苯二酚的工業(yè)化生產(chǎn)的主要是法國的Rhone-Poulenc[54]法、日本的Ube[55]法、意大利的Brichima[56-58]法以及Enichem[59]法。目前國內(nèi)外合成苯二酚的工業(yè)化生產(chǎn)主要是使用不同種類的催化劑，生產(chǎn)苯二酚的工藝也相對成熟。但是卻沒有學(xué)者對不同種類催化劑在苯酚羥基化反應(yīng)過程中放熱規(guī)律進(jìn)行研究。目前，國內(nèi)使用氧化劑和催化劑直接制備苯二酚的生產(chǎn)線，都是把反應(yīng)溫度控制在50℃左右，加料時(shí)間控制在60min左右。根據(jù)課題組的研究結(jié)果，針對不同種類的催化劑，選擇不同的反應(yīng)溫度可適當(dāng)提高得率，當(dāng)生產(chǎn)時(shí)不敢接受這樣的嘗試。主要原因是：由于反應(yīng)量熱研究的限制，沒有深入研究工藝過程中的放熱規(guī)律和生產(chǎn)時(shí)熱危險(xiǎn)性，對工藝沒有準(zhǔn)確的評估和分析，臨界條件以及聯(lián)鎖保護(hù)都是憑借人為經(jīng)驗(yàn)來確定的。目前為止，還沒有學(xué)者對苯酚羥基化反應(yīng)過程的熱危險(xiǎn)性進(jìn)行研究，僅有少數(shù)學(xué)者對氧化劑過氧化氫進(jìn)行了熱穩(wěn)定性研究。蔣慧靈[60]等人利用絕熱量熱方法對過氧化氫的熱爆炸進(jìn)行了模擬和分析，發(fā)現(xiàn)過氧化氫分解時(shí)可產(chǎn)生的熱量為301J·g-1，產(chǎn)生的壓力甚至可以達(dá)到1.7MPa·g-1以上，過氧化氫發(fā)生分解后，在75

第6頁上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章化工工藝熱危險(xiǎn)性評估方法及主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備2.1反應(yīng)性物料危險(xiǎn)性評估方法反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)是一種能夠自己發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不需要借助外界的氧的物質(zhì)[9]。若反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)發(fā)生分解時(shí)，通常會有氣體的產(chǎn)生，還會放出大量的熱，從而導(dǎo)致爆炸的危險(xiǎn)。因此，對物料的熱分解進(jìn)行研究就顯得很有必要。熱分析動力學(xué)能夠模擬物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的過程，能定量的描述物質(zhì)的分解過程，常被用來研究物料的分解動力學(xué)特性，熱分析管理學(xué)能夠從數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上評估物料的熱危險(xiǎn)性。熱分析動力學(xué)的發(fā)展從最初的等溫模式到后來的非等溫模式，從均相反應(yīng)到非均相反應(yīng)，不斷被完善。非等溫模式采用的是階梯型的升溫速率，即升溫速率β=dT/dt。動力學(xué)方程即為：tdcktdcfTd/1//fTdk（2.1）式中：c—等溫均相下的產(chǎn)物濃度，mol/L；T—溫度，℃；t—時(shí)間，s；k(T)—速率常數(shù)，k(T)=Aexp(-E/RT)；β—升溫速率，℃/min；α—轉(zhuǎn)化率，%；通過動力學(xué)方程可以算得活化能E，指前因子A和反應(yīng)機(jī)理函數(shù)f(α)。這“動力學(xué)三因子”。2.2化工工藝熱危險(xiǎn)性評估方法圖2.1風(fēng)險(xiǎn)圖Figure2.1Riskchart風(fēng)險(xiǎn)=嚴(yán)重度×可能性�；瘜W(xué)反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評估除了需要考慮反應(yīng)發(fā)生的嚴(yán)重度，還需要考慮到反應(yīng)是否會發(fā)生。若能夠兼顧到嚴(yán)重度和可能性，便能夠提出簡單有效的方

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本文編號：3320421