南京工業(yè)大學倪磊教授團隊在 Journal of Molecular Liquids 期刊發(fā)了表題為 Study on the reaction selectivity and hazard of m-xylene nitration catalyzed by SO3H-functionalized ionic liquids with different anions: Experimental and theoretical approaches論文，該成果由國家自然科學基金委員會（編號21927815、52334006、52274209）和江蘇省“333"項目支持。
《Journal of Molecular Liquids》是化學-物理領域的quanwei學術期刊，專注于原子、分子和化學物理方向的研究。該期刊以其高水平的學術成果、良好的可讀性和廣泛的國際影響力而著稱。
本研究項目深入探討了五種不同類型的磺酸基咪唑類離子液體（SFILs）在催化間二甲苯硝化反應中的選擇性和熱危險性。其中，仰儀科技的絕熱加速量熱儀TAC-500A被用于硝化產物的絕熱熱失控測試和熱動力學分析，為開發(fā)高效且安全的硝化工藝提供了關鍵的數據支撐。
硝化工藝簡述
硝化是化學工業(yè)中一種極為重要的親電取代反應，其產物在zhayao、染料和醫(yī)藥等領域具有不可替代的作用。然而，近年來，由于操作失誤和熱累積等問題，硝化事故頻發(fā)。據中國化學品安全協(xié)會的數據顯示，硝化工藝在我國危險化工工藝中的事故率和致死人數均位居前列。
（左）江蘇響水“3·21"特別重大事故與
（右）江蘇聚鑫生物“12·9"重大事故
為加強危險化工工藝的風險評估，《GB/T 42300-2022 精細化工反應安全風險評估規(guī)范》（點擊查看標準解讀）對反應安全風險評估提出了更為嚴格的要求，明確規(guī)定了包括自動反應量熱儀、絕熱加速量熱儀、差示掃描量熱儀和快速篩選量熱儀等在內的關鍵評估儀器。
本研究中TAC-500A的應用：
TAC-500A絕熱加速量熱儀通過保持反應體系與環(huán)境溫度相等，在絕熱條件下測定樣品的熱行為，從而模擬潛在的熱失控反應。在本研究中，研究人員使用不銹鋼量熱彈裝載約1克樣品，并采用經典H-W-S模式，在200-400℃范圍內，以5℃的臺階溫升搜索不同離子液體催化條件下間二甲苯硝化產物的自放熱行為。在每個目標溫度下，程序持續(xù)30分鐘，并設定自分解檢測閾值為0.02℃/min，以精確確定樣品的自放熱分解特性。實驗初步表明，含有較高比例的單硝基化產物樣品會引發(fā)更劇烈的熱解。此外，硝基甲苯產品在熱失控過程中具有較長的分解誘導期，因此，其在運輸和儲存過程中需要采取有效的溫度監(jiān)控措施。
TAC-500A絕熱加速量熱儀集成了多種反應動力學分析方法。在反應機理模型不明確的情況下，為避免預設模型不匹配帶來的誤差，可選擇等轉化率法進行參數擬合；而對于具有明確n級反應動力學方程，則可直接采用速率常數法進行擬合。本研究采用了速率常數法進行計算，結果表明，與單硝基化產物相比，雙硝基化產物的分解需要額外的能量來啟動。
TAC-500A絕熱加速量熱儀在測試強放熱硝基化合物的熱危險參數方面表現(xiàn)出色。它不僅能實時追蹤反應溫度，還能迅速捕捉絕熱溫升變化，其檢測閾值低于0.01℃/min，在確保實驗安全的同時實現(xiàn)了精確量熱。此外，其數據分析軟件還能計算二次分解反應的熱危險參數，并生成風險評估報告。
絕熱加速量熱儀TAC-500A
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