H.E.L 安全工藝開發—Tsu & Phi-TEC & Simualr 量熱儀

通過反應危害測試來開發安全的化學工藝是化學工程和過程安全領域中的一個重要研究方向。這種研究旨在通過系統的實驗和分析，識別、評估和控制化學反應過程中潛在的危害，從而降低工業事故的風險。

化學反應，尤其是在精細化工、制藥和聚合物行業中的反應，通常是放熱的。如果這些反應失去控制，可能會導致嚴重的工業事故，如火災、爆炸和有毒氣體泄漏。歷史上有許多因化學反應失控而導致的重大事故，這些事故不僅造成了巨大的經濟損失，還對人員安全和環境造成了嚴重影響。

為了減少化學過程中的風險，許多國家和地區制定了相關的法規和標準。例如，美國職業安全與健康管理局（OSHA）的《過程安全管理》（PSM）標準（29 CFR 1910.119）和環境保護局（EPA）的《風險管理系統》（40 CFR 68）都要求企業對涉及危險化學品的過程進行詳細的安全評估。我國制定了《精細化工反應安全風險評估規范》（GB/T 42300-2022）。通過反應危害測試來開發安全的化學工藝：

識別潛在危害：通過實驗室測試識別化學反應過程中可能發生的危險情況。

評估風險：通過實驗數據評估這些潛在危害的嚴重性和可能性。設計安全措施：根據測試結果設計和實施適當的安全措施，如改進工藝設計、優化操作條件和安裝緊急緩解系統（ERS）。

優化工藝：通過調整反應條件，減少反應危害，提高生產效率和安全性。

案例：從反應危險測試中開發安全工藝

Leggett, D. J. (2001). Safe process development from reaction hazards testing. Thermochimica Acta, 367-368, 351-365. 

背景: 化學反應，特別是在聚合物、樹脂、精細化工和制藥行業中的反應，通常是放熱的。如果這些反應失去控制，可能會導致嚴重的工業事故。因此，理解和評估化學反應的潛在危害是降低這些風險的第一步。文章強調，僅依靠化學家的經驗是不夠的，還需要通過實驗室測試來評估化學過程中的每一步，以確保安全操作。

研究方法：展示如何通過系統的反應危害測試來評估化學反應的安全性，并利用這些數據來定義涉及反應化學品的過程的關鍵溫度、壓力、功率輸出、濃度和劑量率。

差示掃描量熱法（DSC）：用于初步篩選材料的熱穩定性，檢測材料在加熱過程中是否會發生放熱反應。

反應量熱法：用于研究期望反應的熱特性，包括反應焓、反應動力學和氣體生成速率。

絕熱量熱法：用于評估反應失控的可能性，測量反應的自熱速率、溫度和壓力變化。

等溫混合量熱法：用于評估化學品混合時的熱效應，特別是在意外混合情況下可能引發的危險。

結論：文章通過一個實際案例（胺與氯代衍生物的反應）來說明如何利用量熱測試數據來理解事故的起源和進展。

• 反應危害評估：通過絕熱量熱法測試，發現反應在失去冷卻能力的情況下會導致產品分解（起始溫度為180°C），并產生大量不可冷凝的氣體分解產物。

• 工藝改進：通過反應量熱法測試，發現將反應從批量模式改為半批量模式可以顯著提高系統的安全性。然而，降低反應溫度會導致生產周期延長和反應物積累增加。

• 安全操作窗口：通過評估期望和不期望反應的起始溫度（Tmax和Ts），可以確定安全操作的溫度范圍。當Ts遠高于Tmax時，操作被認為是“本質上安全的”；而當Ts接近或低于Tmax時，操作則變得越來越危險。

• 化學過程開發中，通過這些測試，可以為化學過程的安全操作提供科學依據，并幫助設計出更安全的工業生產過程。

Hazard Evaluation Laboratories 

成立于1987年，總部設在倫敦，在中國、美國、德國、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿（北京）有限公司于 2020年在北京設立。H.E.L最初是一家過程工藝優化及反應危害評估的專業咨詢機構，對研究機構和生產企業承接工藝過程研發項目；同時提供安全咨詢，包括事故調查、HAZOP研究、安全設施的設計及制度管理等。目前，H.E.L是全球首屈一指的過程工藝及安全專業咨詢機構，同時已經發展成為一家致力于為客戶提供專業的過程工藝優化及反應危害評估設備的國際集團企業。

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