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絕熱溫升和合成反應的最高溫度)MTSR(Mean Temperature Rise)是兩個概念。

絕熱溫升

絕熱溫升是一種可針對任何給定反應計算的屬性，表明了冷卻失敗或其他工藝不穩定的潛在嚴重度。它取決于釋放的總能量（反應焓）、反應混合物的總質量，以及系統的比熱容。了解是否會將反應混合物帶入某個可能發生二次反應或分解反應的溫度，這點特別重要。絕熱溫升可使用反應量熱儀輕松計算，可提供簡單的升溫“較差情況”指示。更為復雜的計算，如iC Safety執行的計算可以演算出相關參數，如MTSR（較大合成反應溫度），該參數對于放大生產研究更為有用。

防止失控化學反應

通過對反應的動態變化進行分析，科研人員可進行失控情況建模，制定理想的反應程序。測量、計算和了解下面這些參數對于評估和避免化學工藝中的風險至關重要。這就使得科研人員能夠對溫度和加樣特性、濃度或較高運行溫度進行預測。從熱化學角度來看，主要信息有：

1. 累積

2. 絕熱溫升

3. 熱容

4. 反應焓

5. 產熱速率/反應熱

6. MTSR（合成反應的最高溫度）

7. 目標反應，非目標反應，分解，熱失控

眾所周知，擴大化學工藝規模涉及許多安全風險。這些變化的核心是隨規模變化的熱損失行為變化：

許多反應都是放熱的。在基于實驗室的環境中，由于規模較小，這些熱量可以安全地散發到周圍環境中，但在擴大規模時，反應可能需要額外的主動溫度管理以確保安全的反應條件；

在某些操作條件下，反應中的組分可能會變得不穩定，包括大量儲存的簡單行為，這可能會導致需要管理的額外危險。

如果不加以解決，與擴大規模相關的風險會產生潛在的危險甚至致命的后果。因此，在產品開發的每個階段都必須考慮、識別、評估和減輕熱和壓力危害。通過從流程開發工藝開發的主要目標是定義反應操作的條件，以盡量減少可能的危害和風險。它需要了解熱失控風險的潛在來源，建立在 Discovery 中進行的初步篩選研究的基礎上，并了解過程本身的化學性質。這使過程安全化學家能夠對反應的臨界性進行分類，以及減輕已識別危害所需的安全操作條件。

1.所需反應

2.反應熱失控

3.分解/第二次熱失控？

4.如何修改操作條件以降低已識別的風險？

最早階段將安全設計到產品開發中（如果您愿意，也可以稱為“設計安全”），人們可以確信與擴大生產規模相關的危險可以成功解決。

第一步

反應中產生的能量是多少？

如果不使用額外的冷卻來保持反應等溫，隨后溫度會升高多少？

制造工廠需要多少冷卻能力來處理這個問題并保持反應等溫？

第二步

反應熱逸出出口

如果發生設備故障會怎樣？例如，如果用于維持等溫反應的冷卻失敗，則所需反應可能達到的最高溫度是多少？在這個調查領域需要回答的關鍵問題是：

什么是最高合成反應溫度 (MTSR)？

什么是達到最大速率的時間 (TMRr)？

通過確定這些參數可以評估是否有足夠的時間和足夠的應急冷卻能力來應對溫度的升高。

因此反應熱失控關鍵參數就很重要，需要儀器測定。

確定這些參數的關鍵是了解所需反應的動力學。在動力學控制的反應中，如果反應太慢，則存在試劑積累的風險。實際上，這意味著反應堆內儲存了勢能，如果發生冷卻故障，這些勢能可以絕熱釋放。這種情況如圖 7 所示。如果不加以處理，可能會導致熱失控，并可能引發不希望的反應或分解以及進一步的熱失控。

安全注意事項

數據表明，在最壞的情況下，反應失控到完成僅需要 3 分鐘（化學物質聚集后），并且在此過程中：

達到約 200 ?C 的溫度；

16巴的壓力；

升溫速率達到峰值 4000 ?C/min。

相比之下，將酸酐的量減少到酒精的四分之一，事件需要 12 分鐘才能達到最壞的條件，現在減少到：

最高溫度為 125 ?C；最大壓力為 8 bar；溫度變化的峰值速率為 150 ?C/min。隨后，這些信息可以選擇反應堆類型和保護功能的正確組合，其中可能包括：緊急情況和蒸發冷卻淬火可控減壓通風口尺寸

因此，能夠直接比較不同操作場景的影響，可以提前為制造廠選擇必要的安全控制措施。

用戶現場使用的HEL儀器設備PhiTECII

科學計算

H.E.L致力于工藝篩選優化、反應量熱和絕熱加速量熱

在反應過程安全和反應放大中的解決方案

過程安全與反應風險｜電池絕熱量熱儀

化學合成與高壓催化｜生物反應器系統

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來源：分析照亮生活公眾號