环氧乙烷热危险性研究

【摘要】：环氧乙烷作为一种重要的有机化工原料，被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业。在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。根据中国及联合国的界定分类法，环氧乙烷属于第2.1类易燃气体，根据其理化性质，其属于分解爆炸性气体，具有爆炸、易燃及毒害性，在运输、装卸、贮存和使用中容易对人造成伤害。环氧乙烷在运输过程中常通过加压压缩的办法盛于容器中，是一种具有较大危险性的高压气体。不易长途运输，具有很强的地域性。在环氧乙烷储存、生产和工业应用过程中，发生过一些严重事故。为了更好的评估环氧乙烷的危险特性，以避免再次发生此类危险事故，引导人们更好的规避它的潜在危险，对环氧乙烷进行热危险性及相容性研究是非常重要的课题。 环氧乙烷作为特殊的有机物，具有高潜能和热分解特性，对其危险评价需要进行热分析实验，以确定起始放热温度、分解热、活化能（E a）、最大温升速率到达时间（TMR ad）和自加速分解温度（SADT）等描述有机过氧化物热稳定性和绝热失控危险性的热动力学参数。 基于上述思想，本课题进行了以下研究并取得了预期的研究成果。 （1）通过实验得出了环氧乙烷的起始放热温度、反应热、活化能等热稳定性参数，从热力学角度对环氧乙烷的安全性进行了分析评价； （2）利用AKTS热力学软件通过对环氧乙烷分解过程的动力学分析，得出TMRad、SADT等热安全性参数，同时对环氧乙烷分解反应的动力学计算结果以及包装对SADT的影响进行了研究分析； （3）测定了环氧乙烷与氢氧化钾、45%氢氧化钾溶液、三氧化二铁、六水三氯化铁四物质混合后的起始放热温度、反应热等热稳定性参数，确定了环氧乙烷与各杂质的相容性，并采用动力学方法详细的分析了氢氧化钾对环氧乙烷热稳定和热安全性的影响。 （4）测定了环氧乙烷在特定生产条件下的爆炸极限，为工业生产过程中环氧乙烷的安全控制作出参考。 【关键词】：环氧乙烷 热危险性 杂质 爆炸极限
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ223.26
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 符号说明9-11
• 前言11-13
• 1 文献综述13-30
• 1.1 选题背景及意义13-15
• 1.2 环氧乙烷危险性评价概述15-26
• 1.2.1 常用热分析方法15-16
• 1.2.2 常用的热危险性评价指标16-18
• 1.2.3 常用的热危险性评估方法18-19
• 1.2.4 热分析的动力学方法19-23
• 1.2.5 自加速分解温度（SADT）的求解模型23-26
• 1.3 环氧乙烷危险性和热安全性研究进展26-27
• 1.4 环氧乙烷爆炸危险性概述27-28
• 1.5 本课题研究内容及创新点28-30
• 1.5.1 研究内容28-29
• 1.5.2 创新点29-30
• 2 环氧乙烷热稳定性及热安全性研究30-46
• 2.1 实验方法30-31
• 2.1.1 C600 微量量热仪30-31
• 2.1.2 试验样品31
• 2.1.3 实验步骤31
• 2.1.4 AKTS 软件学简介31
• 2.2 环氧乙烷热动力学分析31-42
• 2.2.1 环氧乙烷热稳定性分析31-33
• 2.2.2 分解反应进程分析33
• 2.2.3 反应活化能分析33-37
• 2.2.4 一周反应进程分析37
• 2.2.5 环氧乙烷最大反应速率到达时间（TMR_(ad)）37-42
• 2.3 环氧乙烷热危险性评估42
• 2.4 环氧乙烷热安全性分析42-44
• 2.5 本章小结44-46
• 3 杂质对环氧乙烷热危险性的影响46-65
• 3.1 实验方法46-47
• 3.1.1 实验仪器和样品46-47
• 3.1.2 实验步骤47
• 3.2 环氧乙烷与杂质混储系统的热稳定性研究47-52
• 3.2.1 固体 KOH 对环氧乙烷热稳定性影响47-48
• 3.2.2 45%KOH 溶液对环氧乙烷热稳定性影响48-49
• 3.2.3 固体 Fe_2O_3对环氧乙烷热稳定性影响49-50
• 3.2.4 FeCl_3·6H_2O 对环氧乙烷热稳定性影响50-52
• 3.3 氢氧化钾影响下环氧乙烷的热动力学与热安全性研究52-61
• 3.3.1 氢氧化钾影响下环氧乙烷热动力学研究52-58
• 3.3.2 氢氧化钾影响下的最大反应速率到达时间（TMRad）58-61
• 3.4 杂质影响下环氧乙烷热危险性评估61
• 3.5 氢氧化钾影响下环氧乙烷热安全性分析61-63
• 3.6 本章小结63-65
• 4 环氧乙烷爆炸极限的初步研究65-68
• 4.1 实验装置及步骤65-66
• 4.1.1 爆轰管65-66
• 4.1.2 实验步骤66
• 4.2 实验结果与分析66-68
• 结论68-70
• 5.1 环氧乙烷的热稳定性和热安全性研究结论68
• 5.2 杂质对环氧乙烷热危险性影响研究结论68-69
• 5.3 环氧乙烷爆炸极限初步研究结论69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间发表的学术论文74-75

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