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GB 42300-2022 精细化工反应安全风险评估规范.pdf

式中： K一速率常数； A一一指前因子； C。一一测试物料的初始浓度，单位为摩尔每升(mol/L)； Ⅱ一一反应级数。 6.2利用等转化率微分方法，不同温升速率条件下，转化率相同活化能相等，热转化率近似等于反应 化率·获得活化能·通过公式（9）计算

式中： α 反应转化率； 一一时间； f（α）一机理函数。 6.6.3除上述方法外，活化能的求取方法见GB/T17802

=A·exp E（α） ·f(α) T(t)] ··...........·..............··（9 R

根据物料分解热评估物料的爆炸危险性，根据绝热温升评估失控反应的严重度，根据最大反应 川达时间评估失控反应的可能性，结合相关温度参数进行工艺危险度评估，确定反应工艺危险 利用物料分解热进行分解热评估，评估标准见表1。

GB／T 17671-2021 水泥胶砂强度检验方法（ISO法）.pdf表1 物料分解热评估标准

表2 失控反应严重度评估标准

表3 失控反应可能性评估标准

7.5 以失控反应的可能性和失控反应的严重度做矩阵，对失控反应可接受程度进行评估，评 图1

未控反应的可能性和失控反应的严重度做矩阵，对失控反应可接受程度进行评估，评估标准见

失控反应可接受程度评估标准

I级，生产过程中按设计要求及规范要求采取控制措施。 Ⅱ级，生产过程中按设计及规范要求采取控制措施，保证控制措施的有效性，宜通过工艺优化降低 风险等级。 Ⅲ级，应优先选择通过工艺优化降低风险等级，对于风险高但需开展产业化的项目，生产过程中应 按设计及规范要求采取控制措施，采取必要的区域隔离，全面实现自动控制。 7.6以T。、技术最高温度（MTT）、MTSR、Te四个温度参数作为评价基准，评估工艺危险度，评估标 准见表4。

CB/T42300—2022

对于反应工艺危险度为1级的工艺过程，应配置常规的自动控制系统，对主要反应参数进行集中监 控及自动调节（分布式控制系统DCS或可编程逻辑控制器PLC)。 对于反应工艺危险度为2级的工艺过程，在配置常规自动控制系统，对主要反应参数进行集中监控 及自动调节（DCS或PLC)的基础上，应设置偏离正常值的报警和联锁控制；宜根据设计要求及规范设 置但不限于爆破片、安全阀；应根据安全完整性等级（SIL)评估要求，设置相应的安全仪表系统。 对于反应工艺危险度为3级的工艺过程，在配置常规自动控制系统，对主要反应参数进行集中监控 及自动调节的基础上，应设置偏离正常值的报警和联锁控制；宜根据设计要求及规范设置但不限于爆破 片、安全阀，设置但不限于紧急终止反应、紧急冷却降温控制设施；应根据SIL评估要求，设置相应的安 全仪表系统。 对于反应工艺危险度为4级和5级的工艺过程，尤其是风险高但要实施产业化的项目，应优先开展 工艺优化或改变工艺方法降低风险；应配置常规自动控制系统，对主要反应参数进行集中监控及自动调 节；应设置偏离正常值的报警和联锁控制；宜根据设计要求及规范设置但不限于爆破片、安全阀，设置但 不限于紧急终止反应、紧急冷却控制设施；应根据SIL评估要求，设置独立的安全仪表系统。对于反应 工艺危险度达到5级并要实施产业化的项目，在设计时，应设置在防爆墙隔离区域中，并设置完善的超 压泄爆设施，实现全面自控，除装置安全技术规程和岗位操作规程中对于进人隔离区域有明确规定的， 反应过程中操作人员不应进人隔离区域内

8.1.1反应安全风险评估报告应包含的测试内容有

3.1.1反应安全风险评估报告应包含的测试内容有： a）试验过程中使用的测试设备名称、型号、测试氛围、测试方法的信息； b）符号与名称对照表； c） 试验过程中使用的物料成分、组成、含量和来源； d） 反应安全风险评估依据的详细工艺过程描述信息； e) 11 试验过程中涉及的分析方法描述和分析谱图信息； f M 物料热稳定性研究结果和工艺过程安全性研究结果。

b）失控反应严重度评估； c）失控反应可能性评估； d）失控反应可接受程度评估； e）反应工艺危险度评估。 8.1.3根据评估结论，提出工艺设计、仪表控制、报警与紧急干预、控制设施的安全风险防控建议措施： 企业应结合反应安全风险防控建议措施，根据设计标准及规范落实具体控制措施。 8.2反应安全风险评估报告应包含所有的测试图谱信息。 精细化工反应安金风险评估报告主要内容范例见附录A

附录A （资料性） 精细化工反应安全风险评估报告主要内容范例

表A.1差示扫描量热测试信息

入测试系统，以设定的升温速率进行测试，升温至

A.1.2快速筛选量热测试信息见表A.2。

表A.2 快速筛选量热测试信息

方法描述：物料放入测试池中，将测试池安装到测试系统，以设定的升温速率进行测试，升温至 色热加速量热测试信息见表A.3

A.1.3绝热加速量热测试信息见表A.3。

表A.3绝热加速量热测试信息

表A.4 全自动反应量热测试信息

测试方法描述：反应物料依照工艺条件依次加人反应釜中，使用热流模式进行量热测试，直至反 液相色谱仪测试信息见表A.5

A.1.5液相色谱仪测试信息见表A.5。

表A.5液相色谱测试信息

本范例中涉及的符号与名称对照见表A.6

表A.6符号与名称对照表

表A.6 符号与名称对照表（续）

物料A和物料B，经过化学反应得到物料C。物料A由委托企业提供，物料B由评估机构外购，物 料C由评估机构根据工艺信息自行合成。 物料详细信息见表A.7。

标准大气压下，室温（25℃）下向反应釜中加人1000kg物料A和1270kg物料B，约1h升温至 90°℃，于90°℃常压保温反应8h～10h，反应得到物料C，物料A归一含量小于1.0%即为合格。

研究过程中，对物料A、物料B和物料C进行中控分析，分析条件见表A.8。

A.6.1物料热稳定性

利用差示扫描量热、快速筛选量热、绝热加速量热联合测试，对物料A进行热稳定性研究

A.6.2物料A热稳定性

差示扫描量热测试结果显示，测试物料在184.9C有吸热信号产生，184.9℃～214.7C测试范围 内，样品吸热量为242.3J/g（以物料A质量计）；继续升温，样品在215.1C有明显放热信号，样品发生 放热分解，215.1℃～275.5℃测试范围内，样品放热量为993.0J/g。 快速筛选量热测试结果显示，体系升温至约210℃C时，样品有明显吸热信号，随后样品发生放热分 解，伴随气体生成。测试体系冷却后，压力不可回归，进一步说明测试过程中样品发生分解，生成不可逆 气体。 绝热加速量热测试结果显示，测试物料起始放热分解温度为187.8°℃，分解热为1060J/g（以物料 A质量计）。放热分解过程中，最大温升速率为248.1°C/min，最大压升速率为0.95MPa/min。

按照上述工艺描述，开展反应量热，并辅以高效液相色谱面积归一和定量分析，获得但不限于表观 反应热、绝热温升、放热速率。该反应为放热反应，最大放热速率为100.6W/kg（以反应釜内瞬时物料 质量计），升温结束后，反应热转化率为45.9%，保温6h后，反应放热速率逐渐降低至零。保温结束后， 取样进行液相色谱分析，原料的含量为0.42%，产物C的含量为99.10%，其他组分的含量为0.48%。 该反应表观反应热为一350.0kJ/kg（以物料A质量计），体系的MTT为体系泡点，为100℃；反应 终点体系物料的比定压热容为4.01kJ/（kg·K)，反应绝热温升为38.4K，工艺反应能够达到的最高温 度为110.8°℃

利用差示扫描量热、快速筛选量热、绝热加速量热联合测试方法，进一步开展分解动力学研究，获 立终点体系物料的分解热力学和分解动力学数据。

CB/T42300—2022

联合测试结果显示，反应终点体系物料的起始放热分解温度为152.2C，分解热为100J/g（以反应 终点体系物料质量计），分解过程中，最大温升速率为0.4℃C/min，最大压升速率为0.01MPa/min。 通过动力学研究分析，获得反应终点体系物料热分解过程最大反应速率到达时间和温度的关系曲 线，如图A.1、图A.2所示。

绝热条件下，反应终点体系物料TDs为130.8C，Tpe4为118.3°℃

A.9反应安全风险评估

物料A的分解热为1060J/g，分解热评估为“2级”，一旦发生分解，分解放热量较大，潜在爆炸 主较高

反应的绝热温升为38.4K，该反应失控的严重度为"1级”。一旦反应失控，有可能造成单批次的 员失

反应的MTSR为110.8C，对应的最大反应速率到达时间大于24h，失控反应发生的可能性等 1级”，为很少发生。一旦反应失控，人为处置失控反应的时间较为充足，事故发生的概率较低

A.9.4失控反应可接受程度评估

通过失控反应的可能性和失控反应的严重度进行矩阵评估博仕家园1#楼DDC施工方案，该工艺失控反应可接受程度为“工级 产过程中应按设计要求及规范采取控制措施

A.9.5反应工艺危险度评估

反应工艺危险度等级为"3级”，MTSR大于MTT，容易引起反应终点体系物料沸腾导致冲料危险 的发生，甚至导致体系瞬间压力的升高；但是，MTSR小于Tpe4，引发二次分解反应发生的可能性不大 体系物料的蒸发冷却也可以作为热交换的措施，成为系统的安全屏障。危险度等级为“3级”时，反应体 系在MTT的反应放热速率快慢对体系安全性影响很大，应充分考虑但不限于紧急减压、紧急冷却风险 控制措施，避免冲料和引发二次分解反应，导致爆炸事故

A.10.1反应风险研究测试结论

物料A具有热不稳定性，起始放热分解温度为187.8℃，分解过程放热量为1060J/g（以样品质量 计）。随着生产规模的放大中医院施工方案，物料起始放热分解温度将进一步降低， 工艺过程表观反应热为一350.0kJ/kg（以物料B质量计），反应绝热温升为38.4K，工艺反应能够 达到的最高温度为110.8℃。 反应终点体系物料起始放热分解温度为152.2℃，分解热为100J/g（以反应终点体系物料质量 计），TD为130℃，Tp24为118℃

A.10.2反应安全风险评估结论及建议措施

测试条件下，物料A的分解过程放热量为1060J/g，分解热评估危险等级为“2级”。 利用绝热温升对失控反应严重度进行评估，该工艺过程失控反应的严重度为“1级”；利用绝热条 设大反应速率到达时间对失控反应可能性进行评估，失控反应发生的可能性为“1级”；利用失控反 可能性和失控反应的严重度进行矩阵评估，失控反应可接受程度为“I级”。