摘　要　介紹了一種新型絕熱量熱計———加速量熱儀。該儀器可用于危險放熱反應試驗,記錄反應過程中溫度、壓力的變化,再利用軟件分析出反應物質的初始反應溫度、到達*大反應速率的時間和動力學參數(shù)等。其結論可推廣到生產(chǎn)過程中的大規(guī)模反應。用過氧化二特丁基(DTBP)的實驗結果說明了儀器在測量物質安全性能方面的作用。
關鍵詞　絕熱量熱計　放熱反應
基金項目: 國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目(No. 2001CB409600)
作者簡介: 栗元龍,1976 年出生,男,博士研究生,主要從事船舶火災安全研究。
通訊: 陸守香,男,1962 年出生,教授,博士生導師,主要從事船舶火災安全研究。
1 　前　言
上世紀中期以來,化學工業(yè)突飛猛進,各種新產(chǎn)品層出不窮。但與此同時,生產(chǎn)流程、產(chǎn)品儲存等也變得越來越危險。因為一些難以預料或控制的放熱反應會在生產(chǎn)和儲存過程中發(fā)生,而熱量的突然或大量聚集常常引發(fā)事故。因此,迫切需要一種方法來評估化學品的熱安全性[1]。自加熱是這些危險放熱反應的一個主要特點。早期測定自加熱的的方法包括:單爐法、杜瓦真空瓶法和差熱分析法。一些大公司認為這些方法有局限性,實驗條件不符合現(xiàn)實情況,而希望在實驗室里真實模擬出工業(yè)流程中的大規(guī)模自加熱反應(發(fā)生在加工、儲存或運輸過程中的反應)。絕熱量熱計可以滿足這種要求。絕熱量熱計測量到的熱量*是物質自身反應產(chǎn)生的。**臺絕熱量熱計是由美國
Dow 化學公司研制開發(fā)的,并被命名為加速量熱儀(accelerating rate calorimeter , ARC) [2 ]。本文對這種儀器作簡要介紹。
2 　測量原理
加速量熱計的測量原理可以根據(jù)Semenov 絕熱反應理論解釋。圖1 是熱釋放速率隨溫度變化的曲線。圖中,曲線a顯示絕熱條件下樣品反應放熱速率隨溫度的變化,斜線b 是樣品容器熱量損失速率隨溫度的變化。兩條線分別交于A、B 兩點(見斜線b1)。反應開始,系統(tǒng)溫度低于A 點溫度,樣品放熱速率大于容器失熱速率,系統(tǒng)升溫,然后在A 點平衡;系統(tǒng)溫度在B 點以下A點以上時,容器失熱速率大于樣品放熱速率,系統(tǒng)降溫,還是在A 點平衡;只有當系統(tǒng)溫度大于B點溫度時,反應才失去控制,不可逆轉。當環(huán)境溫度升高時,平衡溫度A 會升高,而*大安全溫度B 會下降。