本申請涉及熱分析，尤其涉及一種吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法。

背景技術(shù)：

1、物質(zhì)的熱穩(wěn)定性分析是化工過程安全風(fēng)險評估中非常重要的一部分。在分析過程中通常使用不同的量熱儀器研究樣品在升溫過程中的溫度、壓力等變化，得到相關(guān)熱力學(xué)/動力學(xué)參數(shù)。

2、在目前的化工生產(chǎn)過程中，物料反應(yīng)放熱情況更常見，因此現(xiàn)有風(fēng)險評估更多是對放熱樣品的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并有相應(yīng)的評估標(biāo)準(zhǔn)；對于吸熱樣品的穩(wěn)定性研究方法則較少，缺乏全面且準(zhǔn)確的分析方法。然而，樣品吸熱一方面可能會導(dǎo)致體系溫度下降，進(jìn)而導(dǎo)致壓力下降，造成容器被壓癟、樣品粘度發(fā)生變化或阻聚劑析出等情況；另一方面樣品如果吸熱產(chǎn)氣，會導(dǎo)致體系內(nèi)壓力增加，若超過容器設(shè)計壓力會出現(xiàn)破裂、泄漏甚至爆炸。因此，對于吸熱樣品的熱穩(wěn)定性分析對于安全生產(chǎn)也有重大意義，需要提供一種全面且準(zhǔn)確的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中對于吸熱樣品的熱穩(wěn)定性分析不全面的不足，提供一種全面且準(zhǔn)確的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法。

2、本申請的技術(shù)方案提供一種吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，包括：

3、采用差示掃描量熱儀對樣品進(jìn)行動態(tài)升溫試驗(yàn)，獲取樣品熱流曲線；

4、對所述樣品熱流曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定第一熱力學(xué)參數(shù)；

5、采用絕熱量熱儀對樣品進(jìn)行絕熱熱失控試驗(yàn)，獲取試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線；

6、對所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定第二熱力學(xué)參數(shù)；

7、根據(jù)所述第一熱力學(xué)參數(shù)和所述第二熱力學(xué)參數(shù)確定吸熱樣品熱穩(wěn)定性參數(shù)。

8、進(jìn)一步地，所述對所述樣品熱流曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定第一熱力學(xué)參數(shù)，具體包括：

9、從所述樣品熱流曲線識別出吸熱反應(yīng)段，確定每段吸熱反應(yīng)段對應(yīng)的起始反應(yīng)溫度和吸熱焓。

10、進(jìn)一步地，所述采用絕熱量熱儀對樣品進(jìn)行絕熱熱失控試驗(yàn)，具體包括：

11、將樣品裝入絕熱量熱儀的測試池中，用惰性氣體置換反應(yīng)體系中的空氣后繼續(xù)充入惰性氣體作為備壓；

12、在h-w-s模式下設(shè)置試驗(yàn)條件參數(shù)后啟動絕熱熱失控試驗(yàn)。

13、進(jìn)一步地，所述第二熱力學(xué)參數(shù)包括產(chǎn)氣點(diǎn)溫度，所述試驗(yàn)壓力為備壓、樣品飽和蒸氣壓和樣品產(chǎn)氣壓之和，所述對所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定第二熱力學(xué)參數(shù)，具體包括：

14、根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線確定備壓-溫度變化曲線；

15、根據(jù)所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線和所述備壓-溫度變化曲線確定剩余氣壓-溫度變化曲線，所述剩余氣壓為樣品飽和蒸氣壓和樣品產(chǎn)氣壓之和；

16、根據(jù)所述剩余氣壓-溫度變化曲線確定產(chǎn)氣點(diǎn)溫度。

17、進(jìn)一步地，所述根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線確定備壓-溫度變化曲線，具體包括：

18、根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計算備壓-溫度變化曲線如下：

19、

20、其中，pi為反應(yīng)體系中任一時刻的備壓，ti為同一時刻對應(yīng)的溫度，p0為反應(yīng)體系的初始備壓，t0為反應(yīng)體系的初始溫度。

21、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線和所述備壓-溫度變化曲線確定剩余氣壓-溫度變化曲線，所述剩余氣壓為樣品飽和蒸氣壓和樣品產(chǎn)氣壓之和，具體包括：

22、將任一溫度下的試驗(yàn)壓力減去備壓，得到對應(yīng)溫度下的剩余氣壓，生成剩余氣壓-溫度變化曲線，所述剩余氣壓為樣品飽和蒸氣壓和樣品產(chǎn)氣壓之和。

23、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述剩余氣壓-溫度變化曲線確定產(chǎn)氣點(diǎn)溫度，具體包括：

24、根據(jù)所述樣品飽和蒸氣壓滿足的antoine方程，建立剩余氣壓與溫度的關(guān)系曲線；

25、對所述剩余氣壓與溫度的關(guān)系曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定產(chǎn)氣點(diǎn)溫度。

26、進(jìn)一步地，所述剩余氣壓與溫度的關(guān)系曲線的縱坐標(biāo)為ln?ps，橫坐標(biāo)為a/t，其中ps為剩余氣壓，t為對應(yīng)的溫度，a為放大系數(shù)；

27、所述對所述剩余氣壓與溫度的關(guān)系曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定產(chǎn)氣點(diǎn)溫度，具體包括：

28、對所述剩余氣壓與溫度的關(guān)系曲線進(jìn)行線性分析，確定所述剩余氣壓與溫度的關(guān)系曲線的第一個拐點(diǎn)作為產(chǎn)氣點(diǎn)；

29、根據(jù)所述產(chǎn)氣點(diǎn)的坐標(biāo)確定產(chǎn)氣點(diǎn)溫度。

30、進(jìn)一步地，所述第二熱力學(xué)參數(shù)還包括產(chǎn)氣量，所述對所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定第二熱力學(xué)參數(shù)，還包括：

31、從所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線中獲取起點(diǎn)壓力、起點(diǎn)溫度、終點(diǎn)壓力和終點(diǎn)溫度；

32、基于理想氣體狀態(tài)方程，根據(jù)所述起點(diǎn)溫度、所述終點(diǎn)壓力和終點(diǎn)溫度計算所述終點(diǎn)壓力在所述起點(diǎn)溫度下的對應(yīng)的終點(diǎn)對應(yīng)壓力；

33、將所述終點(diǎn)對應(yīng)壓力減去所述起點(diǎn)壓力得到產(chǎn)氣壓力，根據(jù)反應(yīng)體系容積計算產(chǎn)氣量。

34、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述第一熱力學(xué)參數(shù)和所述第二熱力學(xué)參數(shù)確定吸熱樣品熱穩(wěn)定性參數(shù)，具體包括：

35、在每段所述吸熱反應(yīng)段對應(yīng)的起始反應(yīng)溫度和所述產(chǎn)氣點(diǎn)溫度中選取最小值作為樣品吸熱反應(yīng)起始溫度；

36、將所述起始反應(yīng)溫度最接近所述產(chǎn)氣點(diǎn)溫度的所述吸熱反應(yīng)段對應(yīng)的吸熱焓作為樣品分解吸熱焓；

37、將所述產(chǎn)氣量作為樣品產(chǎn)氣量。

38、采用上述技術(shù)方案后，具有如下有益效果：

39、本申請用差示掃描量熱儀和絕熱量熱儀分別對樣品進(jìn)行動態(tài)升溫試驗(yàn)和絕熱熱失控試驗(yàn)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析得到第一熱力學(xué)參數(shù)和第二熱力學(xué)參數(shù)，并結(jié)合第一熱力學(xué)參數(shù)和第二熱力學(xué)參數(shù)確定吸熱樣品熱穩(wěn)定性參數(shù)，能夠綜合兩種儀器的兩種試驗(yàn)對樣品吸熱進(jìn)行熱力學(xué)參數(shù)分析，從而得到較為準(zhǔn)確的吸熱樣品熱穩(wěn)定性參數(shù)。

技術(shù)特征：

1.一種吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述對所述樣品熱流曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定第一熱力學(xué)參數(shù)，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述采用絕熱量熱儀對樣品進(jìn)行絕熱熱失控試驗(yàn)，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述第二熱力學(xué)參數(shù)包括產(chǎn)氣點(diǎn)溫度，所述試驗(yàn)壓力為備壓、樣品飽和蒸氣壓和樣品產(chǎn)氣壓之和，所述對所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定第二熱力學(xué)參數(shù)，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線確定備壓-溫度變化曲線，具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述根據(jù)所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線和所述備壓-溫度變化曲線確定剩余氣壓-溫度變化曲線，所述剩余氣壓為樣品飽和蒸氣壓和樣品產(chǎn)氣壓之和，具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述根據(jù)所述剩余氣壓-溫度變化曲線確定產(chǎn)氣點(diǎn)溫度，具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述剩余氣壓與溫度的關(guān)系曲線的縱坐標(biāo)為ln?ps，橫坐標(biāo)為a/t，其中ps為剩余氣壓，t為對應(yīng)的溫度，a為放大系數(shù)；

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述第二熱力學(xué)參數(shù)還包括產(chǎn)氣量，所述對所述試驗(yàn)壓力-溫度變化曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定第二熱力學(xué)參數(shù)，還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一熱力學(xué)參數(shù)和所述第二熱力學(xué)參數(shù)確定吸熱樣品熱穩(wěn)定性參數(shù)，具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種吸熱樣品熱穩(wěn)定性分析方法，包括：采用差示掃描量熱儀對樣品進(jìn)行動態(tài)升溫試驗(yàn)，獲取樣品熱流曲線；對所述樣品熱流曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定第一熱力學(xué)參數(shù)；采用絕熱量熱儀對樣品進(jìn)行絕熱熱失控試驗(yàn)，獲取試驗(yàn)壓力?溫度變化曲線；對所述試驗(yàn)壓力?溫度變化曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定第二熱力學(xué)參數(shù)；根據(jù)所述第一熱力學(xué)參數(shù)和所述第二熱力學(xué)參數(shù)確定吸熱樣品熱穩(wěn)定性參數(shù)。本申請分別對樣品進(jìn)行動態(tài)升溫試驗(yàn)和絕熱熱失控試驗(yàn)，得到第一熱力學(xué)參數(shù)和第二熱力學(xué)參數(shù)，并結(jié)合第一熱力學(xué)參數(shù)和第二熱力學(xué)參數(shù)確定吸熱樣品熱穩(wěn)定性參數(shù)，能夠綜合兩種儀器的兩種試驗(yàn)對樣品吸熱進(jìn)行熱力學(xué)參數(shù)分析，從而得到較為準(zhǔn)確的吸熱樣品熱穩(wěn)定性參數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：魏晨曄,郝鑫,李世然,鞏秋艷,齊凱麗,甘曉雨,胡爽,任樹杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10