Безопасность химических процессов | Методы, оборудование

Безопасность химических процессов

Постоянный контроль над химическим процессом

Важность безопасности химического процесса
Методы исследования безопасности химических процессов
Реакционная калориметрия и безопасность химических процессов
Технологии, обеспечивающие безопасность химических процессов

Применение

Разработка и масштабирование химических процессов
Разработка надежных и стабильных химических процессов для более быстрой передачи в опытное, а затем серийное производство

Разработка надежных и стабильных химических процессов для более быстрой передачи в опытное, а затем серийное производство

Теплопередача и масштабирование
Влияние теплопереноса в сосудах с механическим перемешиванием на масштабирование технологического процесса

Эффективное масштабирование химического процесса от лабораторной до промышленной установки возможно только при использовании точных значений коэффициентов теплопередачи. Измерение температуры теплообменника и реактора (при выделении четко определенного количества теплоты) позволяет исследователям точно вычислить термическое сопротивление, которое используется для моделирования процессов теплопередачи, и прогнозировать ключевые параметры процесса для реакторов большего масштаба. Реакционная калориметрия имеет важное значение в определении параметров, влияющих на передачу тепла и коэффициенты теплопередачи при разработке моделей, необходимых для доведения пропускной способности технологической установки до максимальной величины. 

Массоперенос и скорость реакции
Перемешивание в химическом реакторе и его влияние на кинетику реакции и масштабирование

Перемешивание представляет собой процесс уменьшения или устранения неоднородности фаз, которые могут быть смешивающимися или несмешивающимися. Масштабирование и оптимизация технологического процесса требуют количественной оценки воздействия перемешивания на скорость реакции. Автоматизированные, контролируемые эксперименты могут выполняться параллельно в лабораторной реакторной установке для установления зависимости массопереноса и допускают быструю настройку таких параметров, как объем реактора или поверхность раздела между газовой и жидкой фазами. Это позволяет создать условия, необходимые для увеличения или уменьшения масштаба технологического процесса.

Кристаллизация и осаждение
Оптимизация размера, выхода реакции и чистоты кристаллического продукта

Оптимизация процессов кристаллизации и осаждения для получения продукта требуемой чистоты с заданными характеристиками частиц — одна из наиболее сложных задач, которые приходится решать при разработке технологического процесса.

Управление процессом при проведении экзотермических реакций
Изучайте и контролируйте разработку реакции Гриньяра, а затем переносите ее на производство с помощью процессно-аналитической технологии

Экзотермические химические реакции сопровождаются рядом рисков, особенно в процессе масштабирования. При резком подъеме температуры возникают такие угрозы безопасности, как избыточное давление, пролив или взрыв содержимого, а также сокращение выхода продукта и снижение его чистоты.  Например, недостаточный контроль реакций Гриньяра может привести к накоплению органического галогенида, который при несвоевременном обнаружении может спровоцировать катастрофическое развитие неконтролируемой реакции.

Реакции гидрирования
Изучение и оптимизация влияния параметров процесса на реакции гидрирования

Изучение реакций гидрирования требует принятия обоснованных решений, которые помогут оптимизировать процесс в лаборатории и обеспечить его воспроизводимость при масштабировании. Непрерывные исследования реакции в режиме реального времени помогают глубже понять фундаментальную природу процессов. Более быстрое принятие решений способствует сокращению числа экспериментов и времени на масштабирование процесса. Практически мгновенная обратная связь по направлению реакции помогает увеличить селективность и выход реакции. Определение идеальной конечной точки путем остановки реакции в определенный момент времени и устранения риска образования побочных продуктов помогает сократить время цикла и увеличить выход реакции.

Исследования кинетики химических реакций
Определение скорости химической реакции и изучение кинетики в режиме реального времени

Исследования кинетики химических реакций, проводимые in situ, позволяют в режиме реального времени собирать данные о зависимостях концентраций реагирующих компонентов, что помогает лучше понять механизм реакции и характер ее протекания. Непрерывный сбор данных в ходе реакции обеспечивает их полноту, и в результате кинетическое уравнение реакции можно составить при небольшом количестве экспериментов.  Кинетический анализ протекания реакции (КАПР) использует данные, собранные in situ с учетом концентраций реагирующих веществ, причем данные поступают на протяжении всего эксперимента, что обеспечивает точное и исчерпывающее описание реакции.

Исследование реакций полимеризации
Полный анализ кинетики синтеза полимеров

ИК-Фурье спектроскопия in situ помогает изучать реакции полимеризации, их механизмы, кинетику, определять константы реакций и энергии активации. Этот инструмент дает множество экспериментальных данных, которые позволяют ускорить исследование.

Химия непрерывных потоков
Повышение безопасности, качества и выхода продукта, а также сокращение времени цикла разработки технологии

Химия непрерывных потоков делает возможными стадии экзотермического синтеза, которые неосуществимы в реакторах периодического действия. В реакторах непрерывного действия благодаря новой конструкции также снимается ограничение на смешивание в ходе некоторых реакций. Во многих случаях это означает более высокие выход и качество продукта реакции.  В сочетании с процессно-аналитической технологией химические процессы в непрерывном потоке ускоряют анализ, оптимизацию и масштабирование химических реакций.

Как предотвратить взрывы и аварии на химических установках
Взрывобезопасность химических процессов: как предотвратить аварии на установках

Чтобы предотвратить взрывы на химических предприятиях, ученые и инженеры всесторонне изучают факторы опасности. Результаты этих исследований применяются при разработке процессов, исключающих неконтролируемое выделение тепла, газа, горючих паров, а также разрыв реактора под действием избыточного давления и утечку легковоспламеняющегося содержимого. Для контроля выделения тепла применяют реакционную калориметрию. Эта процедура позволяет отследить теплоту реакции (энтальпию) и скорость тепловыделения, и тем самым снизить риски процесса.

Предотвращение разгона химических реакций
Разработка безопасных химических процессов

Измерения и расчеты необходимы для моделирования сценариев неуправляемого разгона и идеального течения реакции. Измерение, расчет и анализ параметров химического процесса необходимы для оценки и снижения рисков. Эти операции позволяют исследователям прогнозировать профили температуры, ограничивать максимальную рабочую температуру и оптимизировать дозировку.

Оценка риска химических процессов

Тепловой эффект или энтальпия реакции — важный параметр, который нужно учитывать для безопасности и успешного масштабирования химических процессов. Тепловой эффект реакции — это энергия, которая выделяется или поглощается, когда химические вещества претерпевают превращения в процессе химической реакции.

Разработка и масштабирование химических процессов

Разработка надежных и стабильных химических процессов для более быстрой передачи в опытное, а затем серийное производство

Теплопередача и масштабирование

Эффективное масштабирование химического процесса от лабораторной до промышленной установки возможно только при использовании точных значений коэффициентов теплопередачи. Измерение температуры теплообменника и реактора (при выделении четко определенного количества теплоты) позволяет исследователям точно вычислить термическое сопротивление, которое используется для моделирования процессов теплопередачи, и прогнозировать ключевые параметры процесса для реакторов большего масштаба. Реакционная калориметрия имеет важное значение в определении параметров, влияющих на передачу тепла и коэффициенты теплопередачи при разработке моделей, необходимых для доведения пропускной способности технологической установки до максимальной величины. 

Массоперенос и скорость реакции

Перемешивание представляет собой процесс уменьшения или устранения неоднородности фаз, которые могут быть смешивающимися или несмешивающимися. Масштабирование и оптимизация технологического процесса требуют количественной оценки воздействия перемешивания на скорость реакции. Автоматизированные, контролируемые эксперименты могут выполняться параллельно в лабораторной реакторной установке для установления зависимости массопереноса и допускают быструю настройку таких параметров, как объем реактора или поверхность раздела между газовой и жидкой фазами. Это позволяет создать условия, необходимые для увеличения или уменьшения масштаба технологического процесса.

Кристаллизация и осаждение

Оптимизация процессов кристаллизации и осаждения для получения продукта требуемой чистоты с заданными характеристиками частиц — одна из наиболее сложных задач, которые приходится решать при разработке технологического процесса.

Управление процессом при проведении экзотермических реакций

Экзотермические химические реакции сопровождаются рядом рисков, особенно в процессе масштабирования. При резком подъеме температуры возникают такие угрозы безопасности, как избыточное давление, пролив или взрыв содержимого, а также сокращение выхода продукта и снижение его чистоты.  Например, недостаточный контроль реакций Гриньяра может привести к накоплению органического галогенида, который при несвоевременном обнаружении может спровоцировать катастрофическое развитие неконтролируемой реакции.

Реакции гидрирования

Изучение реакций гидрирования требует принятия обоснованных решений, которые помогут оптимизировать процесс в лаборатории и обеспечить его воспроизводимость при масштабировании. Непрерывные исследования реакции в режиме реального времени помогают глубже понять фундаментальную природу процессов. Более быстрое принятие решений способствует сокращению числа экспериментов и времени на масштабирование процесса. Практически мгновенная обратная связь по направлению реакции помогает увеличить селективность и выход реакции. Определение идеальной конечной точки путем остановки реакции в определенный момент времени и устранения риска образования побочных продуктов помогает сократить время цикла и увеличить выход реакции.

Исследования кинетики химических реакций

Исследования кинетики химических реакций, проводимые in situ, позволяют в режиме реального времени собирать данные о зависимостях концентраций реагирующих компонентов, что помогает лучше понять механизм реакции и характер ее протекания. Непрерывный сбор данных в ходе реакции обеспечивает их полноту, и в результате кинетическое уравнение реакции можно составить при небольшом количестве экспериментов.  Кинетический анализ протекания реакции (КАПР) использует данные, собранные in situ с учетом концентраций реагирующих веществ, причем данные поступают на протяжении всего эксперимента, что обеспечивает точное и исчерпывающее описание реакции.

Исследование реакций полимеризации

ИК-Фурье спектроскопия in situ помогает изучать реакции полимеризации, их механизмы, кинетику, определять константы реакций и энергии активации. Этот инструмент дает множество экспериментальных данных, которые позволяют ускорить исследование.

Химия непрерывных потоков

Химия непрерывных потоков делает возможными стадии экзотермического синтеза, которые неосуществимы в реакторах периодического действия. В реакторах непрерывного действия благодаря новой конструкции также снимается ограничение на смешивание в ходе некоторых реакций. Во многих случаях это означает более высокие выход и качество продукта реакции.  В сочетании с процессно-аналитической технологией химические процессы в непрерывном потоке ускоряют анализ, оптимизацию и масштабирование химических реакций.

Как предотвратить взрывы и аварии на химических установках

Чтобы предотвратить взрывы на химических предприятиях, ученые и инженеры всесторонне изучают факторы опасности. Результаты этих исследований применяются при разработке процессов, исключающих неконтролируемое выделение тепла, газа, горючих паров, а также разрыв реактора под действием избыточного давления и утечку легковоспламеняющегося содержимого. Для контроля выделения тепла применяют реакционную калориметрию. Эта процедура позволяет отследить теплоту реакции (энтальпию) и скорость тепловыделения, и тем самым снизить риски процесса.

Предотвращение разгона химических реакций

Измерения и расчеты необходимы для моделирования сценариев неуправляемого разгона и идеального течения реакции. Измерение, расчет и анализ параметров химического процесса необходимы для оценки и снижения рисков. Эти операции позволяют исследователям прогнозировать профили температуры, ограничивать максимальную рабочую температуру и оптимизировать дозировку.

Тепловой эффект или энтальпия реакции — важный параметр, который нужно учитывать для безопасности и успешного масштабирования химических процессов. Тепловой эффект реакции — это энергия, которая выделяется или поглощается, когда химические вещества претерпевают превращения в процессе химической реакции.

Публикации

Технологии

Sustain a Culture of Safety
The series of safety resources offers application-specific knowledge.
Insight for Every Reaction
Resources to help gain insight into every reaction
Руководство по основам безопасности химических процессов
В руководстве по основам безопасности химических процессов рассмотрены основные проблемы проектирования безопасных процессов.
Опасность роста температуры
При масштабировании химического процесса важнейшим условием безопасности является управление его температурным профилем и количеством тепла, которое н...

Вебинары

Challenges in Process Safety Assurance of a Hazardous Epoxidation
This case study summarizes the retrospective process to assure safety of an energetic epoxidation process following regulatory intervention action.
Impact of Process Intensification on Process Safety
This presentation discusses how Nalas Engineering safely handles high energy materials and hazardous chemistry.

Другое оборудование

Технологии для обеспечения безопасности химических процессов и анализа тепловых рисков

Thank you for visiting www.mt.com. We have tried to optimize your experience while on the site, but we noticed that you are using an older version of a web browser. We would like to let you know that some features on the site may not be available or may not work as nicely as they would on a newer browser version. If you would like to take full advantage of the site, please update your web browser to help improve your experience while browsing www.mt.com.