HAZOP 영웅: MOF 열 폭주 방지
ReactIR 및 RC1mx 측정은 ZIF-8 MOF의 합성, 결정화 및 스케일업에서 동역학 및 열 전달 을 더 잘 이해하는 데 사용됩니다.
MOF를 생산하는 방법에는 여러 가지가 있지만 MOF의 산업 생산을 위한 가장 실용적이고 제어 가능한 방법은 반응기에서의 용매열 합성입니다. 반응 온도는 MOF 합성에서 매우 중요하며 표면적과 입자 크기 분포에 영향을 미칩니다. 원하는 제품 속성을 안전하게 확장하고 달성하려면 온도 및 열 방출 거동을 이해하는 것이 필요합니다.
이 기사에서 설명한 연구에서는 제올라이트 이미다졸레이트 프레임워크-8(ZIF-8)을 MOF 스케일업 합성을 연구하기 위한 예로 사용되었습니다. 시간 경과에 따른 2-메틸이미다졸 농도 변화를 확인하기 위해 in-situ FTIR을 사용하여 실온에서 ZIF-8 형성의 다양한 단계를 조사했습니다. 그런 다음 이러한 실험의 데이터를 고체가 일정한 온도에서 한 상에서 다른 상으로 어떻게 변형하는지 설명하는 Avrami 방정식에 사용되어 얻은 농도 결과를 기반으로 반응 동역학의 상관 관계를 파악했습니다. 이러한 실험을 통해 ZIF-8 결정화에 대한 Avrami의 상수는 반응기 부피에 따라 달라지는 것으로 확인되었습니다. FTIR 실험은 RC1e 반응기 시스템에서 수행되었으며, 이를 통해 반응 온도와 열 방출 거동을 동시에 식별할 수 있었습니다. 이러한 측정을 통해 ZIF-8 생산량을 밀리리터에서 리터 규모로 확장할 때 열 폭주로 인한 일관되지 않은 제품 특성을 피할 수 있었습니다. 또한 편차의 영향을 조사하고 생산 시설의 안전한 운영을 보장하기 위해 각 합성 단계에 대한 전체 HAZOP 분석을 수행했습니다.
Quan, Y., Parker, TF, Hua, Y., Jeong, H., &; Wang, Q. (2023). 금속-유기 프레임워크 스케일업 합성의 공정 설명 및 위험 분석: ZIF-8 사례 연구. 산업 및 공학 화학 연구, 62(12), 5035–5041. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.2c04570
