论文部分内容阅读
以7-ACA药物粉体为研究对象,通过实验研究了丙酮与药物粉体混合物的爆炸特性,评估该混合物的燃爆危险性,为作业现场的电气设备选型以及防爆措施的制定提供参考。应用热重分析法研究粉体的热动力学过程,主要测试了药粉与丙酮混合物粉尘层与粉尘云的最低着火温度、最小点火能、最大爆炸压力及爆炸压力上升速率等参数,对比氮气、二氧化碳、氩气三种惰性气体的抑爆效果。主要研究结果如下:应用热重分析方法研究7-ACA粉尘燃烧的热动力学过程,通过热重曲线分析可知7-ACA粉尘的最低着火温度为220℃左右。7-ACA粉尘在热解过程中每个阶段的活化能都有变化,随着反应的深入,活化能由7.347k/mol上升到146.99k/mol,指前因子由1.4×107上升到9.18×1011。由此可知7-ACA粉尘在发生爆炸反应时,是一个能量在短时间内急剧增加的过程,整个热解过程是由多种化学反应类型同时参与的。7-ACA干粉粉尘云最小点火温度为472℃,向粉尘中加入丙酮后当7-ACA分散质量为0.6g时最低着火温度为411℃。粉尘云最低着火温度明显降低,爆炸危险性明显增强。实验测得厚度为12.5mm 7-ACA粉尘层最低着火温度为230℃,药粉发生无焰燃烧。加入丙酮后,粉尘燃烧所需时间增加。7-ACA干粉最小点火能在分散质量为0.7g时达到最小,为12mJ,参照VDI2263的规定属于一般着火敏感性粉尘。加入丙酮后最小点火能下降,在分散质量为0.6g时达到最低4mJ,火焰燃烧更剧烈,属于特别着火敏感性粉尘。对比干粉实验结果,根据ISO6184的要求,干粉的爆炸指数为15.17MPa·m/s,属于St1级;在丙酮环境中粉尘的爆炸指数为39.27MPa·m/s,属于St3级,爆炸危险性明显增强。达到最大爆炸压力最高值以及最大爆炸压力上升速率最高值时的粉尘浓度明显下降,最大爆炸压力上升速率最高值显著升高,爆炸强度增加。以二氧化碳为惰性介质的极限氧浓度为12.62%;氮气为惰性介质的极限氧浓度为11.77%;氩气为惰性介质的极限氧浓度为9.56%。对比三种惰性气体抑爆效果可知,二氧化碳的抑爆效果最好,氮气次之。但工业生产过程中综合考虑经济因素以及可操作性,通常选用氮气作为抑爆气体。