Test per la sicurezza delle reazioni chimiche
Standard di sicurezza senza compromessi e ottimizzazione dei processi chimici
Le conseguenze di reazioni chimiche esotermiche fuori controllo possono essere devastanti. Le reazioni di fuga a Bhopal e Seveso servono a evidenziare l'impressione duratura creata da tali eventi e la macchia indelebile sulla reputazione delle società operative coinvolte. Quando si lavora con qualsiasi processo produttivo è sempre necessario stabilire i rischi associati al suo funzionamento.
Quando si lavora con qualsiasi processo di produzione è sempre necessario identificare i pericoli associati al suo funzionamento. La comprensione delle reazioni chimiche e della reattività del materiale è un elemento critico della lavorazione sicura, poiché i processi chimici esotermici sono abbondanti nei processi di produzione. Spesso queste reazioni sono inerenti alla trasformazione che stiamo intraprendendo (ad esempio la conversione dello stirene in polistirene) - in altre occasioni queste possono essere reazioni non volute che non fanno parte del nostro piano di lavorazione (ad esempio la decomposizione di un materiale a causa di contaminazione o esposizione a temperature eccessive).
L'identificazione, la valutazione e la caratterizzazione delle reazioni esotermiche, sia quelle previste che, soprattutto, quelle non previste, sono fondamentali per garantire la scalabilità e il funzionamento sicuro di un processo chimico. Ciò comporta spesso l'impiego di una strategia per valutare i pericoli di reazione e le sostanze termicamente instabili per la maggior parte delle situazioni prevedibili dell'impianto. Con la nostra metodologia preventiva vi aiutiamo a far funzionare i processi chimici con maggiore sicurezza e qualità.
I vostri benefici
- Una tecnologia di laboratorio all'avanguardia
- Una vasta esperienza nello sviluppo e nell'ottimizzazione dei processi chimici
- Meccanismo conveniente che valuta i rischi di reazione chimica
- Approccio fresco e pratico ai vecchi processi
Il nostro approccio
Va notato che quando si trattano reazioni chimiche esotermiche, comprese sostanze e miscele termicamente instabili, il pericolo deriva dalla generazione di pressione. La pressione può essere generata in un recipiente chiuso (o non adeguatamente ventilato) da:
- Generazione permanente di gas, ad esempio generazione di azoto, anidride carbonica, ecc. dal processo desiderato o da un evento inaspettato.
- Effetti di pressione di vapore causati dal riscaldamento, possibilmente derivante da una reazione esotermica o da una condizione di fallimento del processo, che innalza una miscela al di sopra del suo punto di ebollizione.
Queste modalità di generazione della pressione possono derivare dalla reazione desiderata, da una reazione secondaria significativa o da una reazione di decomposizione secondaria. L'identificazione di come avviene la generazione di pressione è di fondamentale importanza per garantire la sicurezza.
Iniziando con una revisione tecnica, i nostri test sui rischi di reazione chimica fanno il punto sui processi esistenti e ne sviluppano di nuovi. Le nostre capacità specialistiche includono - ma non si limitano a - valutazione di screening, calorimetria adiabatica Dewar, calorimetria di reazione utilizzando un Mettler RC1, Calorimetria a velocità accelerata (ARC), Calorimetro differenziale a scansione (DSC), Vent Sizing Package 2 (VSP2™), e tubo Carius con analisi dei gas finali.
Perché DEKRA?
- Forniamo competenza specialistica, esperienza e strutture di laboratorio all'avanguardia per rendere utili i test chimici reattivi.
- Siamo specialisti nella sicurezza dei processi ed eseguiamo studi di reazione in laboratorio, disegni sperimentali fattoriali e test sotto riflusso ed elevata pressione.
- Ci impegniamo a proteggere la vita umana, la società e l'azienda e usiamo questa attenzione per valutare gli effetti dei cambiamenti di processo sulla sicurezza e l'ambiente.
- Adattiamo le soluzioni alle vostre esigenze e facciamo raccomandazioni pratiche ed economiche per migliorare i vostri processi.
Contesto delle metodologie selezionate
- Valutazione dello screening
- Calorimetria differenziale a scansione (DSC)
- Tubo Carius con analisi dei gas finali
- Calorimetro a velocità accelerata (ARC)
- Calorimetria di reazione (Mettler RC1)
- Adiabatic Pressure Dewar Calorimeter
- Vent Sizing Package 2 (VSP2™)
Il programma CHETAH (The ASTM program for Chemical Thermodynamic and Energy Release Evaluation) è uno strumento unico per prevedere sia le proprietà termochimiche che certi "rischi chimici reattivi" associati a un prodotto chimico puro, una miscela di prodotti chimici o una reazione chimica. CHETAH è utile per classificare i materiali per la loro capacità di decomporsi con violenza, per stimare i calori di reazione o di combustione, e per prevedere i limiti inferiori di infiammabilità.
La DSC è un metodo di analisi termica che utilizza piccoli campioni di pochi milligrammi (analisi microtermica). Poiché la DSC lavora su microscala utilizzando solo pochi milligrammi di sostanza, è possibile studiare processi altamente esotermici in condizioni estreme senza alcun rischio. Le quantità relativamente piccole di campione utilizzate nella DSC assicurano una sufficiente omogeneità di temperatura all'interno del campione e quindi anche elevate potenze termiche possono essere misurate quantitativamente. Inoltre, la durata di un esperimento in modalità di scansione è di solo alcune ore, rendendo la tecnica DSC un metodo molto rapido e potente per lo screening.
Il tubo Carius è uno strumento di screening della stabilità termica per cercare l'attività esotermica e la generazione di gas. I test di screening del tubo di Carius possono rilevare l'attività esotermica come le temperature di inizio, identificare gli effetti della pressione come l'inizio della generazione di gas permanente e, infine, discernere la quantità di gas generato durante il test. I gas permanenti generati possono essere analizzati con varie tecniche analitiche come GC-MS e GC-FID.
L'ARC è uno strumento di laboratorio automatizzato che aiuta a determinare sperimentalmente le relazioni di tempo, temperatura e pressione di qualsiasi reazione esotermica in un ambiente adiabatico confinato. I dati prodotti dall'ARC possono essere applicati alla valutazione dei potenziali di pericolo termico e di pressione dei prodotti chimici reattivi e possono essere utilizzati per specificare le misure di protezione dell'impianto, compresi i progetti di sistemi di scarico di emergenza che utilizzano la tecnologia DIERS.
Il calorimetro di reazione Mettler RC1 è un reattore da laboratorio controllato da computer che bilancia i flussi di calore e di massa. È uno strumento eccellente per studiare le caratteristiche termiche delle reazioni desiderate e per assicurare la sicurezza delle prestazioni del processo. I dati dell'RC1 forniscono informazioni come l'energia di reazione, il calore specifico, gli aumenti di temperatura adiabatici e i coefficienti di trasferimento del calore. RC1 può essere utilizzato per lo sviluppo e l'ottimizzazione del processo, studiando il comportamento dei processi chimici in relazione al cambiamento dei parametri di processo, come la temperatura, il dosaggio, l'agitazione, la concentrazione e il catalizzatore.
Questo strumento permette di simulare direttamente in laboratorio reazioni di fuga su scala vegetale. Inoltre, il calorimetro Dewar assicura la simulazione diretta di reattori fino a 25 m3, fornisce dati di prova altamente accurati e una rappresentazione precisa delle miscele di reazione multifase, può essere eseguito in batch, semi-batch o batch gassoso ed è una soluzione altamente economica per combinare la sicurezza del processo e gli studi di sviluppo. I dati di un esperimento Dewar possono essere utilizzati per specificare le misure di protezione dell'impianto, compresi i progetti di sistemi di scarico di emergenza che utilizzano la tecnologia DIERS.
Il Vent Sizing Package è stato originariamente sviluppato durante il progetto DIERS a metà degli anni '80 per raccogliere dati per i calcoli di dimensionamento dello sfiato sulle reazioni esotermiche in fuga e sulla decomposizione; è stato poi commercializzato come VSP2™. A differenza dei sistemi Adiabatic Dewar e ARC, che usano celle di prova con pareti più spesse per resistere alle alte pressioni, le celle di prova VSP2™ da 120 cm3 hanno pareti sottili con un fattore phi inferiore. Questa unità è uno dei calorimetri adiabatici più conosciuti al mondo ed è particolarmente popolare negli USA per lo studio delle reazioni di fuga.