Penilaian Risiko Termal dalam Proses Kimia: Metode Kinetika untuk TD24

Dalam industri kimia, sering terjadi reaksi sintesis yang sangat energik dengan pembangkitan panas yang sangat intensif. Proses industri semacam itu memerlukan perangkat pendingin yang tidak memungkinkan reaktan memanas di atas suhu tertentu. Suhu reaktan selama proses industri ini disebut Suhu Proses, atau Tp. Untuk mengetahui seberapa intensif pendinginan harus dilakukan untuk mempertahankan suhu proses, perlu diketahui entalpi reaksi. Untuk tujuan ini, NETZSCH menawarkan instrumen termoanalitik seperti Differential Scanning Calorimeter (DSC ) dan Accelerating Rate Calorimeter (ARC^®).

Temperatur Karakteristik Proses

Namun, pengetahuan tentang nilai entalpi saja tidak selalu cukup untuk proses kimia yang aman. Jika pendinginan gagal, reaksi yang berlanjut akan meningkatkan suhu di dalam reaktor hingga reaktan habis. Kemudian, reaksi dan pemanasan sendiri yang sesuai akan selesai dan suhu teoritis akhir akan tercapai. Suhu ini disebut Suhu Maksimum Reaksi Sintesis (MTSR). MTSR adalah pendekatan penting untuk menilai risiko Pelarian termalPelarian termal adalah situasi di mana reaktor kimia berada di luar kendali sehubungan dengan produksi suhu dan / atau tekanan yang disebabkan oleh reaksi kimia itu sendiri. Simulasi pelarian termal biasanya dilakukan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan kalorimetri laju akselerasi (ARC^®).pelarian termal dan merancang kondisi operasi yang aman.

Keamanan proses industri tergantung pada seberapa tinggi MTSR. Jika terlalu tinggi, maka dapat menginisialisasi proses sekunder dengan pemanasan sendiri lebih lanjut. Reaksi sekunder ini biasanya adalah reaksi dekomposisi, yang bersifat EksotermikTransisi sampel atau reaksi dikatakan eksotermik jika dihasilkan panas. eksotermal dan menyebabkan peningkatan suhu lebih lanjut. Faktanya, jika reaksi sekunder yang cepat diinisialisasi, risiko pelarian dan ledakan termal sangat tinggi.

Selama proses industri dalam reaktor besar, reaktan berada dalam kondisi yang mendekati AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC^®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik, di mana energi panas yang berkembang menyebabkan pemanasan sendiri reaktan. Untuk mempelajari perilaku material, maka ARC^®small sistem memungkinkan untuk menciptakan kondisi AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC^®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik untuk sejumlah material. Gambar 1 menunjukkan contoh pengukuran semacam itu.

Kenaikan suhu reaktan selama reaksi EksotermikTransisi sampel atau reaksi dikatakan eksotermik jika dihasilkan panas. eksotermal dalam kondisi AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC^®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik akan bertambah cepat seiring waktu; kemudian mencapai laju maksimumnya. Waktu dari awal proses AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC^®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik hingga laju reaksi maksimum disebut Waktu ke Laju Maksimum (TMR). Nilai waktu TMR tergantung pada suhu awal. Semakin rendah suhu awal, semakin lama periode waktu ini.

Suhu awal untuk proses AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC^®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik dengan TMR = 24 jam disebut _TD24. Ini sesuai dengan suhu di mana waktu untuk laju maksimum reaksi pelarian adalah 24 jam. Suhu ini mencirikan proses dan digunakan untuk penilaian risiko termal.

Perbandingan Suhu Karakteristik

Jika nilai MTSR lebih rendah dari_TD24, ini berarti bahwa setelah menyelesaikan reaksi primer, reaksi sekunder yang cepat tidak diinisialisasi dan risiko reaksi pelarian rendah. Jika MTSR lebih tinggi dari_TD24, reaksi sekunder sudah dimulai selama reaksi primer dan tidak mungkin untuk menghindari pelarian, dengan konsekuensi yang berbahaya. Ada beberapa kelas menengah tingkat risiko antara kedua kasus ini [1], yang bergantung pada hubungan antara MTSR,_TD24 dan MAT (Suhu Maksimal yang Dapat Dicapai).

Metode Kinetik Perhitungan_TD24

Temperatur_TD24 dapat dihitung dengan metode kinetik yang berbeda berdasarkan data eksperimen dari instrumen DSC atau ARC^®.

Ekstrapolasi TMR Linier

Ini adalah algoritme linier tradisional. Hal ini didasarkan pada asumsi proses AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC^®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik satu langkah dengan pendekatan untuk reaksi orde nol, di mana dalam persamaan kinetik utama (1), ekspresi jenis reaksi f(α) = 1.

Di mana φ adalah faktor Inersia termalInersia termal setara dengan faktor PHI. Keduanya menggambarkan rasio massa dan kapasitas panas spesifik dari sampel atau campuran sampel dibandingkan dengan bejana atau wadah sampel.inersia termal, rasio kapasitas panas material dan wadah terhadap kapasitas panas material Cp. Untuk ketiadaan wadah φ = 1.

ΔH adalah entalpi, A adalah eksponen awal, _Ea adalah energi aktivasi dan R adalah konstanta gas.

Dengan asumsi ini, perkiraan linier berikut dapat digunakan:

Ketergantungan ini mewakili garis lurus log(waktu) vs 1/T, di mana kemiringan Ea/R tidak bergantung pada faktor Inersia termalInersia termal setara dengan faktor PHI. Keduanya menggambarkan rasio massa dan kapasitas panas spesifik dari sampel atau campuran sampel dibandingkan dengan bejana atau wadah sampel.inersia termal φ.

Jika percobaan di ARC^® dilakukan dengan φ>1, garis lurus untuk φ=1 akan sejajar tetapi bergeser ke bawah sebesar log(φ). Kemudian pada garis yang baru, suhu_TD24 dapat ditemukan untuk waktu = 24 jam.

Gbr. 2 menunjukkan contoh pendekatan linier paling sederhana untuk evaluasi_TD24.

Untuk jenis analisis dan evaluasi_TD24 ini, hanya satu kurva eksperimental yang diperlukan.

Ekstrapolasi TMR Non-Linear

Pada kenyataannya, bagaimanapun, Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian dapat berupa orde non-nol atau dapat memiliki beberapa langkah reaksi. Oleh karena itu, kami menawarkan metode non-linear kedua yang lebih akurat [2]. Metode ini mengasumsikan bahwa bagian awal reaksi berjalan sesuai dengan reaksi ^orde-n dan memungkinkan energi aktivasi, Ea, ditemukan. Kemudian, metode bebas model digunakan untuk perhitungan pemanasan sendiri AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC^®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik untuk φ = 1 dari data eksperimen, dengan φ > 1 yang diperoleh dari pengukuran yang ditunjukkan pada gambar 1.

Metode ini bekerja untuk reaksi dengan tipe reaksi sembarang yang memiliki bagian awal menyerupai reaksi ^orde-n, serta untuk reaksi yang memiliki beberapa langkah reaksi yang berurutan.

Pada Gbr. 3, dua kurva suhu dengan pemanasan sendiri ditunjukkan: data eksperimen asli dengan φ = 1,435, dan kurva baru yang dihitung dengan φ = 1. Suhu yang penting untuk penilaian keselamatan adalah yang disebut_TD24. Ini sesuai dengan suhu di mana waktu untuk mencapai laju maksimum reaksi pelarian adalah 24 jam. Waktu yang diperlukan untuk mencapai laju maksimum dalam kondisi AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC^®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik dikenal sebagai TMR, waktu menuju laju maksimum. Kurva kedua ini digunakan untuk menemukan suhu_TD24.

Kinetika Tingkat Lanjut oleh Perangkat Lunak Kinetika Neo

Kedua metode yang dijelaskan di atas didasarkan pada asumsi bahwa energi aktivasi adalah nilai yang konstan.

Namun, proses dapat berisi langkah-langkah dengan energi aktivasi yang berbeda dan langkah-langkah reaksi yang berbeda dari reaksi ^orde ke-n. Analisis kinetik yang paling akurat dengan nilai prediksi_TD24 yang lebih tepat membutuhkan kumpulan data dari beberapa percobaan, yang dilakukan dalam kondisi suhu yang berbeda. Data dari beberapa percobaan merupakan syarat wajib untuk analisis kinetik yang akurat, seperti yang direkomendasikan oleh ICTAC [3].

Dalam hal ini, beberapa percobaan DSC dapat dilakukan pada laju pemanasan yang berbeda atau pada suhu IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal yang berbeda. Sebagai alternatif, beberapa percobaan ARC^® dengan faktor φ yang berbeda dapat dilakukan. Eksperimen ini dapat memiliki nilai konversi yang berbeda pada suhu yang sama yang diperoleh dengan pengukuran yang berbeda. Alat untuk analisis kinetik yang akurat ini adalah NETZSCH Perangkat lunak Kinetika Neo termasuk metode kinetik tanpa model dan berbasis model. Metode berbasis model dapat membantu menentukan jumlah langkah reaksi serta parameter kinetik untuk masing-masing reaksi. Menerapkan analisis kinetik tingkat lanjut meliputi pembuatan satu model kinetik yang secara matematis terdiri dari sistem persamaan kinetik diferensial dengan serangkaian parameter kinetik yang tidak bergantung pada waktu dan suhu. Jika kurva yang disimulasikan oleh satu model ini memiliki kesesuaian yang baik dengan data eksperimen yang diukur pada kondisi temperatur yang berbeda, maka model ini dapat digunakan untuk simulasi perilaku material dan laju reaksi pada kondisi temperatur yang berbeda dengan eksperimen yang sudah ada, misalnya perhitungan kenaikan temperatur untuk kondisi AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC^®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik dan_TD24.

Gbr. 4 menunjukkan serangkaian eksperimen ARC^® di bawah kondisi suhu yang berbeda dan kurva simulasi untuk kondisi-kondisi ini. Kesepakatan yang baik antara model dan eksperimen memungkinkan untuk menggunakan model ini untuk temperatur lain.

Gbr. 5 menyajikan serangkaian kurva AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC^®). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik simulasi yang dihitung dengan menggunakan model kinetik dari Gbr. 4. Selain kurva AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik yang disimulasikan, perangkat lunak ini dapat menghitung_TD24, yang merupakan temperatur awal dari proses AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik untuk mencapai TMR dalam 24 jam.

Gbr. 6 menunjukkan temperatur_TD24 untuk kondisi AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik.

Kesimpulan:

Metode kinetik yang dipertimbangkan, dari linier sederhana hingga yang canggih, dapat berkontribusi pada perhitungan suhu_TD24 yang diperlukan untuk penilaian risiko termal.
Perbandingan hasil yang diperoleh dengan metode yang berbeda memungkinkan untuk mengkonfirmasi asumsi dari prediksi linier dan non-linier atau untuk menolak asumsi tersebut. Selain itu, eksperimen tambahan dapat dilakukan untuk menyempurnakan hasil melalui analisis kinetik tingkat lanjut dalam perangkat lunak Kinetics Neo.

Dapatkan versi uji coba gratis Anda: Kinetik - NETZSCH Kinetik

_Referensi:

_{1.keamanan Termal Proses Kimia: Penilaian Risiko dan Desain Proses, oleh Francis Stoessel (Swiss 2008)}

_{2.harsNet. Jaringan Tematik Penilaian Bahaya untuk sistem yang sangat reaktif. 6. Kalorimetri AdiabatikAdiabatik menggambarkan suatu sistem atau mode pengukuran tanpa pertukaran panas dengan lingkungan sekitar. Mode ini dapat direalisasikan dengan menggunakan perangkat kalorimeter sesuai dengan metode kalorimetri laju akselerasi (ARC). Tujuan utama dari perangkat tersebut adalah untuk mempelajari skenario dan reaksi pelarian termal. Deskripsi singkat dari mode adiabatik adalah "tidak ada panas yang masuk - tidak ada panas yang keluar".adiabatik.
https://fdocuments.net/document/6-adiabatic-calorimetry-calorimetrypdfharsnet-thematic-network-on-hazard-assessment.html?page=1}

_{3.s. Vyazovkin, Rekomendasi Komite Kinetika ICTAC untuk analisis kinetika multi-langkah, Thermochimica Acta, V689, Juli 2020, 178597, https://doi.org/10.1016/j.tca.2020.178597}

Lebih banyak artikel Blog yang terkait dengan Kinetics Neo:

• 
  02.06.2026

  STA 509 Jupiter^®-Glovebox dan DSC 500 Pegasus^®-Glovebox: Analisis Termal di Bawah Atmosfer Terkendali

• 
  26.05.2026

  Ketika Kelembutan Menjadi Terukur: Analisis Mekanis Dinamis Makanan

• 
  19.05.2026

  Memahami Bahan Baku Semen: STA-FT-IR Analisis untuk Wawasan yang Lebih Mendalam tentang Proses Termal

• 
  14.05.2026

  Pengawetan Polimer - Bagaimana NETZSCH Termica Neo Membuat Pengawetan Terlihat

• 
  11.05.2026

  Bagaimana Pengisi Kaca Mempengaruhi Penuaan Serbuk dalam Manufaktur Aditif Polimer

• 
  05.05.2026

  Termogravimetri Bertemu dengan Hidrogen (Bagian 3): Menyelidiki Reaksi Redoks Cu dan CuO dalam Atmosfer Hidrogen

• 
  28.04.2026

  Dari Data DSC hingga Intelijen Industri: Bagaimana Data DSC Anda Dapat Mendukung Daur Ulang Polimer yang Dapat Diskalakan

• 
  21.04.2026

  Transparansi yang Lebih Baik dalam Analisis Gas Pembakaran: Kopling OMEGA 5 FT-IR pada NETZSCH TCC 918 Kalorimeter Kerucut