本發(fā)明屬于化學(xué)品使用與貯存管理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域，尤其涉及一種化學(xué)品相容性測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

1、化學(xué)品在生產(chǎn)、使用、運(yùn)輸和貯存過(guò)程中，因人為因素、環(huán)境因素或者其他因素可能發(fā)生化學(xué)品混合，相容的化學(xué)品混合是安全的，不相容的化學(xué)品發(fā)生意外混合可能會(huì)發(fā)生放熱、產(chǎn)生有毒氣體或爆炸等現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的事故后果。

2、2019年，美國(guó)某工廠操作人員將xl10甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物與10％氫氧化鉀溶液混合，產(chǎn)生氫氣發(fā)生爆炸，造成4人死亡。2020年9月，甘肅某企業(yè)污水處理廠員工違規(guī)操作，將鹽酸快速加入含有大量硫化物的廢水中，致使硫化氫氣體大量快速溢出，造成3人死亡。為避免此類事故再次發(fā)生，明確化學(xué)品相容性是十分必要的。

3、現(xiàn)有化學(xué)品相容性分析方法是基于化學(xué)品成分及歸屬種類(如酸、堿等)進(jìn)行判斷，不適用于成分不明或成分復(fù)雜的混合物。使用相關(guān)測(cè)試方法確定化學(xué)品相容性時(shí)，大多使用簡(jiǎn)易設(shè)備，將物料混合觀察反應(yīng)或產(chǎn)熱現(xiàn)象，測(cè)試不嚴(yán)謹(jǐn)且危險(xiǎn)性高。不能測(cè)試化學(xué)品在不同環(huán)境條件下的相容性，無(wú)法評(píng)估不相容化學(xué)品的反應(yīng)后果，無(wú)法定量評(píng)估反應(yīng)產(chǎn)熱產(chǎn)氣量。

4、基于上述問(wèn)題本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種化學(xué)品相容性測(cè)試設(shè)備，基于多種量熱原理，實(shí)現(xiàn)多種環(huán)境條件下的化學(xué)品相容性評(píng)估，可通過(guò)起始放熱溫度、產(chǎn)熱功率、熱流曲線、壓升等實(shí)驗(yàn)參數(shù)定量評(píng)估化學(xué)品不相容性。還可模擬化學(xué)品在真實(shí)設(shè)備中的情景，評(píng)估在特定溫度壓力條件下存在熱散失時(shí)化學(xué)品的相容性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種化學(xué)品相容性測(cè)試設(shè)備，有效解決現(xiàn)有簡(jiǎn)易測(cè)試設(shè)備測(cè)試不嚴(yán)謹(jǐn)且危險(xiǎn)性高的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是：

3、一種化學(xué)品相容性測(cè)試設(shè)備，包括控制器、恒溫密閉反應(yīng)箱和設(shè)于恒溫密閉反應(yīng)箱內(nèi)的四個(gè)相互獨(dú)立的測(cè)試倉(cāng)，四個(gè)所述測(cè)試倉(cāng)分別為反應(yīng)倉(cāng)、標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)、第一測(cè)試倉(cāng)和第二測(cè)試倉(cāng)；

4、所述測(cè)試倉(cāng)包括測(cè)試杯和測(cè)試杯蓋，所述測(cè)試杯蓋的頂端與測(cè)試倉(cāng)的內(nèi)頂壁伸縮連接，所述測(cè)試杯的杯壁和測(cè)試杯蓋均具有保溫功能，所述測(cè)試杯的內(nèi)側(cè)壁和測(cè)試杯蓋的內(nèi)壁上均均勻布置有加熱器，所述測(cè)試杯的內(nèi)側(cè)壁上還環(huán)繞有用于實(shí)現(xiàn)移熱功能的冷卻夾套，所述冷卻夾套和測(cè)試杯上的加熱器之間設(shè)有能夠均熱的夾層，所述測(cè)試杯的底壁內(nèi)嵌設(shè)有補(bǔ)償加熱器，所述測(cè)試杯的上部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)有壓力傳感器，所述測(cè)試杯的上部設(shè)有泄壓裝置，所述測(cè)試杯內(nèi)的底部設(shè)有第一溫度傳感器；

5、所述加熱器、冷卻夾套、補(bǔ)償加熱器、壓力傳感器、泄壓裝置和第一溫度傳感器均與控制器連接；

6、所述測(cè)試杯蓋上設(shè)有第一液體加料器、第二液體加料器、固體加料器、可伸縮的氣體進(jìn)料器和可拆卸的攪拌裝置，所述測(cè)試杯蓋的內(nèi)壁上設(shè)有第二溫度傳感器，所述第一液體加料器穿過(guò)測(cè)試杯蓋及測(cè)試倉(cāng)后連接第一樣品瓶，所述第二液體加料器穿過(guò)測(cè)試杯蓋及測(cè)試倉(cāng)后連接第二樣品瓶，所述氣體進(jìn)料器穿過(guò)測(cè)試杯蓋及測(cè)試倉(cāng)后連接緩沖組件的出氣口；

7、所述第一液體加料器、第二液體加料器、固體加料器、氣體進(jìn)料器、攪拌裝置和第二溫度傳感器均與控制器連接；

8、所述緩沖組件具有兩個(gè)進(jìn)氣口，其中一個(gè)進(jìn)氣口連接樣品氣瓶，另一個(gè)進(jìn)氣口連接濕氣混合模組的出口，所述濕氣混合模組具有兩個(gè)入口，兩個(gè)所述入口分別連接干氣氣瓶和濕氣發(fā)生器；

9、所述緩沖組件和濕氣混合模組均與控制器連接；

10、所述反應(yīng)倉(cāng)的第一溫度傳感器和標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)的第一溫度傳感器之間連接有差熱放大器，所述反應(yīng)倉(cāng)的補(bǔ)償加熱器和標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)的補(bǔ)償加熱器之間連接有功率補(bǔ)償單元，所述差熱放大器和所述功率補(bǔ)償單元之間通信連接，當(dāng)控制器控制反應(yīng)倉(cāng)的加熱器和標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)的加熱器同步加熱，而反應(yīng)倉(cāng)與標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)的溫度出現(xiàn)差值時(shí)，差熱放大器傳送信號(hào)給功率補(bǔ)償單元，由功率補(bǔ)償單元控制補(bǔ)償加熱器的加熱功率發(fā)生變化，以維持反應(yīng)倉(cāng)和標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)的溫度相同。

11、進(jìn)一步地，所述固體加料器為漏斗型加樣器、圓柱體加樣器和圓弧形抓夾中的任意一種。

12、進(jìn)一步地，所述漏斗型加樣器包括上下開(kāi)口的載料筒、翻轉(zhuǎn)電機(jī)和由翻轉(zhuǎn)電機(jī)控制的可上下翻轉(zhuǎn)的載料斗，所述載料斗由兩個(gè)頂點(diǎn)相接且互不相通的圓錐體組成，所述載料斗的中部與載料筒的內(nèi)側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

13、進(jìn)一步地，所述圓柱體加樣器包括載料筒、設(shè)于載料筒內(nèi)的圓柱型推桿及控制圓柱型推桿上下運(yùn)動(dòng)的電機(jī)，所述載料筒的底部設(shè)有上下開(kāi)合的底蓋，通過(guò)電機(jī)控制圓柱型推桿推動(dòng)底蓋開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)固體自動(dòng)投料。

14、進(jìn)一步地，所述圓弧形抓夾包括兩個(gè)底端彎曲呈圓弧形的桿部，兩個(gè)所述桿部交叉活動(dòng)連接，所述圓弧形抓夾的底部能夠托住物料或夾住固體物料，當(dāng)圓弧形抓夾打開(kāi)時(shí)，實(shí)現(xiàn)固體自動(dòng)投料。

15、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種化學(xué)品相容性測(cè)試方法，有效解決現(xiàn)有簡(jiǎn)易測(cè)試設(shè)備測(cè)試不嚴(yán)謹(jǐn)且危險(xiǎn)性高的問(wèn)題。

16、(1)一種化學(xué)品相容性測(cè)試方法，使用實(shí)施例1所述的化學(xué)品相容性測(cè)試設(shè)備的反應(yīng)倉(cāng)，通過(guò)化學(xué)品混合瞬時(shí)產(chǎn)熱產(chǎn)氣測(cè)試化學(xué)品a和化學(xué)品b的相容性。

17、(i)當(dāng)所述化學(xué)品a和化學(xué)品b均為液體時(shí)，具體步驟為：

18、s1、將化學(xué)品a和化學(xué)品b分別加入第一樣品瓶和第二樣品瓶中；

19、s2、設(shè)置加料量，由控制器控制第一液體加料器將化學(xué)品a加入測(cè)試杯內(nèi)，由控制器控制第二液體加料器吸取化學(xué)品b并將化學(xué)品b保存在第二液體加料器的加樣管內(nèi)；

20、s3、設(shè)置測(cè)試溫度，由控制器控制反應(yīng)倉(cāng)的加熱器或冷卻夾套工作，使反應(yīng)倉(cāng)內(nèi)溫度逐漸趨近于設(shè)定的測(cè)試溫度，當(dāng)實(shí)際溫度和設(shè)置溫度間的差值絕對(duì)值小于設(shè)定值時(shí)，所述設(shè)定值可以為0.1℃或其他設(shè)置精度，由控制器控制化學(xué)品b加入測(cè)試杯內(nèi)，化學(xué)品a和化學(xué)品b開(kāi)始混合；

21、s4、第一溫度傳感器和第二溫度傳感器及壓力傳感器分別監(jiān)測(cè)測(cè)試杯內(nèi)的溫度和壓力，并實(shí)時(shí)傳送給控制器，待測(cè)試杯內(nèi)的溫度和壓力變化量趨于穩(wěn)定或測(cè)試到達(dá)一定時(shí)間后，停止測(cè)試；

22、若測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)熱量或產(chǎn)氣量大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，所述標(biāo)準(zhǔn)值可以為0或其他設(shè)定參數(shù)，則判定化學(xué)品a和化學(xué)品b在測(cè)試條件下不相容，否則認(rèn)為二者在測(cè)試條件下相容。

23、(ii)當(dāng)所述化學(xué)品a和化學(xué)品b均為固體時(shí)，具體步驟為：

24、s1、稱量化學(xué)品a加入測(cè)試杯中，稱量化學(xué)品b加入固體加料器中；

25、s2、設(shè)置測(cè)試溫度，由控制器控制反應(yīng)倉(cāng)的加熱器或冷卻夾套工作，使反應(yīng)倉(cāng)內(nèi)溫度逐漸趨近于設(shè)定的測(cè)試溫度，當(dāng)實(shí)際溫度和設(shè)置溫度間的差值絕對(duì)值小于設(shè)定值時(shí)，所述設(shè)定值可以為0.1℃或其他設(shè)置精度，由控制器控制固體加料器將化學(xué)品b加入測(cè)試杯內(nèi)，化學(xué)品a和化學(xué)品b開(kāi)始混合；

26、s3、第一溫度傳感器和第二溫度傳感器以及壓力傳感器分別監(jiān)測(cè)測(cè)試杯內(nèi)的溫度和壓力，并實(shí)時(shí)傳送給控制器，待測(cè)試杯內(nèi)的溫度和壓力變化量趨于穩(wěn)定或測(cè)試到達(dá)一定時(shí)間后，停止測(cè)試；

27、若測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)熱量或產(chǎn)氣量大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，所述標(biāo)準(zhǔn)值可以為0或其他設(shè)定參數(shù)，則判定化學(xué)品a和化學(xué)品b在測(cè)試條件下不相容，否則認(rèn)為二者在測(cè)試條件下相容。

28、(iii)當(dāng)所述化學(xué)品a和化學(xué)品b中一個(gè)為固體，另一個(gè)為液體，具體步驟為：

29、s1、將呈液體的化學(xué)品加入第一樣品瓶中；

30、s2、設(shè)置加料量，由控制器控制第一液體加料器將呈液體的化學(xué)品加入測(cè)試杯內(nèi)，稱量呈固體的化學(xué)品并加入固體加料器中；

31、s3、設(shè)置測(cè)試溫度，由控制器控制反應(yīng)倉(cāng)的加熱器或冷卻夾套工作，使反應(yīng)倉(cāng)內(nèi)溫度逐漸趨近于設(shè)定的測(cè)試溫度，當(dāng)實(shí)際溫度和設(shè)置溫度間的差值絕對(duì)值小于設(shè)定值時(shí)，所述設(shè)定值可以為0.1℃或其他設(shè)置精度，由控制器控制固體加料器自動(dòng)投料，化學(xué)品a和化學(xué)品b開(kāi)始混合；

32、s4、第一溫度傳感器和第二溫度傳感器以及壓力傳感器分別監(jiān)測(cè)測(cè)試杯內(nèi)的溫度和壓力，并實(shí)時(shí)傳送給控制器，待測(cè)試杯內(nèi)的溫度和壓力變化量趨于穩(wěn)定或測(cè)試到達(dá)一定時(shí)間后，停止測(cè)試；

33、若測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)熱量或產(chǎn)氣量大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，所述標(biāo)準(zhǔn)值可以為0或其他設(shè)定參數(shù)，則判定化學(xué)品a和化學(xué)品b在測(cè)試條件下不相容，否則認(rèn)為二者在測(cè)試條件下相容。

34、(2)一種化學(xué)品相容性測(cè)試方法，使用實(shí)施例1所述的化學(xué)品相容性測(cè)試設(shè)備的反應(yīng)倉(cāng)、第一測(cè)試倉(cāng)和第二測(cè)試倉(cāng)，通過(guò)起始放熱溫度確定化學(xué)品a和化學(xué)品b的相容性，具體步驟為：

35、s1、將一定量的化學(xué)品a加入第一測(cè)試倉(cāng)的測(cè)試杯中，將等量的化學(xué)品b加入第二測(cè)試倉(cāng)的測(cè)試杯中，將等量的化學(xué)品a和化學(xué)品b的混合物加入反應(yīng)倉(cāng)的測(cè)試杯中；

36、s2、設(shè)置測(cè)試溫度范圍與升溫速率；

37、升溫速率△t＝0.1-20℃/min，溫度范圍為30～500℃；

38、s3、開(kāi)始測(cè)試，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器以及壓力傳感器分別監(jiān)測(cè)測(cè)試杯內(nèi)的溫度和壓力，并實(shí)時(shí)傳送給控制器，若測(cè)試杯內(nèi)溫度變化△t’超過(guò)設(shè)定升溫速率一定值，則認(rèn)為物質(zhì)產(chǎn)熱，跟蹤物質(zhì)溫度，維持絕熱環(huán)境，獲得產(chǎn)熱曲線；

39、測(cè)試杯內(nèi)溫度變化△t’超過(guò)設(shè)定升溫速率一定值時(shí)對(duì)應(yīng)的測(cè)試杯內(nèi)溫度即為樣品起始放熱溫度；

40、若混合物的起始放熱溫度低于化學(xué)品a的起始放熱溫度和化學(xué)品b的起始放熱溫度，則認(rèn)為二者不相容。

41、(3)一種化學(xué)品相容性測(cè)試方法，使用實(shí)施例1所述的化學(xué)品相容性測(cè)試設(shè)備的反應(yīng)倉(cāng)和標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)，模擬化學(xué)品a和化學(xué)品b在真實(shí)容器中存在熱散失時(shí)的相容性，具體步驟為：

42、s1、設(shè)置測(cè)試起始溫度后，維持溫度恒定在起始溫度設(shè)定值；

43、s2、當(dāng)實(shí)際溫度和設(shè)置溫度間的差值絕對(duì)值小于設(shè)定值時(shí)，所述設(shè)定值可以為0.1℃或其他設(shè)置精度，開(kāi)始測(cè)試，控制物料混合，其中，反應(yīng)倉(cāng)和標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)的總物料量保持一致；

44、s3、設(shè)置待模擬容器的材質(zhì)和導(dǎo)熱系數(shù)，控制器自動(dòng)計(jì)算熱散失，控制器根據(jù)第一溫度傳感器、第二溫度傳感器的監(jiān)測(cè)信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱器或冷卻夾套的功率，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定熱散失；

45、s4、第一溫度傳感器監(jiān)測(cè)反應(yīng)倉(cāng)與標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)的溫度，當(dāng)反應(yīng)倉(cāng)與標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)的溫度出現(xiàn)差值時(shí)，差熱放大器傳送信號(hào)給功率補(bǔ)償單元，由功率補(bǔ)償單元控制補(bǔ)償加熱器的加熱功率發(fā)生變化，以維持反應(yīng)倉(cāng)和標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng)的溫度相同；

46、通過(guò)監(jiān)測(cè)補(bǔ)償加熱器功率的變化，獲得熱流曲線，進(jìn)一步可獲得化學(xué)品a和化學(xué)品b在具有熱散失的容器中的產(chǎn)熱情況。

47、若測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)熱量或產(chǎn)氣量大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，所述標(biāo)準(zhǔn)值可以為0或其他設(shè)定參數(shù)，則判定化學(xué)品a和化學(xué)品b在該熱散失條件下不相容，否則認(rèn)為二者在該熱散失條件下相容。

48、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益技術(shù)效果是：

49、(1)本發(fā)明提供的化學(xué)品相容性測(cè)試設(shè)備，基于多種量熱原理，能夠?qū)崿F(xiàn)多種環(huán)境條件下的化學(xué)品相容性評(píng)估，可通過(guò)起始放熱溫度、產(chǎn)熱功率、熱流曲線、壓升等實(shí)驗(yàn)參數(shù)定量評(píng)估化學(xué)品的相容性。

50、(2)本發(fā)明提供的化學(xué)品相容性測(cè)試設(shè)備，能夠模擬化學(xué)品在真實(shí)設(shè)備中的情景，評(píng)估在特定溫度壓力條件下存在熱散失時(shí)化學(xué)品的相容性。

51、(3)本發(fā)明的應(yīng)用前景廣闊，能夠應(yīng)用于復(fù)雜成分化學(xué)品相容性研究、化學(xué)品科學(xué)安全管理、化學(xué)品混合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等領(lǐng)域，或基于相容性分級(jí)不相容化學(xué)品組進(jìn)行分級(jí)管理。