處理能夠爆燃的固體的方法
【專利說明】處理能夠爆燃的固體的方法
[0001]本發(fā)明涉及用于加工和處理能夠爆燃的固體和混合物，尤其用于加工化學和制藥工業(yè)中的能夠爆燃的物質(zhì)的方法，其中該加工和處理是在減壓下的環(huán)境中進行的。
[0002]設備安全性技術規(guī)定(TRAS)編號410如下定義爆燃:
“爆燃是一種反應，其可以在預定的物質(zhì)量下局部有限地觸發(fā)，并且其從那里自動地通經(jīng)由總的物質(zhì)量以反應前端的形式傳播。該反應前端的傳播速度低于物質(zhì)中的聲速。在爆燃時可以釋放大量的熱氣體，其在某些情況下也是可燃的。爆燃速度隨著溫度和通常還隨著壓力而增大”。
[0003]能夠爆燃的固體在足夠強的點燃源的局部作用(引發(fā))后，甚至在不存在空氣氧氣的情況下分解。與燃燒或爆炸相反地，爆燃不能通過排除氧氣來阻止。從爆炸防護中已知的用氮氣或者其它惰性氣體的惰性化措施不提供針對爆燃的防護。在真空下的加工迄今沒有被認為是用于加工和處理能夠爆燃的物質(zhì)的防護措施。
[0004]爆炸是具有突然的壓力和溫度提升的快速爆燃。當超過聲速時，爆燃轉變成爆震。
[0005]能夠爆燃的物質(zhì)通常是指固體形式的有機或者無機化合物。尤其易于爆燃的是具有官能團，例如碳-碳雙鍵和三鍵的有機化合物，例如乙炔、炔化物、1，2- 二烯；張力環(huán)化合物，例如氮雜環(huán)丙稀(Azirine)或者環(huán)氧化物；具有相鄰N原子的化合物，例如偶氮和重氮化合物、肼、疊氮化物；具有相鄰O原子的化合物，例如過氧化物和臭氧化物；氧-氮化合物，例如羥基胺、硝酸鹽/酯、N-氧化物、1，2_草酸鹽/酯、硝基化合物和亞硝基化合物；鹵-氮化合物，例如氯胺和氟胺；鹵-氧化合物，例如氯酸鹽/酯、高氯酸鹽/酯、亞碘?；?Jodosyl)化合物；硫-氧化合物，例如磺?；u、磺酰基氰；和具有碳-金屬鍵和氮-金屬鍵的化合物，例如格氏試劑或者有機鋰化合物。但是，不含上述官能團的許多其它有機化合物和多種無機化合物也是能夠爆燃的。
[0006]原則上，具有分解焓為大于或等于500J/g的所有物質(zhì)被認為是潛在能夠爆燃的。具有分解焓為300_500J/g的能夠爆燃的物質(zhì)也是已知的。
[0007]物質(zhì)的爆燃能力必須在具體情況中分別測定。
[0008]對于檢測物質(zhì)和物質(zhì)混合物的爆燃行為，已知各種檢測方法。
[0009]在聯(lián)合國檢測手冊“Transportat1nof Dangerous Goods, Manual of Testsand Criteria”，第5次修訂版，2009中，在第23部分(第237頁及以后)中描述了用于測定爆燃能力的兩種檢測方法。
[0010]在測試C.1 (“時間/壓力測試”)中，將5g待檢測的物質(zhì)在具有約17ml體積的壓力容器中點燃。評價標準是達到約20.7 baril的極限壓力以及點燃之后達到該極限壓力的時間ο (Baril=巴-超壓)。
[0011]在測試C.1中如下評價爆燃能力:
-當壓力容器內(nèi)的壓力在點燃之后在小于30秒內(nèi)從6.90 &&^1增加到20.70 baril時，是，能夠快速爆燃；
-當壓力容器內(nèi)的壓力在點燃之后在30秒或更長時間內(nèi)從6.90 baril增加到20.70baril時，是，能夠緩慢爆燃； -當不達到20.70 baril的極限壓力時，不能夠爆燃。
[0012]在測試C.2中，將樣品裝入具有內(nèi)徑為約48 mm和高度為180-200 mm的杜瓦容器中。用明火點燃該混合物。
[0013]在測試C.2中如下評價爆燃能力:
-當爆燃速度大于5 mm/s時，是，能夠快速爆燃；
-當爆燃速度是0.35 mm/s至5 mm/s時，是，能夠緩慢爆燃；
-當爆燃速度小于0.35 mm/s或者反應在達到下部標記之前熄滅時，不能夠爆燃。
[0014]總之，當物質(zhì)在測試C.1中不被分類為“能夠快速爆燃”和在測試C.2中被分類為不能夠爆燃時，該物質(zhì)歸為不能爆燃。
[0015]測定爆燃能力的另一測試描述在VDI2263-1 (1990，第13頁及以后)中。
[0016]在根據(jù)VDI2263-1的檢測中，將物質(zhì)裝入具有直徑為約5 cm的底端封閉的玻璃管中，其中以不同高度放射狀錯開地安裝多個熱電偶。在通過螺旋形燈絲、火花塞、微型燃燒器或者氧化鉛(IV)和硅的點燃混合物局部引發(fā)之后，測定分解的進展。引發(fā)是從裝料(Schuttung)的上面和底部進行的。如果至少在實驗(從上面點燃和從下面點燃)中分解蔓延，則該物質(zhì)被認為能夠爆燃。
[0017]作為點燃源，替代地使用螺旋形燈絲、火花塞、微型燃燒器或者點燃混合物(3:2比例的硅/氧化鉛)。沒有進一步定義點燃源的作用時間和能量輸入。
[0018]在根據(jù)VDI2263-1的標準執(zhí)行方式中，爆燃行為是在環(huán)境溫度和壓力下測量的。但是，其也可以在高溫下和在封閉的容器中測量。
[0019]已知的是，多種物質(zhì)在根據(jù)VDI2263-1的測試中分解而沒有形成封閉的前端，并且也不完全地分解。在所述裝料內(nèi)經(jīng)常形成通道，在其內(nèi)部進行分解，而周圍的材料不分解。但是，這樣的行為對于物質(zhì)加工而言代表危險潛力。對于物質(zhì)或者物質(zhì)混合物的爆燃行為的檢測，本領域技術人員將這樣選擇參數(shù)，從而最好地再現(xiàn)加工時的情形。因此對于根據(jù)VDI2263-1的測試，使物質(zhì)達到還進行該物質(zhì)加工的溫度。關于點燃源可以認為，當例如通過螺旋形燈絲或者火花塞(后者對應于40 W的能量輸入)在>600°C的溫度下300秒的作用之間之后，仍未觀察到反應進展時，則不能爆燃。在該反應進展時，通過裝料傳播的各種類型的分解進展可以評為爆燃行為的跡象，甚至當存在通道形成和裝料不在整個寬度上充分反應并形成分解前端時也是如此。
[0020]在VD1-報告975 (1992)第99頁及以后中，描述了具有爆燃危險的粉末狀物質(zhì)的分級。能夠爆燃的物質(zhì)分為3個危險等級。危險等級3的物質(zhì)原則上不允許在具有機械內(nèi)裝部件的裝置中加工，而危險等級I和2的物質(zhì)可以在一定的前提下在具有機械內(nèi)裝部件的裝置中加工。
[0021]用于歸入3個危險等級之一的重要標準是火花塞接通時間，即測試VDI2263-1中點燃源從開啟直至可見分解反應的接通時間。作者比較了在粉塵爆炸的情況中具有最小點燃能的火花塞接通時間?？紤]到生產(chǎn)裝置中的加工，該火花塞接通時間也可以理解為這樣的時間段，在其中點燃源，例如熱的起動位置(Anlauf stelIe)或者熱的螺栓可以作用于包圍其的物質(zhì)，然后通過冷卻該起始位置或者螺栓或者恢復熱位置周圍的環(huán)境來再次達到非臨界狀態(tài)。因此認為“火花塞接通時間越短，越容易觸發(fā)爆燃”。作者將?20秒的火花塞接通時間稱為歸入危險等級3的極限值，并且>60秒的極限值稱為歸入危險等級I的極限值。
[0022]能夠爆燃的固體的制備是用由有機和無機化學已知的常規(guī)的方法步驟來進行的。通常使原料以液體形式或者以溶液形式彼此反應，所期望的物質(zhì)通常作為固體沉淀。然后將其從剩余液體組分中分離，并且在可能的進一步凈化步驟、干燥和臨時貯存之后，以所期望的形式用于裝填和運輸至顧客。任選地將該所期望的物質(zhì)進一步加工和例如研磨和/或與其它組分混合。
[0023]以實驗室規(guī)模制備能夠爆燃的固體通常是沒問題的。處理量是小的，引發(fā)爆燃的可能性是低的，快速發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的爆燃，并且甚至在未發(fā)現(xiàn)和爆燃發(fā)展時，損害程度也是小的。
[0024]但是，如在技術試驗操作或者生產(chǎn)操作中較大量地制備能夠爆燃的物質(zhì)是有問題的。在這種情況下使用一系列裝置，其一方面具有潛在的引發(fā)源，并且某些裝置在另一方面在某些情況下在引發(fā)后較長時間之后才可以探測爆燃。
[