化学反应过程中往往需要重点关注热风险,因为有很多事故的发生是由于反应热失控导致的。此外,在一些化学物质(尤其是危化品)的混合、储存、加工,以及运输过程中,需要严格监控相关环境条件,因为其稳定性通常受到环境热效应的影响。2015年,中国江苏泰州市附近一家化工厂发生爆炸事故。据分析,事故原因是苯骈三氮唑(BTA)在非工况环境下受一些杂质影响发生了剧烈分解。因此,选取了事故中可能的3种杂质邻苯二胺(A)、亚硝酸钠(B)、硫酸钠(C),分别研究其对BTA热稳定性的影响,分析BTA分解的机理等。通过差式扫描量热仪(DSC)对BTA、3种杂质及BTA与3种杂质的混合物进行初步测试,获取相关的热数据,例如,放热量、起始分解温度、峰值温度等。结果发现,杂质亚硝酸钠(B)和邻苯二胺(A)对BTA的分解有促进作用,杂质A与BTA混合物的起始分解温度为259度,杂质B与BTA的混合物在DSC曲线中出现了两个峰,且前一个峰的起始分解温度为195度,两者都明显低于纯BTA的起始分解温度277度。而杂质硫酸钠(C)对BTA的分解在初步测试中没有影响。基于此,为了研究杂质含量对BTA分解的影响,分别对3种杂质含量为2%、6%和10%的BTA混合物进行DSC测试,结果表明,随着杂质A含量的增加,杂质A与BTA混合物的起始分解温度会降低,说明杂质A的含量越大BTA分解越容易;而随着杂质B含量增加,杂质B与BTA混合物的DSC结果变化不大,但是都会出现第二个峰,说明杂质B影响了 BTA的分解机理;杂质C的含量变化对BTA的分解几乎没有影响。此外,为了获取绝热条件下的BTA及其与3种杂质混合物分解过程的温度、压力变化情况,选用了快速筛选量热仪(RSC)和加速度量热仪(ARC)对这些样品进行测试,并获得了与DSC较为类似的结果。同时,根据测试的压力数据,计算出了 BTA及其与3种杂质混合物的产气量。最后,将DSC测得的数据结合AKTS软件进行动力学研究,获取了 BTA、BTA与3种杂质混合物分解过程的动力学,并预测了各个样品的相关参数TD8和TD24(达到温升速率最大需要时间为8或者24小时所对应的初始温度)。同时,对ARC数据进行处理,分别通过理论计算及模拟的方法获取了相应的TD8和TD24,通过理论计算的值与AKTS软件预测的结果较为接近,而模拟方法获取的结果较前两种偏大。通过对比BTA-A、BTA-B混合物和纯BTA的相关结果,发现混合物的TD8和TD24比产品要小很多,如AKTS中BTA-A的TD8和TD24分别为207度和173度,BTA-B的TD8和TD24分别为206度和194度,而纯BTA的TD8和TD24分别为216度和198度,说明两种混合物的稳定性比纯BTA要差,风险等级更高。将处理ARC数据获取的动力学结果与DSC结合AKTS获取的动力学相比较,也可以得出类似的结论。本研究可以为相关工艺设计、安全评估提供必要的参考与帮助。