处理能够爆燃的固体的方法
【专利说明】处理能够爆燃的固体的方法
[0001]本发明涉及用于加工和处理能够爆燃的固体和混合物，尤其用于加工化学和制药工业中的能够爆燃的物质的方法，其中该加工和处理是在减压下的环境中进行的。
[0002]设备安全性技术规定(TRAS)编号410如下定义爆燃:
“爆燃是一种反应，其可以在预定的物质量下局部有限地触发，并且其从那里自动地通经由总的物质量以反应前端的形式传播。该反应前端的传播速度低于物质中的声速。在爆燃时可以释放大量的热气体，其在某些情况下也是可燃的。爆燃速度随着温度和通常还随着压力而增大”。
[0003]能够爆燃的固体在足够强的点燃源的局部作用(引发)后，甚至在不存在空气氧气的情况下分解。与燃烧或爆炸相反地，爆燃不能通过排除氧气来阻止。从爆炸防护中已知的用氮气或者其它惰性气体的惰性化措施不提供针对爆燃的防护。在真空下的加工迄今没有被认为是用于加工和处理能够爆燃的物质的防护措施。
[0004]爆炸是具有突然的压力和温度提升的快速爆燃。当超过声速时，爆燃转变成爆震。
[0005]能够爆燃的物质通常是指固体形式的有机或者无机化合物。尤其易于爆燃的是具有官能团，例如碳-碳双键和三键的有机化合物，例如乙炔、炔化物、1，2- 二烯；张力环化合物，例如氮杂环丙稀(Azirine)或者环氧化物；具有相邻N原子的化合物，例如偶氮和重氮化合物、肼、叠氮化物；具有相邻O原子的化合物，例如过氧化物和臭氧化物；氧-氮化合物，例如羟基胺、硝酸盐/酯、N-氧化物、1，2_草酸盐/酯、硝基化合物和亚硝基化合物；卤-氮化合物，例如氯胺和氟胺；卤-氧化合物，例如氯酸盐/酯、高氯酸盐/酯、亚碘酰基(Jodosyl)化合物；硫-氧化合物，例如磺酰基卤、磺酰基氰；和具有碳-金属键和氮-金属键的化合物，例如格氏试剂或者有机锂化合物。但是，不含上述官能团的许多其它有机化合物和多种无机化合物也是能够爆燃的。
[0006]原则上，具有分解焓为大于或等于500J/g的所有物质被认为是潜在能够爆燃的。具有分解焓为300_500J/g的能够爆燃的物质也是已知的。
[0007]物质的爆燃能力必须在具体情况中分别测定。
[0008]对于检测物质和物质混合物的爆燃行为，已知各种检测方法。
[0009]在联合国检测手册“Transportat1nof Dangerous Goods, Manual of Testsand Criteria”，第5次修订版，2009中，在第23部分(第237页及以后)中描述了用于测定爆燃能力的两种检测方法。
[0010]在测试C.1 (“时间/压力测试”)中，将5g待检测的物质在具有约17ml体积的压力容器中点燃。评价标准是达到约20.7 baril的极限压力以及点燃之后达到该极限压力的时间ο (Baril=巴-超压)。
[0011]在测试C.1中如下评价爆燃能力:
-当压力容器内的压力在点燃之后在小于30秒内从6.90 &&^1增加到20.70 baril时，是，能够快速爆燃；
-当压力容器内的压力在点燃之后在30秒或更长时间内从6.90 baril增加到20.70baril时，是，能够缓慢爆燃； -当不达到20.70 baril的极限压力时，不能够爆燃。
[0012]在测试C.2中，将样品装入具有内径为约48 mm和高度为180-200 mm的杜瓦容器中。用明火点燃该混合物。
[0013]在测试C.2中如下评价爆燃能力:
-当爆燃速度大于5 mm/s时，是，能够快速爆燃；
-当爆燃速度是0.35 mm/s至5 mm/s时，是，能够缓慢爆燃；
-当爆燃速度小于0.35 mm/s或者反应在达到下部标记之前熄灭时，不能够爆燃。
[0014]总之，当物质在测试C.1中不被分类为“能够快速爆燃”和在测试C.2中被分类为不能够爆燃时，该物质归为不能爆燃。
[0015]测定爆燃能力的另一测试描述在VDI2263-1 (1990，第13页及以后)中。
[0016]在根据VDI2263-1的检测中，将物质装入具有直径为约5 cm的底端封闭的玻璃管中，其中以不同高度放射状错开地安装多个热电偶。在通过螺旋形灯丝、火花塞、微型燃烧器或者氧化铅(IV)和硅的点燃混合物局部引发之后，测定分解的进展。引发是从装料(Schuttung)的上面和底部进行的。如果至少在实验(从上面点燃和从下面点燃)中分解蔓延，则该物质被认为能够爆燃。
[0017]作为点燃源，替代地使用螺旋形灯丝、火花塞、微型燃烧器或者点燃混合物(3:2比例的硅/氧化铅)。没有进一步定义点燃源的作用时间和能量输入。
[0018]在根据VDI2263-1的标准执行方式中，爆燃行为是在环境温度和压力下测量的。但是，其也可以在高温下和在封闭的容器中测量。
[0019]已知的是，多种物质在根据VDI2263-1的测试中分解而没有形成封闭的前端，并且也不完全地分解。在所述装料内经常形成通道，在其内部进行分解，而周围的材料不分解。但是，这样的行为对于物质加工而言代表危险潜力。对于物质或者物质混合物的爆燃行为的检测，本领域技术人员将这样选择参数，从而最好地再现加工时的情形。因此对于根据VDI2263-1的测试，使物质达到还进行该物质加工的温度。关于点燃源可以认为，当例如通过螺旋形灯丝或者火花塞(后者对应于40 W的能量输入)在>600°C的温度下300秒的作用之间之后，仍未观察到反应进展时，则不能爆燃。在该反应进展时，通过装料传播的各种类型的分解进展可以评为爆燃行为的迹象，甚至当存在通道形成和装料不在整个宽度上充分反应并形成分解前端时也是如此。
[0020]在VD1-报告975 (1992)第99页及以后中，描述了具有爆燃危险的粉末状物质的分级。能够爆燃的物质分为3个危险等级。危险等级3的物质原则上不允许在具有机械内装部件的装置中加工，而危险等级I和2的物质可以在一定的前提下在具有机械内装部件的装置中加工。
[0021]用于归入3个危险等级之一的重要标准是火花塞接通时间，即测试VDI2263-1中点燃源从开启直至可见分解反应的接通时间。作者比较了在粉尘爆炸的情况中具有最小点燃能的火花塞接通时间。考虑到生产装置中的加工，该火花塞接通时间也可以理解为这样的时间段，在其中点燃源，例如热的起动位置(Anlauf stelIe)或者热的螺栓可以作用于包围其的物质，然后通过冷却该起始位置或者螺栓或者恢复热位置周围的环境来再次达到非临界状态。因此认为“火花塞接通时间越短，越容易触发爆燃”。作者将?20秒的火花塞接通时间称为归入危险等级3的极限值，并且>60秒的极限值称为归入危险等级I的极限值。
[0022]能够爆燃的固体的制备是用由有机和无机化学已知的常规的方法步骤来进行的。通常使原料以液体形式或者以溶液形式彼此反应，所期望的物质通常作为固体沉淀。然后将其从剩余液体组分中分离，并且在可能的进一步净化步骤、干燥和临时贮存之后，以所期望的形式用于装填和运输至顾客。任选地将该所期望的物质进一步加工和例如研磨和/或与其它组分混合。
[0023]以实验室规模制备能够爆燃的固体通常是没问题的。处理量是小的，引发爆燃的可能性是低的，快速发现可能出现的爆燃，并且甚至在未发现和爆燃发展时，损害程度也是小的。
[0024]但是，如在技术试验操作或者生产操作中较大量地制备能够爆燃的物质是有问题的。在这种情况下使用一系列装置，其一方面具有潜在的引发源，并且某些装置在另一方面在某些情况下在引发后较长时间之后才可以探测爆燃。
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