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研究生:曾若鳴
研究生(外文):Jo-Ming Tseng
論文名稱:過氧化丁酮與無機酸之不相容性危害研究
論文名稱(外文):Incompatible Hazard Analysis on Methyl Ethyl Ketone Peroxide with Inorganic Acid
指導教授:徐啟銘徐啟銘引用關係
指導教授(外文):Chi-Min Shu
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:環境與安全工程系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:緊急排放處理儀微差掃瞄熱卡計不相容性物質無機酸過氧化丁酮
外文關鍵詞:Differential Scanning CalorimetryVent Sizing Package 2ContaminantsMethyl Ethyl Ketone PeroxideInorganic Acids
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過氧化丁酮 (Methyl Ethyl Ketone Peroxide, MEKPO) 在台灣、日本、韓國及中國大陸亞洲等地,發生過許多嚴重之火災及爆炸事故,導致人員傷亡與財產損失。此研究主要目的在於瞭解過氧化丁酮事故發生之根本原因與其在工業製程中所發生之非預期反應。
此研究以無機酸 (inorganic acid) 為不相容性物質 (contaminants),與過氧化丁酮相混合,觀測其放熱現象,並以微差掃描熱卡計 (Differential Scanning Calorimetry, DSC) 與緊急排放處理儀 (Vent Sizing Package 2, VSP2) 來測量其放熱失控現象,提供相關之安全資訊於工業製程上,將有利於製程改善以達到製程安全上的控制和設計。
結果指出,當過氧化丁酮混入無機酸物質,如 HNO3、H3PO4、HCl、H2SO4,將促使反應加劇,導致放熱量大幅增加,其危害性將隨之提昇。最後,動力學參數與安全參數評估之結果,可提供於實際製程,以深入瞭解其危害性,並降低災害發生之可能性與嚴重性。
Historically, methyl ethyl ketone peroxide (MEKPO), a universal hardener in the rubber industries, has caused many serious explosions and fires in Taiwan, Japan, Korea, and China. This study used certain thermal analytical methods to thoroughly explore both why MEKPO led to these accidents and what happened during the upset conditions. Potential process contaminants (inorganic acids), such as HNO3、H3PO4、HCl、H2SO4, were deliberately selected to mix with MEKPO for discussing the exothermic phenomenon. Differential scanning calorimetry (DSC) and Vent Sizing Package 2 (VSP2) were employed to evaluate the runaway reaction. The results indicate that MEKPO is highly hazardous when mixed with any of the above-mentioned contaminants. Fire and explosion hazards could be effectively lessened if the safety information are properly imbedded into manufacturing processes.
目次
中文摘要
英文摘要
誌謝
目錄
表目錄
圖目錄
符號說明
第一章 緒論
1.1 研究緣起
1.2 研究目的
1.3 研究內容
第二章 文獻回顧
2.1 過氧化丁酮簡介
2.1.1 過氧化丁酮基本特性
2.1.2 過氧化丁酮物化特性
2.1.3 過氧化丁酮製程概述
2.1.4 過氧化丁酮管理、運輸相關規定
2.2 有機過氧化物危害特性
2.3 失控反應與熱危害評估簡介
第三章 理論及應用
3.1 n階反應測試理論
3.2 絕熱昇溫測試理論
3.3 熱動力參數-到達最大放熱速率所需要的時間
第四章 實驗方法
4.1 實驗設備
4.2 測試儀器簡介
4.2.1 微差掃瞄熱卡計 (Differential Scanning Calorimetry, DSC)
4.2.2 緊急排放處理儀 (Vent Sizing Package2, VSP2)
4.3 操作流程
4.3.1 不相容性物質之篩選
4.3.2 微差掃瞄熱卡計實驗
4.3.3 緊急排放處理儀實驗
第五章 結果與討論
5.1 MEKPO之熱分解掃瞄
5.1.1 MEKPO之DSC昇溫熱分解掃瞄
5.1.2 MEKPO 不相容性之昇溫熱分解掃瞄
5.2 VSP2 之絕熱失控反應分析
5.2.1 不相容性熱失控危害
5.2.2 不相容性熱失控數據探討與分析
5.2.2.1 MEKPO 絕熱測試結果
5.2.2.2 MEKPO 與 H3PO4 6 N 不相容性絕熱測試結果
5.2.2.3 MEKPO 與 HNO3 2 N 不相容性絕熱測試結果
5.2.2.4 MEKPO 與 HNO3 6 N 不相容性絕熱測試結果
5.2.2.5 MEKPO 與 H2SO4 6 N 不相容性絕熱測試結果
5.2.2.6 MEKPO 與無機酸測試結果綜合比較
5.2.3 MEKPO 與不相容性物質測試結果彙整
第六章 結論與建議
6.1 結論
6.2 建議
參考文獻
附錄一 DSC 昇溫掃描熱譜圖
附錄二 VSP2 熱失控測試結果圖
自傳

表目錄
表 1.1 由聯合國危險物質系統推薦的分級法
表 1.2 MEKPO 在台灣曾引起之重大災害案例
表 1.3 MEKPO 在日本所引起之重大災害案例
表 1.4 MEKPO 在中國大陸曾引起之重大災害案例
表 2.1 OSHA 1910.119 列管化學物質表
表 2.2 NFPA規定有機過氧化物之分類
表 2.3 英國工業重大事故危害控制標準列管化學物質中 MEKPO 之規範
表 2.4 我國勞動檢查法MEKPO 之規範
表 2.5 DOT規定過氧化丁酮儲運條件
表 2.6 MEKPO熱分解相關數據表
表 5.1 MEKPO 之熱分解起始溫度
表 5.2 MEKPO 之動力學參數
表 5.3 MEKPO 與不相容性物質混合之放熱數據整合表
表 5.4 VSP 2 之 MEKPO 與無機酸之不相容性實驗

圖目錄
圖1.1 典型的失控反應發展過程的示意圖
圖1.2 研究流程圖
圖2.1 過氧化丁酮之七種結構式
圖2.2 MEKPO製造流程圖
圖4.1 微差掃描熱卡計 DSC 821e 外觀圖
圖4.2 緊急排放處理儀 (VSP2) 外觀圖
圖4.3 VSP2加熱-等待-收尋示意圖
圖5.1 MEKPO 15 wt% 昇溫速率 4℃/min 之 DSC 掃描熱譜圖
圖5.2 以 DSC 進行 MEKPO 含 H2SO4 6 N昇溫掃描熱譜圖
圖5.3 以 DSC 進行 MEKPO 含 HNO3 6N 昇溫掃描熱譜圖
圖5.4 以 DSC 進行 MEKPO 含 HNO3 2N 昇溫掃描熱譜圖
圖5.5 以 DSC 進行 MEKPO 含 H3PO4 6 N昇溫掃描熱譜圖
圖5.6 以 DSC 進行 MEKPO 含 HNO2 1,000 ppm 昇溫掃描熱譜圖
圖5.7 以 DSC 進行 MEKPO 含 HNO2 3 M 昇溫掃描熱譜圖
圖5.8 以 DSC 進行 MEKPO 含不同濃度 HNO3 昇溫掃描熱譜圖之比較
圖5.9 以 DSC 進行 MEKPO 含 HNO3 6 N 及 NaNO3 6 M 昇溫掃描熱譜圖
圖5.10 以 DSC 進行 MEKPO 含 HNO3 3 M 及 HNO2 3 M 昇溫掃描熱譜圖
圖5.11 以 DSC 進行 MEKPO 含各種酸昇溫掃描熱譜圖之比較
圖5.12 以 DSC 進行 MEKPO 含硝基化合物昇溫掃描熱譜圖
圖5.13 VSP2 之 10 wt% MEKPO 50 ml 時間對溫度之關係圖
圖5.14 VSP2 之 10 wt% MEKPO 50 ml 時間對壓力之關係圖
圖5.15 VSP2 之 10 wt% MEKPO 50 ml 溫度對昇溫速率之關係圖
圖5.16 10 wt% MEKPO 50 ml 溫度對速率常數之關係圖
圖5.17 MEKPO 10 wt% + H3PO4 6 N 時間對溫度之關係圖
圖5.18 MEKPO 10 wt% + H3PO4 6 N 時間對壓力之關係圖
圖5.19 MEKPO 10 wt% + H3PO4 6 N 溫度對昇溫速率之關係圖
圖5.20 MEKPO 10 wt% + HNO3 2 N 時間對溫度之關係圖
圖5.21 MEKPO 10 wt% + HNO3 2 N 時間對壓力之關係圖
圖5.22 MEKPO 10 wt% + HNO3 2 N 溫度對昇溫速率之關係圖
圖5.23 MEKPO 10 wt% + HNO3 6 N 時間對溫度之關係圖
圖5.24 MEKPO 10 wt% + HNO3 6 N 時間對壓力之關係圖
圖5.25 MEKPO 10 wt% + HNO3 6 N 溫度對昇溫速率之關係圖
圖5.26 MEKPO MEKPO10 wt% + H2SO4 6 N 時間對溫度之關係圖
圖5.27 MEKPO 10 wt% + H2SO4 6 N 時間對壓力之關係圖
圖5.28 MEKPO 10 wt% + H2SO4 6 N 溫度對昇溫速率之關係圖
圖5.29 MEKPO 10 wt% 加入各種無機酸時間對溫度之關係圖
圖5.30 MEKPO 10 wt% 加入各種無機酸時間對壓力之關係圖
參考文獻

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