Process Safety Progress过氧化甲乙酮热解爆炸事故的综合研究：综述

福建理工大学能源装备与储能安全研究所、厦门大学古雷石化研究院反应风险评估实验室、厦门熙宝源化工技术有限公司等，Process Safety Progress|过氧化甲乙酮热解爆炸事故的综合研究：综述

英文原题：Explosion incidents associated with comprehensive studies on methyl ethyl ketone peroxide under thermal decomposition: A review

作者：Lingzhu Gong, Gending Yu, Jingling Li, Jinfeng Chen, Rongguo Chen, jiale Huang, Lei Wang, Zhikun Huang, Jiulai Huang, and Yin-Shing Duh

通讯作者信息：

陈荣国，福建理工大学能源装备与储能安全研究所，博士，讲师，担任福州市绿色化工与清洁生产行业技术创新中心副主任，从事工业安全生产与防护技术研究。邮箱：chen_rongguo@fjut.edu.cn

杜逸兴，厦门大学古雷石化研究院特任教授，1992年起在重大化灾研究与调查、精细化工反应风险评估、化工过程紧急排放设计、电池热失控等领域积累了丰富经验，曾就职于台湾工业技术研究院、台湾联合大学及福建理工大学等单位，受聘于台湾永光、奇美、福州中检康泰等公司担任工艺安全顾问。邮箱：yihshingduh@xmu.edu.cn

第一作者信息：

龚凌诸，福建理工大学能源装备与储能安全研究所所长，博士，教授级高工，兼任福州市绿色化工与清洁生产行业技术创新中心主任、福建省化工安全与环保虚拟仿真实验教学中心主任，主要从事能源装备安全、节能与环保技术研究。邮箱：gonglingzhu@fjut.edu.cn

有机过氧化物常导致爆炸、火灾、释放有毒物质等工业重大事故，尤其以前两类事故的危害性为最严重，通常都是因对有机过氧化物操作或处理不当而引起的。过氧化甲乙酮（MEKPO）是有机过氧化物家族中极为重要的成员，在工业上广泛被用作不饱和聚酯树脂的常温固化剂，有机合成中的引发剂、漂白剂和杀菌剂等。高浓或纯MEKPO具有爆炸性，依联合国运输部或美国消防协会规定商业上通常需添加邻苯二甲酸二甲酯（DMP）将之稀释配成商用产品，以提高其安全性。尽管如此，MEKPO是被报道迄今引发工业事故最多的有机过氧化物，近40多年来它在中国、韩国和日本等地均发生了多起高温爆炸和火灾事故，带来了极大的伤亡和损失。已有一些研究开展了MEKPO的风险特性评估，并为制造商提供其商用安全信息及安全处理建议。然而，关于MEKPO的反应性危害、热危害、爆燃行为、爆炸能力和热分解动力学的风险特征，至今还没有得出一致且令人信服的结论；尤其是对MEKPO热动力学和MEKPO热分解造成的热危害的研究仍欠缺精准与说服力。

近日，福建理工大学能源装备与储能安全研究所、厦门大学古雷石化研究院反应风险评估实验室、厦门熙宝源化工技术有限公司联合在Process Safety Progress上发表了一篇综述性论文。该论文系统收集并讨论了国内外迄今涉及MEKPO热分解的热危害、热动力学、分解机制、自催化行为、热爆炸、爆燃能力和不相容性危害的相关研究成果，旨在：（1）整合基于量热法的MEKPO分解热危害和热动力学相关的研究结果；（2）比较遵循自由基、氧化还原和酸性途径的MEKPO分解机制；（3）确定MEKPO的不相容性危害；（4）研究MEKPO分解引起热爆炸和爆燃的可能性；（5）评估MEKPO是否会发生自催化分解。

论文主要从MEKPO结构、热爆炸测试方法、爆炸理论、自催化热动力学、分解机制、热危害数据六个维度，系统性地关联整合、比较讨论及总结展望涉及MEKPO热分解爆炸事故的研究进展，见图1；先简介MEKPO已引发的重特大工业事故，有机过氧化物的性能、危险等级分类、定量的结构与性能关系，MEKPO及其低聚物的结构与性能、以及MEKPO的工业合成与展望。然后，概述了现有评估MEKPO风险特性数据的研究方法。接着，对MEKPO的危险特性作了全面综述。

图1 图文摘要

文中对MEKPO的一些风险特性，如其低起始分解温度、高爆炸力以及复杂的差示扫描量热仪法（DSC）和加速绝热量热仪法（ARC）放热曲线做了较为深入的讨论。重点比较分析了基于DSC、ARC试验的MEKPO（DMP）热分解危害数据，见表1和图2，见表2和图3，以及不相容性危害数据，见表3和表4。在论述过程总结了该领域的最新研究进展，特别强调基于热流试验、绝热量热和爆炸测试收集的数据，对MEKPO分解的潜在危险和热动力学所作的总结与比较；重视通过估算爆燃指数来确定MEKPO热分解严重程度的主要技术，尤其关注MEKPO的分解和失控过程的热动力学；此外，还尝试获得一套完整的热失控参数用于危险分析，并将这些动力学参数与美国材料试验协会（ASTM）标准提出的动力学参数窗口进行比较。

基于综述讨论，作者依据多年的研究经验提出了一些浅见，旨在起抛砖引玉作用，以促进该领域的进一步研究与发展。例如，通过构建MEKPO热分解活化能Ea和指前因子logA值的关系图，发现用不同差示扫描量热法所获得的Ea和logA值存在分歧，为此建议进行更广泛且深入的研究以解决反应动力学及数据的矛盾。在详细分析现有MEKPO风险特性评估数据后，发现迄今关于MEKPO热爆与爆燃能力的研究几乎空白，其与不兼容污染物的反应尚不清楚，以及它的复分解机理也尚未得到中间体的实验测定和鉴定；作者认为必须改进现有技术，以便能够收集到更加准确的MEKPO风险特性数据。文末还总结了MEKPO热解爆炸研究的现有困境，并对未来应强化的研究作了展望与建议，见表5。

总之，该论文对现有成果的讨论与总结可为完成后续风险评估、理论研究以及设计本质上更安全的MEKPO生产或处理措施提供参考。