《物料热稳定性量热仪联用试验》

ICS83.160.10

41

CCSGCPCIF

中国石油和化学工业联合会团体标准

T/CPCIFxxxx—202x

物料热稳定性量热仪联用试验

Testmethodforthermalstabilityofchemicalsbymulti-calorimeter

2022-xx-xx发布2022-xx-xx实施

中国石油和化学工业联合会发布

T/CPCIFxxxx—202x

物料热稳定性量热仪联用试验

1范围

本文件规定了差示扫描量热仪、快速筛选量热仪和绝热量热仪联合使用测量物料热稳定性的试验方

法。

本文件适用于化学反应过程中涉及的原料、中间物料、产品等化学品的热稳定性测试及热力学研究。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T6425-2008热分析术语

GB/T13464物质热稳定性的热分析试验方法

SN/T3078.1化学品热稳定性的评价指南第1部分：加速量热仪法

3术语和定义

GB/T6425-2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

物料chemical

化工反应原料、中间产品、产品、副产物等相关物料及化工全流程各单元的物料。

3.2

差示扫描量热仪DifferentialScanningCalorimeter

在程序控温和一定气氛下，测量输给试样和参比物的热流速率或加热功率（差）与温度或时间关系

的量热仪器。

[来源：GB/T6425-2008，3.2.9，有改动]

3.3

快速筛选量热仪RapidScreeningCalorimeter

按程序控温改变试样和参比物温度时，测量与试样和参比物温差相关的温度和压力与时间关系的量

热仪器。

3.4

绝热量热仪AdiabaticCalorimeter

具有连续测量样品与环境之间温度差别的能力，可确保在样品与环境之间发生热交换量最小的情况

下进行热量测量的仪器。

[来源：SN/T3078.1-3.1]

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T/CPCIFxxxx—202x

4仪器和材料

4.1仪器

差示扫描量热仪、快速筛选量热仪、绝热量热仪。

4.2材料

4.2.1取样

差示扫描量热仪取样应符合GB/T13464第6.1部分要求；快速筛选量热仪和绝热量热仪取样应符

合SN/T3078.1第8.2部分要求。

4.2.2试样量

试样量根据被测试样的数量、需要稀释的程度、升温速率、样品池容积等因素决定，未知样品应从

小剂量开始试验。

a)差示扫描量热仪试样量应符合GB/T13464第6.2部分的要求，宜为1mg~5mg，最大用量不超过

50mg。

b)快速筛选试样量宜为0.1g-5g，最大用量不超过8g。

c)绝热量热仪试样量宜为0.1g-5g，最大用量不超过10g。

5量热仪联用试验基本流程

采用差示扫描量热仪和快速筛选量热仪分别开展毫克级和克级测试，相互印证判断物料是否放热，

如印证物料不放热，则测试结束，如印证物料放热，则以其快速筛选量热仪的温度和压力数据作参考，

开展绝热量热仪测试，确定物料的热稳定性，具体流程如图1所示。

数据印证

差示扫描量热仪测试快速筛选量热仪测试

是否放热

是否

绝热量热仪测试

结束

图1物料热稳定性量热仪联用试验基本流程

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6试验步骤

6.1差示扫描量热试验

6.1.1试验原理

通过差热分析仪或差示扫描量热仪进行毫克级剂量试验，测定物料的焓变温度(包括起始放热温度、

外推起始放热温度和峰温)和反应焓的值，以此判断物料的放热情况。[来源：GB/T13464-4，有改动]

6.1.2试验步骤

差示扫描量热试验的测试按标准GB/T13464第7部分进行。

6.1.3试验结果

记录如下数值：

a)物料的起始放热温度

b)外推起始放热温度

c)物料分解峰温

d)物料分解放热的反应焓值

6.2快速筛选量热试验

6.2.1试验原理

通过快速筛选量热仪进行克级剂量测试，测定物料受热过程中的压力和温度变化，对照差示扫描量

热试验结果确定物质是否放热，初步确定绝热量热试验的温度和压力条件。

6.2.2试验步骤

a)记录样品池质量、卡套质量，用于后续数据分析。

b)称量试样的质量并记录，将试样装入样品池。

c)将样品池和参比池接入仪器的测试管道，拧紧泄压管道上的泄压阀，确保泄压通道关闭。

e)设置快速筛选量热仪温控模式为扫描模式。

d)根据试样的性质和仪器的正常工作温度区间和压力范围来确定试验温度和压力试验参数。

f)启动升温控制器，控制升温速率在0.5℃/min~10℃/min的范围内，分别记录温度、压力与时

间的关系曲线。

6.2.3试验结果

记录如下数值：

a)物料起始放热温度

b)物料分解峰温

c)物料分解产生的最大压力

6.3物料放热判定

a)差示扫描量热实验与快速筛选量热试验都测出物料放热，判定物料放热；

b)差示扫描量热试验未测出物料放热，快速筛选量热试验测出物料放热，判定物料放热；

c)差示扫描量热试验与快速筛选量热试验都未测出物料放热，判定物料无放热。

6.4绝热量热试验

对判定为放热的物料，进一步开展绝热量热试验。

6.4.1试验原理

通过绝热量热仪试验获取理想条件下，物料受热分解产生的热量和压力情况，计算绝热温升和最大

反应速率到达时间。

6.4.2试验步骤

绝热量热试验的具体测试参照标准SN/T3078.1第8部分进行。

注：设置绝热量热测试参数设置时，宜参考快速筛选量热分析得到的物料起始放热温度和物料分解

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T/CPCIFxxxx—202x

产生的最大压力。

6.4.3试验结果

记录以下数值：

a)物料起始放热温度

b)最大反应速率到达时间

c)最大实测放热速率

d)计算出的绝热温升

e)物料分解峰温

f)物料分解产生的最大压力

7精确度

差示扫描量热仪测试精确度参照GB/T13464第9部分执行。

绝热量热仪测试精确度参照SN/T3078.1-2012第11部分执行。

快速筛选量热仪测试取三次测定结果的平均值作为试验结果，重复度有95%的置信区间，超出范围的结

果不应采纳。

——————————

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中国石油和化学工业联合会团体标准

《物料热稳定性量热仪联用试验》

编制说明

一、任务来源

任务由中国石油和化学工业联合会下达，立项通知：中石化联质

发（2021）27号。由南京工业大学、常州大学、中国安全生产科学

研究院组织人员制定。

二、目的和意义

为有效防控反应失控诱发的化工生产事故，应急管理部（原国家

安监总局）出台了关于加强精细化工反应安全风险评估工作的指导意

见和精细化工反应安全风险评估导则，其中明确反应中涉及的原料、

中间物料、产品等化学品需进行热稳定测试。国内有关省份（如江苏、

山东、河北）相继出台文件，要求对反应原料、中间产品、产品及副

产物进行热稳定性测试，评估蒸馏、干燥、储存等单元操作风险，建

立高危工艺反应、蒸馏等各环节的热力学研究数据台账。物料热稳定

性测试数据可支撑反应安全风险评估，及物料储存、运输的安全条件

确定。现有相关试验规程推荐了差示扫描量热仪和绝热量热仪的量热

测试方法，但缺乏快速筛选量热的测试方法及量热仪联用热稳定性测

试方法。这导致不同量热仪的测试数据无法相互印证，可靠性不高、

测试效率低，准确性、规范性、安全性仍需进一步提高。否则可能因

反应失控风险认知不清，采取不当防控措施最终导致事故。因此亟待

推进物料热稳定性量热仪联用试验的规范工作。

本标准旨在建立量热仪联用的物料热稳定性试验规范。应用差示

扫描量热与快速筛选量热对物料是否放热进行比对判断，解决测试周

期长和判定准确性差的问题；应用快速筛选量热为绝热测试能级筛选

确立提供判据，解决绝热量热数据准确性和测试安全性问题。

本标准为试验规程，旨在推荐一种规范的量热仪联用流程和试验

方法，为反应安全风险评估提供基础数据。应用差示扫描量热与快速

筛选量热对物料是否放热进行比对判断，解决测试周期长和判定准确

性差的问题；应用快速筛选量热为绝热测试能级筛选确立提供判据，

解决绝热量热数据准确性和测试安全性问题。

三、起草工作的简要过程

（一）成立标准编制小组

《物料热稳定性量热仪联用试验》由南京工业大学主要负责。根

据项目任务书，成立了《物料热稳定性量热仪联用试验》编制小组，

常州大学校长蒋军成担任总负责人，成员由倪磊、潘勇、王如君、魏

丹、江佳佳、王媛媛组成。通过组织机构的成立，一方面加强标准编

制过程中的协调和领导，另一方面保证编制标准的规范性和科学性。

（二）编制标准初稿

2021年2月项目组完成了中国石油和化学工业联合会团体标准

的立项，中国石油和化学工业联合会专家听取了本试验的立项论证报

告，认为立项依据充分，标准内容、技术路线、实施方案和编制提纲

可行，并确定了规程的主要内容。

根据中国石油和化学工业联合会下达的立项意见，编制小组改善

了标准的结构和相关内容，在此基础上开展了标准的编制工作。本标

准制定严格按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文

件的结构和起草规则》的规定起草。

项目初期，编制组成员收集了国内外有关物料热稳定性测试的资

料，主要包括GB/T6425-2008《热分析术语》，ASTME1981-98（2004）

《StandardGuideforAssessingThermalStabilityofMaterialsby

MethodsofAcceleratingRateCalorimetry》，SN/T3078.1《化学品热稳

定性的评价指南第1部分加速量热仪法》，ASTME537-2002《Standard

TestMethodforTheThermalStabilityOfChemicalsByDifferential

ScanningCalorimetry》，GB/T13464《物质热稳定性的热分析试验方法》

等标准的内容。在广泛征求专家和企业的意见和建议后，于2021年

10月完成了《物料热稳定性量热仪联用试验》标准初稿。

四、编写原则和确定标准主要内容的依据

根据立项报告和立项意见，确定本标准主要内容。说明如下：

（一）遵循的原则及内容确定依据

编制本规范遵守以下原则及依据：

1.标准编制遵循“科学性、实用性、统一性、规范性”的原则。

2.差示扫描量热仪的试验方法来源于《物质热稳定性的热分析试

验方法》（GB/T13464），绝热量热仪的试验方法来源于《化学品热稳

定性的评价指南第1部分加速量热仪法》（SN/T3078.1），快速筛选量

热仪测试和量热仪联用的方法为首次制定。

3.本标准中试验要求及步骤为已有商业设备或使用者自开发设

备可以实现且便于操作的。

3.本标准的编写参考了物料热稳定性评估的工程实践经验。

（二）结构层次说明

本标准在常规标准要素的基础上，首先介绍了物料热稳定试验涉

及的仪器和材料，然后介绍了量热仪联用试验的基本流程，最后介绍

了各量热仪的的试验方法。

（三）主要内容

本标准正文内容由7部分内容组成。具体结构如下：

前言

1范围

2规范性引用文件

3术语和定义

4仪器和材料

5量热仪联用试验基本流程

6试验步骤

6.1差示扫描量热试验

6.2快速筛选量热试验

6.3物料放热判定

6.4绝热量热试验

7精确度

五、技术经济分析论证和预期的经济效益

现有物质量热试验方法未将不同量热仪的试验结果联系比较，试

验周期长、准确性不高。比如在毫克级试验未检出物质分解放热，但

无法排除该物质在大剂量条件下的分解可能性。因此采用差示扫描量

热与快速筛选量热试验判断不同量级物质的分解放热特性，解决测试

周期长和判定准确性差的问题。应用快速筛选量热测试为绝热测试能

级筛选确立提供判据，解决绝热量热数据准确性和测试安全性问题。

本标准通过建立量热仪联用的试验方法，形成一套规范测试流程。试

验人员可基于本标准进行物料热稳定性测试，高效、安全、准确地获

取试验数据。

六、执行本规程的建议

本标准规定了物料热稳定性试验的量热仪联用方法，包括量热仪

联用流程、差示扫描量热仪、快速筛选量热仪、绝热量热仪的试验方

法，适用于化工过程中反应原料、中间产品、产品及副产物的热稳定

性测试及热力学研究。

七、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

国内现有的相关国标和行标如下，所列五个标准均在本标准中被

引用且与本标准无冲突。

GB/T6425-2008热分析术语

GB/T13464物料热稳定性的热分析试验方法

SN/T3078.1化学品热稳定性的评价指南第1部分：加速量热

仪法

试验案例1

采用差示扫描量热仪对物料A进行毫克级测试，样品量4.45mg，

镀金坩埚，测试结果如图1所示，物料A在整个测试过程中没有放

热，在150-200℃之间有吸热峰。

图1物料A差示扫描量热仪测试结果

采用快速筛选量热仪对物料A进行克级测试，将物料A样品量

1.01g放入样品池1，样品池2为参比测试池，测试温度和压力结果

如图2、图3所示。从图中可知，物料A有一段吸热，刚开始样品池

1压力上升，等温度降下来以后，样品池1压力又下降至与样品池2

压力保持一致，说明压力的产生主要是饱和蒸汽压，综合物料A温

度和压力数据，物料A在整个测试过程中未放热。

图2物料A快速筛选量热仪温度测试结果图3物料A快速筛选量热压力测试结果

综合差示扫描量热仪毫克级实验和快速筛选量热仪克级实验可

以确定物料A不放热。

试验案例2