本质安全化设计 – 蒋军成教授团队

本研究室依据化工过程本质安全化设计五大原则，即减弱、替代、强化（最小化）、简化与限制，针对高危化工过程进行优化设计，从“源头上”降低系统固有安全风险，提高本质安全化水平。

基于微化工的化工工艺再造

微化工技术是指在微米或者亚微米采用连续流方式进行化学反应和化工分离过程的技术。微反应器比表面积大，传热传质性能优异，对于提升高危工艺化工过程本质安全化水平具有重要应用价值。

本研究室利用微化工技术对高危釜式工艺进行再造。设计并优化微反应器构型，研究微反应器中的流动、传热、传质和反应过程，探究多孔金属泡沫在微反应放大过程中的强化作用，同时结合微反应量热技术，开发高本质安全度新工艺和新装备，推动精细化工行业高效、绿色、本质安全化发展。

相变材料能够在相态变化过程中吸收或释放热量实现热能的储存与释放。基于相变储能原理，将反应热失控异常释放的能量通过相变潜热的形式储存起来，对反应热失控过程进行有效控制。

本研究室以危险化工工艺的热失控过程为研究对象，采用相变微胶囊作为反应热失控抑制剂，研究抑制剂对在反应器内的流动及换热特性，探究抑制剂注入后反应机理及表观热行为的变化规律，评估不同因素对抑制效果的影响规律，优化反应失控抑制策略，为反应热失控事故防控技术的发展提供理论指导。

自由基淬灭是一种针对自由基链式反应过程热失控的化学抑制方法。通过自由基抑制剂与反应过程中的关键自由基发生化学反应，生成稳定组分，中断链式反应进程，从源头上遏制自由基反应的热失控发展。

本研究室基于电子顺磁共振和自由基捕获技术，探究强放热自由基反应、物质热分解过程等自由基链式反应机理，辨识影响反应放热的关键步骤与关键自由基，结合反应热失控风险理论，开发自由基抑制技术，淬灭关键自由基活性组分，降低反应物活性或终止强放热链式反应，抑制反应过程热失控。

离子液体作为一种新型功能材料，具有低挥发性、结构可调控性、高热稳定性和高催化活性等优异特征。在化工过程安全领域，采用离子液体替代传统溶剂和催化剂进行反应过程优化设计，是降低反应过程风险的重要方法之一。

本研究室基于功能化离子液体对高危化工工艺进行反应过程优化。针对强放热反应，设计并合成功能化离子液体，研究离子液体的热稳定性与催化活性，利用反应量热技术探究离子液体对反应放热行为调控机制，结合量子化学计算揭示催化机理和反应动力学行为，最终提出高效离子液体设计方法与本质安全化反应策略。

合成工作站（EasyMax 102）

电子自旋共振仪（JES-X320)

高效液相色谱仪（LC-20)

电位滴定仪（CT-1Plus)

红外光谱仪（Nicolet iS20）

在线红外光谱仪（ReactIR 15)

高速摄像系统（AcutEye)

3D打印机（iSLM350)

紫外/可见光谱仪（AvaSpec）

水分测定仪（C10S)

气相色谱仪（7890B)

气质联用仪（TSQ8000)