摘要：为了探究氢氯噻嗪产品及反应过程物料的稳定性，本研究首先对产物6-氯-3,4-二氢-2H-1，2，4-苯并噻二嗪-7-磺酰胺-1，1-二氧化物（氢氯噻嗪）、环合反应起始物料4-氨基-6-氯-1，3-苯二磺酰胺（磺酰胺）进行XRD、DSC、TGA分析等热稳定性试验，通过XRD分析该产品的晶体粒径以及开展粉尘爆炸性测试的必要性，通过DSC、TGA表征该产品的热稳定性及其安全风险，再对产物氢氯噻嗪进行粉尘爆炸性测试。结果表明，氢氯噻嗪产品具有较小的晶体粒径，爆炸下限质量浓度为125 g/m3，粉尘云最低着火温度为950℃,因此需要对其存在的场所进行风险管控，并列举了一系列安全应对措施，为企业在生产、使用和储存该产品时提供了科学的安全指导。
       关键词：环合反应；热稳定性；粉尘爆炸；安全风险

　　0引言

　　氢氯噻嗪是一种噻嗪类利尿药，有利尿和降压作用，在疾病治疗方面，可用于水肿性疾病，常用于充血性心力衰竭、肝硬化腹水、肾病综合征、急慢性肾炎水肿、慢性肾功能衰竭早期、肾上皮质激素和雌激素治疗所致水、钠潴留，可排泄体内过多的钠和水，消除水肿，在治疗高血压时可单独或与其他降压药联合应用，主要治疗原发性高血压，还可以用于中枢性或肾性尿崩症，特发性高尿钙症叫。近年来，在工业领域，粉尘爆炸事故的威胁愈加凸显，给人员安全、财产和环境造成极大损失。为了有效处理粉尘爆炸事故需要采取以预防为主、紧急撒离和科学灭火的关键策略”。预防粉尘爆炸事故的发生，首先要了解粉尘本身的物理、化学性质，这样才会更加有针对性地去做一些安全应对措施。

　　常州制药厂有限公司作为国内最大的氢氯噻嗪生产和销售企业之一，由于该产品的起始物料磺酰胺在一定的高温和强酸条件下会发生分解，产生氮气、二氧化碳和二氧化硫等气体，因此需要对磺酰胺和氢氯噻嗪进行稳定性试验，同时，还需要对氢氯噻嗪产品粉尘与空气混合是否会形成爆炸性粉尘进行研究确认，明确其在生产和储存过程中的安全风险，从而采取相应的安全措施，减少事故发生的可能性，为该产品在生产中所需采取的安全措施提供科学依据。
       1实验部分

　　1.1仪器与试剂

　　X一射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、差示扫描里热仪(DSC)、标准20L球形爆炸测试装置、粉尘云最低着火温度测试装置6-氯-3，4-二氢-2H-1，2，4-苯并噻二嗪-7-磺酰胺-1，1-二氧化物(氢氯噻嗪)、4-氨基-6-氯-1，3-苯二磺酰胺。

　　1.2氢氯噻嗪的合成

　　向搪玻璃反应釜中加入磺酰胺，开启搅拌，加热升温，滴加甲醛溶液，加热升温至100~105°C反应。采样测定终点，待反应完全后，冷却至室温甩料，并用适里饮用水洗涤，得到氢氯噻嗪粗品。

　　向精制釜中投入适里的纯化水，开启搅拌，投入氢氯噻嗪粗品，控制投料速度。投料完毕，滴加液碱，溶解，取样目测溶解情况，如发现不溶物，补加适里液碱，直至中间体完全溶解，然后加入活性炭，搅拌脱色半小时。停止搅拌，用氮气将料液通过压滤器压入精制液储罐。

　　上述反应为环合、精制工艺，之后将精制液进行结晶、干燥，获氢氯噻嗪精制成品。

　　1.3粉尘爆炸性测试

　　1.3.1粉尘云最低着火温度测试

　　依据国家标准GB/T16429一1996，粉尘云最低着火温度测试装置主要包括恒定火花能里点火源、扩散装置、蘑菇头喷嘴、内置储气罐、扩散空气压力调节系统、压缩空气输入系统和远距离电子控制及安全防护系统。多次重复试验，确保结果的可靠性。

　　1.3.2标准20L球形爆炸测试

　　装置是依据国家标准GB/T16426一1996《粉尘云最大爆炸压力和最大压力上升速率测定方法》设计而成，由微型计算机控制系统、爆炸容器(20L爆炸球)、抽真空系统、自动点火装置、自动配气系统、无线数据传输系统和计算机监控系统等组成。

　　2结果与讨论
       2.1XRD分析

　　本次研究分别对氢氯噻嗪精制成品、氢氯噻嗪粗品、磺酰胺进行了XRD图谱测试，由图1观察可知，氢氯噻嗪粗品在2θ为19.2°、21.0°、21.6°处通过Debye Scherrer公式计算得到其在各个晶面平均晶粒尺寸分别为54.17、56.58、45.40 nm；氢氯噻嗪精制成品在2θ为19.1°、19.5°、19.8°处通过同样公式计算得到其在各个晶面平均晶粒尺寸分别为43.52、47.44、50.78 nm[3]。氢氯噻嗪精制成品、氢氯噻嗪粗品的半峰宽较窄、衍射峰尖锐，说明晶体完整性较高[4]，且氢氯噻嗪精制成品有着更为完整的晶体；与其同时，氢氯噻嗪精制成品相对于氢氯噻嗪粗品的衍射峰左移，说明对应的晶面间距增大，晶格发生了膨胀。氢氯噻嗪较小的晶体粒径充足的证明了此次进行粉尘爆炸性实验的必要性[5]。

　　2.2热重分析(TGA)试验

　　本试验采用热重分析仪测量得到产品氢氯噻嗪和磺酰胺失重曲线，以了解该生产工序涉及的物料稳定性。将两份样品都设定为以10.00℃/min的速率从30.00℃加热到150.00℃,再以40.00℃/min的速率从150.00℃升温到500.00℃,最终分别得到两种样品的失重数据。

　　磺酰胺在加热至364.51℃时开始失重，最大失重速率为8.33 mg/min，此时温度达到371℃,实验温度上升至400℃后失重趋于停止，失重率达到97.093%；氢氯噻嗪失重是从371.32℃开始，在380℃达到最大失重速率7.19 mg/min，实验温度达到415℃后失重趋于停止，失重率达到89.533%。

　　由表1数据可知，氢氯噻嗪成品相对于磺酰胺具有较高的失重温度和较低的失重率，表明氢氯噻嗪成品在高温下具有更好的稳定性，其在415℃下生成了较为稳定的氧化物，从而具有了较高的残留质量。

　　2.2.1差示扫描量热(DSC)试验

　　通过差示扫描量热仪来测定两种样品的DSC曲线，先将试验温度升温至50℃保持1.0 min，再以10.00℃/min的速率从50℃加热到300℃。

　　磺酰胺在扫描区间50℃到300℃内从252.96℃开始吸热，吸热区间252.96~259.13℃,吸热量为94.6169 J/g；氢氯噻嗪在扫描区间50℃到300℃内从267.06℃开始吸热，吸热区间在267.06~272.91℃,吸热量为55.2407 J/g；在氢氯噻嗪的生产过程中，需要将磺酰胺原料加热升温至100~105℃反应，并且所得产品氢氯噻嗪的干燥温度为110℃。从DSC和TGA两组试验数据中可以知道，正常的生产工艺温度相较于两物质的吸热区间和失重温度都相差较远，从DSC试验中可知两种物料的分解放热温度都将大于260℃,因此正常生产过程中的温度不会导致物料的分解风险。

　　2.2.2粉尘爆炸性测试

　　在实验室室温常压条件下，使用点火能量为2 kJ的化学点火头在初始压力为标准大气压、初始氧含量20.6%、初始温度为室温的条件下[6]分别测试了0、60、125、250 g/m3质量浓度氢氯噻嗪样品的爆炸压力图，结果如图2所示。

　　当某一质量浓度的粉尘产生的爆炸压力大于等于爆炸判据，则认为发生了爆炸；若某一质量浓度的粉尘产生的爆炸压力小于爆炸判据，则认为不发生爆炸。经测试，在正常空气含氧浓度范围内，在2 kJ点火能量条件下，该粉末样品在60~250 g/m3质量浓度范围内在20 L球罐内被点火头点燃。此外，125 g/m3质量浓度时点火过压为0.12 MPa，相较空白组（在空气中单独产生的过压0.07 MPa）高0.05 MPa，大于0.03 MPa。依据粉尘发生爆炸的判断标准（点火头能量为2 kJ时，点火本身升压为n MPa，点火过压大于等于（n+0.03）MPa即认为可以发生爆炸），认为该粉尘样品具有爆炸性，爆炸下限质量浓度为125 g/m3，因此在日常生产储存中，应该严格控制粉尘质量浓度在该数据以下。

　　2.2.3粉尘云最低着火温度测试

　　此次实验使用粉尘云最低着火温度测试装置进行该项试验。在室温、常压下，取适量的氢氯噻嗪样品，确保样品均质且具代表性，将粉尘样品通过分散装置均匀地分布在测试区域内。温度测试从500℃开始逐步升高炉膛温度，直到观察到粉尘云自发点燃的最低温度。

　　最终发现，在500~700℃的温度下，使用0.1 g粉尘样品和0.05~0.4 MPa的气压，测试结果均未着火；当温度升高至950℃时，样品着火，观测到有蓝白火焰喷出；在900℃下进行了5次验证测试，结果均未着火，故该粉尘云最低着火温度为950℃。

　　3安全措施

　　由上述试验结果表明，在该项目的日常生产、使用、储存过程中，氢氯噻嗪和磺酰胺粉尘需要一些安全措施对其进行把控：

　　定期开展员工粉尘防爆安全培训，穿戴好个人防护用品，提升员工风险识别与应对能力；建立完善的应急预案，并组织实战演练，确保事故发生时可迅速处置；在生产中员工要严格按照操作规程进行作业，严格把控反应温度，避免超温超压导致物料分解进而引发冲料风险。

　　在爆炸性粉尘区域使用符合防爆标准的电气设备，同时保障所有设备应良好接地，粉体输送系统应设置静电消除装置；严禁明火作业，禁止在涉爆粉尘场所内使用可移动的铁质工具；减轻爆炸后果，对密闭容器（如筒仓、除尘器）设置爆炸泄压口或泄压面板，引导爆炸压力释放，减轻破坏力，还需安装爆炸抑制装置（如干粉抑爆系统），在初始爆炸发生时快速喷射抑爆剂，终止爆炸发展；现场安装可燃报警器与信息系统连锁，当产生风险时方便第一时间组织采取应对措施。

　　在生产、粉碎和储存时，应当有完善的粉尘防爆措施和通风除尘系统，降低空气中粉尘浓度，储存过程中将产品放在阴凉通风处存储，避免高温和日光直射，避免因自身分解所产生的有害气体堆积；同时还要建立定期清扫制度，特别是对天花板、设备顶部等积尘隐蔽点。除此之外，特殊作业应当严格落实特殊作业审批制度，实行安全技术交底，守好安全生命线。

　　4结论

　　从XRD试验中可以测算出氢氯噻嗪具有较小的晶体粒径，表明其具有一定的爆炸风险，也再次证明测量其爆炸风险范围的必要性。从TGA试验中可知，氢氯噻嗪和磺酰胺失重温度分别为371.32℃和364.51℃。从DSC试验中可知，氢氯噻嗪和磺酰胺的开始吸热温度为267.06℃和252.96℃。在粉尘爆炸性测试和粉尘云最低着火温度测试中，以氢氯噻嗪为样本进行试验，在2 kJ点火能量条件下，样品在125 g/m3质量浓度时点火过压为0.12 MPa，相较空白组（在空气中单独产生的过压0.07 MPa）高0.05 MPa，大于0.03 MPa。依据粉尘发生爆炸的判断标准，认为该粉尘样品具有爆炸性，爆炸下限浓度为125 g/m3；测试着火温度时，当温度升高至950℃时，样品着火，观测到有蓝白火焰喷出，在900℃下进行了5次验证测试，结果均未着火，故该粉尘云最低着火温度为950℃。

　　通过以上试验，本研究探究了氢氯噻嗪和磺酰胺两种物料所存在的分解和粉尘爆炸风险，这些数据也为企业生产和物料使用储存提供了科学的指导，为操作规程的修编提供了科学的依据，更好地将安全生产管理水平提升到新的台阶。

参考文献

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　　[2]夏勇.粉尘爆炸事故的危害及灭火救援对策研究[J].水上安全，2024（12）：121-123.

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　　[4]Gu M L,Wu M K,Wang S C,et al.Morphology control of nanoscale metal-organic frameworks for high-performance supercapacitors[J].Electrochimica Acta,2020,343:135617-135629.

　　[5]精细化工反应安全风险评估导则（试行）[M].北京：国家安全生产监督管理总局，2017.

　　[6]卫园梦，王庆慧，杨晓明，等.微米级硅粉粉尘爆炸特性及抑爆试验研究[J].消防科学与技术，2019，38（6）：1009-0029.