Thermal hazard evaluation of styrene polymerization by accelerating rate calorimetry

Abstract

The thermal polymerization of inhibited styrene monomer is investigated by Accelerating Rate Calorimetry (ARC). The time-temperature-pressure data generated by this technique are utilized in evaluating the thermal hazards associated with the industrial processing of styrene monomer. Several examples are given on the interpretation and application of ARC data to environments ranging from lab to plant-scale conditions including discussions concerning the similarities and dissimilarities between the ARC and large-scale equipment. The polymerization of styrene monomer is also used to evaluate the performance of the ARC over a broad temperature range, 80–300°C. The data indicate that removal of the radiant heater assembly yields better agreement between the heat of polymerization of styrene as measured by the ARC and corresponding values from the literature. This effect is believed to be observable only under conditions of low reaction rates for long periods of time such as in the case of styrene monomer.

Zusammenfassung

Die thermische Polymerisation eines gehemmten Styrolmonomers wurde durch Accelerating Rate Calorimetry (ARC) untersucht. Die durch diese Technik erhaltenen Zeit-Temperatur-Druck-Daten wurden zur Bewertung der mit der industriellen Herstellung von Styrolmonomeren verbundenen thermischen Gefahren verwendet-. Mehrere Beispiele über Deutung und Einsatz von ARC-Daten unter Laboratoriumsbis zu Versuchsbetriebsbedingungen werden gegeben, einschließlich Erörterungen hinsichtlich der Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen ARC und betriebsgemäßen Vorrichtungen. Die Polymerisation des Styrolmonomers wird auch zur Bewertung der Leistung von ARC in einem weiten Temperaturbereich, von 80 bis 300° eingesetzt. Die Daten zeigen, daß die Entfernung der Strahlungsheizvorrichtung eine bessere Übereinstimmung zwischen den durch ARC gemessenen und in der Literatur vorhandenen Werten der Polymerisationswärme von Styrol ergibt. Es wird angenommen, daß dieser Effekt nur unter Bedingungen niedriger Reaktionsgeschwindigkeiten während längerer Zeiträume, wie im Falle des Styrolmonomers, beobachtet werden kann.

Резюме

С помощью калориметр ии с возростающей скоростью исследова на термическая полимеризация ингиб ированного стирола. П олученные этим методом данные в ремя-температура-дав ление, использованы для опр еделения факторов термическо й опасности при промышленной перера ботке стирола. Предст авлено несколько примеров и нтерпретации и применения этого мет ода в окружающей обст ановке от лабораторных услови й до промышленных масштабов, включая об суждение подобий и различий между обору дованием для калориметрии с возро стающей скоростью и крупномасштабным об орудованием. Полимер изация стирола использован а для оценки действенности этого метода в области темп ератур 80–300°. Опыты показали, чт о удаление источника теплового излучения приводит к лучшему согласию ме жду теплотой полимер изации стирола, измеренной э тим методом и соответствующими ли тературными данными. Считается, что этот эффект будет наблюдаем только для случая низ ких констант скорост ей в течении длительного периода времени, как это имеет место в случ ае стирола.