甲苯硝化反应在现代工业中应用广泛。该反应属液液非均相体系,具有放热量大、热失控风险高、易受到混合效应影响等特点。就间歇反应的热安全问题而言,最大累积度和绝热状态下合成反应能达到的最高温度(MTSR)是其重要的安全参数。这两个安全参数易受到操作条件及混合效应的影响。然而,目前对于这两个安全参数的变化规律尚缺乏定量研究。为此,本课题将针对甲苯硝化反应最大累积度和MTSR,在考虑混合效应影响的前提下,定量研究其随操作条件的变化规律。首先,通过一组等温量热实验,求解出甲苯硝化反应的动力学参数,并计算出该反应的八田数(Ha)。结果验证了该反应体系是扩散控制的液液非均相反应。其次,建立了该反应的无量纲数学模型,利用数值计算的方法研究了五个模型参数(无量纲绝热温升Δτad、无量纲反应速率常数vADa RE、无量纲活化能γ、加料体积比ε、反应级数)对最大累积度和MTSR的影响。结果发现:对于高活化能或高放热量的反应,其MTSR随温度呈现“S”形趋势。为判断MTSR随工艺温度的变化规律,理论推导了MTSR递增判据,并通过数值计算和量热实验验证了该判据的有效性。最后,通过改变搅拌速率,研究了混合效应对甲苯硝化反应最大累积度和MTSR的影响。数值计算和量热实验的结果显示:在搅拌速率从零增加的初始阶段,最大累积度和MTSR快速下降;当搅拌速率增加到一定程度后,搅拌速率继续增加对最大累积度和MTSR的影响很小。根据本文提出的MTSR递增判据调整工艺温度,可以使甲苯硝化反应处于一个更安全、转化率更高的状态。该判据不仅适用于甲苯硝化反应,还适用于其他非均相扩散控制的反应。