一種氣相反應系統燃爆危險性測試裝置及其使用方法
2023-05-30 08:33:31
專利名稱：一種氣相反應系統燃爆危險性測試裝置及其使用方法
技術領域：
本發明涉及石油化工技術領域，特別涉及一種氣相反應系統燃爆危險性測試裝置 及其使用方法。
背景技術：
在石化行業中，有這樣一類反應，氣相有機物相互反應生成目標產物，其中氣相氧 化劑可以是空氣、富氧氣體、氧氣等，這類反應普遍存在如下安全問題1、當氣速過快時，可 能發生爆炸；在靜電點火條件下，可能發生爆炸並形成能量傳播；2、由於反應條件控制不 當，導致反應未如期進行，氧化劑進入氣相，未反應完全進入氣相的氧化劑和氣相的有機物 混合導致有氣相燃爆風險。目前，研究者主要就反應的最佳工藝條件及機理等進行研究，缺少對安全方面的 關注，少量安全方面的研究，也僅限於爆炸極限的測試及臨界氧含量的提供。隨著國內對安 全方面的關注，針對氣相氧化反應危險性特點，通過強制點火考察氣相燃爆危險性、採集實 時數據考察不同條件時氣相氧含量可控性等成為安全工作者深入研究氣相氧化反應危險 性必須進行的工作。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，提供一種氣相反應系統燃爆危險性測試裝置及 其使用方法。本發明裝置配備的反應釜、高壓點火裝置、動壓採集裝置、尾氧含量檢測裝置 可以模擬氣相反應條件，觀察隨反應條件改變氣相吸氧能力的變化，通過在氣相的點火實 驗，測試氣相反應燃爆危險性。為解決上述技術問題，本發明提供了一種氣相反應系統燃爆危險性測試裝置，包 括氣相進料系統、反應釜、高壓點火系統和動壓採集系統。所述氣相進料系統，與所述反應釜相連，用於向反應釜內輸入待測試的原料氣 體；所述高壓點火系統，設置於所述反應釜上，用於為所述反應釜點火；所述動壓採集系統，設置於所述反應釜上，用於實時動態測試所述反應釜內的壓 力。所述裝置可以步包括尾氧含量檢測儀；所述尾氧含量檢測儀用於檢測尾氣氧含 量，從而判斷氣相的吸氧能力。所述反應釜優選設有安全閥、爆破片、攪拌器、冷卻盤管和電加熱夾套。所述反應釜上端氣相出口處優選設有氣液分離器和分水器。所述裝置優選進一步設有控溫系統和調壓系統；所述控溫系統與所述反應釜相連，用於控制所述反應釜內的反應溫度；所述調壓系統與所述反應釜相連，用於控制所述反應釜內的反應壓力。所述反應釜最高使用溫度優選為200°C，最大操作壓力優選為3MPa。
所述反應釜的釜壁上可以設有觀察窗，用於觀測釜內燃爆和火焰傳播情況；所述反應釜內氣相反應產生溶液的液位由氣動閥自動控制。為解決上述技術問題，本發明還提供了一種氣相反應系統燃爆危險性測試裝置的 使用方法，包括以下步驟a.啟動氣相進料系統向反應釜進氣相原料，當進料達到設定體積時停止進料；b.通過控溫系統調節反應釜溫度至設定溫度；c.通過調壓系統調節反應釜壓力至設定壓力；d.通入設定氣體，調節調壓系統使反應釜壓力維持在設定壓力；e.重複步驟a d，實現氣相物料循環；f.通過尾氧含量檢測儀檢測尾氣氧含量，從而判斷氣相的吸氧能力；通過在反應 釜不同高度點火併採集點火後動壓數據，判斷氣相反應系統燃爆危險性。所述步驟f還可以為尾氧含量檢測儀測出尾氣氧含量，並通過控制面板讀取，變 換反應條件，在反應釜內不同高度位置多次進行點火試驗；採用攝像機拍照記錄其爆破過 程，壓力和時間數據，通過電荷放大器，數據採集卡傳送到PC機上。本發明裝置可通過強制點火考察氣相燃爆危險性、採集實時數據考察不同條件時 氣相氧含量可控性，通過在氣相的點火實驗，測試氣相反應燃爆危險性。
圖1為本發明實施例所述氣相反應系統燃爆危險性測試裝置示意圖。
具體實施例方式以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，藉此對本發明如何應用 技術手段來解決技術問題，並達成技術效果的實現過程能充分理解並據以實施。如圖1所示，為本發明實施例所述氣相反應系統燃爆危險性測試裝置示意圖。其 中，各個部件的名稱分別是1、氧氣罐，2、氮氣罐，3、原料罐，4、氣體分布器，5、氧分析儀，6、 點火頭，7、反應釜，8，氣液分離器，9、氧分析儀，10、分水器，11、觀察視窗，12、動壓傳感器， 13、收料罐。本發明一實施例中，裝置主要由氣相進料系統、反應釜、高壓點火及動壓採集系 統、尾氧含量檢測儀等組成；反應釜配有安全閥、爆破片、攪拌器、冷卻盤管、電加熱夾套等， 釜上端氣相出口處配有氣液分離器及分水器，釜壁配有玻璃觀察窗，可觀測釜內燃爆和火 焰傳播情況，反應釜液位由氣動閥自動控制，反應釜最高使用溫度200°C，最大操作壓力 3MPa。通過控溫系統及尾氣背壓閥控制好反應釜溫度及壓力，配好的氣體通過反應釜底部 氣體分布器進入反應釜參與反應，可通過尾氧含量檢測儀檢測尾氣氧含量，從而判斷氣相 的吸氧能力；通過在反應釜不同高度點火併採集點火後動壓數據，判斷氣相反應系統燃爆 危險性。本發明另一實施例中，裝置的使用方法是1、將氣相物料加入原料罐，啟動進料泵向反應釜進料，當反應釜達到指定體積時 停止進料；2、通過控溫系統調節反應釜溫度至指定溫度，通過調壓系統調節反應釜壓力至指定壓力；3、通入指定氣體，調節背壓閥使反應釜壓力維持在指定壓力；4、可啟動氣相物料進料泵向反應釜進料，由氣動閥自動調節出料以控制氣壓穩 定，實現氣相物料循環；5、尾氣氧含量可由尾氧含量檢測儀測出並通過控制面板讀取，變換各種條件在釜 內不同高度位置進行高壓點火試驗，攝像機拍照記錄其爆破過程，壓力等數據通過電荷放 大器，數據採集卡等傳送到PC機上。在本發明再一實施例中，裝置包括氣相進料系統、反應釜、高壓點火系統和動壓 採集系統。所述氣相進料系統，與所述反應釜相連，用於向反應釜內輸入待測試的原料氣 體；所述高壓點火系統，設置於所述反應釜上，用於為所述反應釜點火；所述動壓採集系統，設置於所述反應釜上，用於實時動態測試所述反應釜內的壓 力。所述裝置可以步包括尾氧含量檢測儀；所述尾氧含量檢測儀用於檢測尾氣氧含 量，從而判斷氣相的吸氧能力。所述反應釜優選設有安全閥、爆破片、攪拌器、冷卻盤管和電加熱夾套。所述反應釜上端氣相出口處優選設有氣液分離器和分水器。所述裝置優選進一步設有控溫系統和調壓系統；所述控溫系統與所述反應釜相連，用於控制所述反應釜內的反應溫度；所述調壓系統與所述反應釜相連，用於控制所述反應釜內的反應壓力。所述反應釜最高使用溫度優選為200°C，最大操作壓力優選為3MPa。所述反應釜的釜壁上可以設有觀察窗，用於觀測釜內燃爆和火焰傳播情況；所述反應釜內氣相反應產生溶液的液位由氣動閥自動控制。本發明另一實施例中，還提供了一種氣相反應系統燃爆危險性測試裝置的使用方 法，包括以下步驟a.啟動氣相進料系統向反應釜進氣相原料，當進料達到設定體積時停止進料；b.通過控溫系統調節反應釜溫度至設定溫度；c.通過調壓系統調節反應釜壓力至設定壓力；d.通入設定氣體，調節調壓系統使反應釜壓力維持在設定壓力；e.重複步驟a d，實現氣相物料循環；f.通過尾氧含量檢測儀檢測尾氣氧含量，從而判斷氣相的吸氧能力；通過在反應 釜不同高度點火併採集點火後動壓數據，判斷氣相反應系統燃爆危險性。所述步驟f還可以為尾氧含量檢測儀測出尾氣氧含量，並通過控制面板讀取，變 換反應條件，在反應釜內不同高度位置多次進行點火試驗；採用攝像機拍照記錄其爆破過 程，壓力和時間數據，通過電荷放大器，數據採集卡傳送到PC機上。在本發明實施例環己烷無催化氧化制環己酮裝置中，氧化介質為富氧空氣，這種 以富氧空氣為氧化介質的體系會導致反應釜氣相燃爆危險性增加，因此研究工藝條件下環 己烷-氧-氮體系的燃爆特性是非常有價值、有意義的。
以本發明裝置，對環己酮裝置反應釜氣相環己烷-氧-氮體系燃爆特性進行了研 究。實驗步驟如下a.進原料前，通氮氣置換系統；
b.進環己烷至反應器指定液位；c.通入氮氣至壓力為IMPa左右，開加熱，控制釜內溫度為160°C左右，並使釜內氣 壓穩定在IMPa左右；d.通過反應器底部氣體分布器通入不同氧含量(20. 9%,30%,40% )的氣體；e.按下進料泵按鈕啟動進料泵向反應器進料，由底部液位調節閥控制出料。f.通過尾氧含量分析儀可記錄尾氧含量，從而判斷反應進程；g.通入流量為4L/min的氣體，變換各種條件在釜內氣相利用高壓點火，壓力數據 通過電荷放大器，數據採集卡等傳送到PC機上。所得結果如下表1環己烷-氧-氮體系燃爆特性研究結果
權利要求
一種氣相反應系統燃爆危險性測試裝置，其特徵在於，包括氣相進料系統、反應釜、高壓點火系統和動壓採集系統。
2.根據權利要求1所述氣相反應系統燃爆危險性測試裝置，其特徵在於，所述氣相進料系統，與所述反應釜相連，用於向反應釜內輸入待測試的原料氣體；所述高壓點火系統，設置於所述反應釜上，用於為所述反應釜點火；所述動壓採集系統，設置於所述反應釜上，用於實時動態測試所述反應釜內的壓力。
3.根據權利要求1所述氣相反應系統燃爆危險性測試裝置，其特徵在於，所述裝置進 一步包括尾氧含量檢測儀；所述尾氧含量檢測儀用於檢測尾氣氧含量，從而判斷氣相的吸 氧能力。
4.根據權利要求1所述氣相反應系統燃爆危險性測試裝置，其特徵在於，所述反應釜 設有安全閥、爆破片、攪拌器、冷卻盤管和電加熱夾套。
5.根據權利要求1所述氣相反應系統燃爆危險性測試裝置，其特徵在於，所述反應釜 上端氣相出口處設有氣液分離器和分水器。
6.根據權利要求1所述氣相反應系統燃爆危險性測試裝置，其特徵在於，所述裝置進一步設有控溫系統和調壓系統；所述控溫系統與所述反應釜相連，用於控制所述反應釜內的反應溫度；所述調壓系統與所述反應釜相連，用於控制所述反應釜內的反應壓力。
7.根據權利要求1所述氣相反應系統燃爆危險性測試裝置，其特徵在於，所述反應釜 最高使用溫度為200°C，最大操作壓力為3MPa。
8.根據權利要求1所述氣相反應系統燃爆危險性測試裝置，其特徵在於，所述反應釜的釜壁上設有觀察窗，用於觀測釜內燃爆和火焰傳播情況；所述反應釜內氣相反應產生溶液的液位由氣動閥自動控制。
9.一種如權利要求1 8中任一項所述氣相反應系統燃爆危險性測試裝置的使用方 法，其特徵在於，包括以下步驟a.啟動氣相進料系統向反應釜進氣相原料，當進料達到設定體積時停止進料；b.通過控溫系統調節反應釜溫度至設定溫度；c.通過調壓系統調節反應釜壓力至設定壓力；d.通入設定氣體，調節調壓系統使反應釜壓力維持在設定壓力；e.重複步驟a d，實現氣相物料循環；f.通過尾氧含量檢測儀檢測尾氣氧含量，從而判斷氣相的吸氧能力；通過在反應釜不 同高度點火併採集點火後動壓數據，判斷氣相反應系統燃爆危險性。
10.根據權利要求9所述使用方法，其特徵在於，所述步驟f為尾氧含量檢測儀測出 尾氣氧含量，並通過控制面板讀取，變換反應條件，在反應釜內不同高度位置多次進行點火 試驗；採用攝像機拍照記錄其爆破過程，壓力和時間數據，通過電荷放大器，數據採集卡傳 送到PC機上。全文摘要
本發明公開了一種氣相反應系統燃爆危險性測試裝置及其使用方法。裝置包括氣相進料系統、反應釜、高壓點火系統和動壓採集系統。所述氣相進料系統，與所述反應釜相連，用於向反應釜內輸入待測試的原料氣體；所述高壓點火系統，設置於所述反應釜上，用於為所述反應釜點火；所述動壓採集系統，設置於所述反應釜上，用於實時動態測試所述反應釜內的壓力。本發明裝置可通過強制點火考察氣相燃爆危險性、採集實時數據考察不同條件時氣相氧含量可控性，通過在氣相的點火實驗，測試氣相反應燃爆危險性。
文檔編號G01N25/54GK101968457SQ20101028053
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月14日 優先權日2010年9月14日
發明者孫峰, 王振剛, 石寧, 謝傳欣, 黃飛 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院