CN101968457B - 一种气相反应系统燃爆危险性测试装置的使用方法 - Google Patents
一种气相反应系统燃爆危险性测试装置的使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种气相反应系统燃爆危险性测试装置及其使用方法。装置包括：气相进料系统、反应釜、高压点火系统和动压采集系统。所述气相进料系统，与所述反应釜相连，用于向反应釜内输入待测试的原料气体；所述高压点火系统，设置于所述反应釜上，用于为所述反应釜点火；所述动压采集系统，设置于所述反应釜上，用于实时动态测试所述反应釜内的压力。本发明装置可通过强制点火考察气相燃爆危险性、采集实时数据考察不同条件时气相氧含量可控性，通过在气相的点火实验，测试气相反应燃爆危险性。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，特别涉及一种气相反应系统燃爆危险性测试装置及其使用方法。
背景技术
在石化行业中，有这样一类反应，气相有机物相互反应生成目标产物，其中气相氧化剂可以是空气、富氧气体、氧气等，这类反应普遍存在如下安全问题：1、当气速过快时，可能发生爆炸；在静电点火条件下，可能发生爆炸并形成能量传播；2、由于反应条件控制不当，导致反应未如期进行，氧化剂进入气相，未反应完全进入气相的氧化剂和气相的有机物混合导致有气相燃爆风险。
目前，研究者主要就反应的最佳工艺条件及机理等进行研究，缺少对安全方面的关注，少量安全方面的研究，也仅限于爆炸极限的测试及临界氧含量的提供。随着国内对安全方面的关注，针对气相氧化反应危险性特点，通过强制点火考察气相燃爆危险性、采集实时数据考察不同条件时气相氧含量可控性等成为安全工作者深入研究气相氧化反应危险性必须进行的工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种气相反应系统燃爆危险性测试装置及其使用方法。本发明装置配备的反应釜、高压点火装置、动压采集装置、尾氧含量检测装置可以模拟气相反应条件，观察随反应条件改变气相吸氧能力的变化，通过在气相的点火实验，测试气相反应燃爆危险性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种气相反应系统燃爆危险性测试装置，包括：气相进料系统、反应釜、高压点火系统和动压采集系统。
所述气相进料系统，与所述反应釜相连，用于向反应釜内输入待测试的原料气体；
所述高压点火系统，设置于所述反应釜上，用于为所述反应釜点火；
所述动压采集系统，设置于所述反应釜上，用于实时动态测试所述反应釜内的压力。
所述装置可以步包括尾氧含量检测仪；所述尾氧含量检测仪用于检测尾气氧含量，从而判断气相的吸氧能力。
所述反应釜优选设有安全阀、爆破片、搅拌器、冷却盘管和电加热夹套。
所述反应釜上端气相出口处优选设有气液分离器和分水器。
所述装置优选进一步设有控温系统和调压系统；
所述控温系统与所述反应釜相连，用于控制所述反应釜内的反应温度；
所述调压系统与所述反应釜相连，用于控制所述反应釜内的反应压力。
所述反应釜最高使用温度优选为200℃，最大操作压力优选为3MPa。
所述反应釜的釜壁上可以设有观察窗，用于观测釜内燃爆和火焰传播情况；
所述反应釜内气相反应产生溶液的液位由气动阀自动控制。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种气相反应系统燃爆危险性测试装置的使用方法，包括以下步骤：
a.启动气相进料系统向反应釜进气相原料，当进料达到设定体积时停止进料；
b.通过控温系统调节反应釜温度至设定温度；
c.通过调压系统调节反应釜压力至设定压力；
d.通入设定气体，调节调压系统使反应釜压力维持在设定压力；
e.重复步骤a～d，实现气相物料循环；
f.通过尾氧含量检测仪检测尾气氧含量，从而判断气相的吸氧能力；通过在反应釜不同高度点火并采集点火后动压数据，判断气相反应系统燃爆危险性。
所述步骤f还可以为：尾氧含量检测仪测出尾气氧含量，并通过控制面板读取，变换反应条件，在反应釜内不同高度位置多次进行点火试验；采用摄像机拍照记录其爆破过程，压力和时间数据，通过电荷放大器，数据采集卡传送到PC机上。
本发明装置可通过强制点火考察气相燃爆危险性、采集实时数据考察不 同条件时气相氧含量可控性，通过在气相的点火实验，测试气相反应燃爆危险性。
附图说明
图1为本发明实施例所述气相反应系统燃爆危险性测试装置示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
如图1所示，为本发明实施例所述气相反应系统燃爆危险性测试装置示意图。其中，各个部件的名称分别是：1、氧气罐，2、氮气罐，3、原料罐，4、气体分布器，5、氧分析仪，6、点火头，7、反应釜，8，气液分离器，9、氧分析仪，10、分水器，11、观察视窗，12、动压传感器，13、收料罐。
本发明一实施例中，装置主要由气相进料系统、反应釜、高压点火及动压采集系统、尾氧含量检测仪等组成；反应釜配有安全阀、爆破片、搅拌器、冷却盘管、电加热夹套等，釜上端气相出口处配有气液分离器及分水器，釜壁配有玻璃观察窗，可观测釜内燃爆和火焰传播情况，反应釜液位由气动阀自动控制，反应釜最高使用温度200℃，最大操作压力3MPa。通过控温系统及尾气背压阀控制好反应釜温度及压力，配好的气体通过反应釜底部气体分布器进入反应釜参与反应，可通过尾氧含量检测仪检测尾气氧含量，从而判断气相的吸氧能力；通过在反应釜不同高度点火并采集点火后动压数据，判断气相反应系统燃爆危险性。
本发明另一实施例中，装置的使用方法是：
1、将气相物料加入原料罐，启动进料泵向反应釜进料，当反应釜达到指定体积时停止进料；
2、通过控温系统调节反应釜温度至指定温度，通过调压系统调节反应釜压力至指定压力；
3、通入指定气体，调节背压阀使反应釜压力维持在指定压力；
4、可启动气相物料进料泵向反应釜进料，由气动阀自动调节出料以控 制气压稳定，实现气相物料循环；
5、尾气氧含量可由尾氧含量检测仪测出并通过控制面板读取，变换各种条件在釜内不同高度位置进行高压点火试验，摄像机拍照记录其爆破过程，压力等数据通过电荷放大器，数据采集卡等传送到PC机上。
在本发明再一实施例中，装置包括：气相进料系统、反应釜、高压点火系统和动压采集系统。
所述气相进料系统，与所述反应釜相连，用于向反应釜内输入待测试的原料气体；
所述高压点火系统，设置于所述反应釜上，用于为所述反应釜点火；
所述动压采集系统，设置于所述反应釜上，用于实时动态测试所述反应釜内的压力。
所述装置可以步包括尾氧含量检测仪；所述尾氧含量检测仪用于检测尾气氧含量，从而判断气相的吸氧能力。
所述反应釜优选设有安全阀、爆破片、搅拌器、冷却盘管和电加热夹套。
所述反应釜上端气相出口处优选设有气液分离器和分水器。
所述装置优选进一步设有控温系统和调压系统；
所述控温系统与所述反应釜相连，用于控制所述反应釜内的反应温度；
所述调压系统与所述反应釜相连，用于控制所述反应釜内的反应压力。
所述反应釜最高使用温度优选为200℃，最大操作压力优选为3MPa。
所述反应釜的釜壁上可以设有观察窗，用于观测釜内燃爆和火焰传播情况；
所述反应釜内气相反应产生溶液的液位由气动阀自动控制。
本发明另一实施例中，还提供了一种气相反应系统燃爆危险性测试装置的使用方法，包括以下步骤：
a.启动气相进料系统向反应釜进气相原料，当进料达到设定体积时停止进料；
b.通过控温系统调节反应釜温度至设定温度；
c.通过调压系统调节反应釜压力至设定压力；
d.通入设定气体，调节调压系统使反应釜压力维持在设定压力；
e.重复步骤a～d，实现气相物料循环；
f.通过尾氧含量检测仪检测尾气氧含量，从而判断气相的吸氧能力；通过在反应釜不同高度点火并采集点火后动压数据，判断气相反应系统燃爆危险性。
所述步骤f还可以为：尾氧含量检测仪测出尾气氧含量，并通过控制面板读取，变换反应条件，在反应釜内不同高度位置多次进行点火试验；采用摄像机拍照记录其爆破过程，压力和时间数据，通过电荷放大器，数据采集卡传送到PC机上。
在本发明实施例环己烷无催化氧化制环己酮装置中，氧化介质为富氧空气，这种以富氧空气为氧化介质的体系会导致反应釜气相燃爆危险性增加，因此研究工艺条件下环己烷-氧-氮体系的燃爆特性是非常有价值、有意义的。
以本发明装置，对环己酮装置反应釜气相环己烷-氧-氮体系燃爆特性进行了研究。实验步骤如下：
a.进原料前，通氮气置换系统；
b.进环己烷至反应器指定液位；
c.通入氮气至压力为1MPa左右，开加热，控制釜内温度为160℃左右，并使釜内气压稳定在1MPa左右；
d.通过反应器底部气体分布器通入不同氧含量(20.9％、30％、40％)的气体；
e.按下进料泵按钮启动进料泵向反应器进料，由底部液位调节阀控制出料。
f.通过尾氧含量分析仪可记录尾氧含量，从而判断反应进程；
g.通入流量为4L/min的气体，变换各种条件在釜内气相利用高压点火，压力数据通过电荷放大器，数据采集卡等传送到PC机上。
所得结果如下：
表1环己烷-氧-氮体系燃爆特性研究结果
从表1可以看出：
a.环己酮装置工况条件下(1MPa、155℃)，通气氧含量低于30％时，反应釜气相没有燃爆危险；
b.若工况波动，温度降低且压力升高时，气相燃爆危险性增加，通气氧含量为30％时也可能有燃爆危险；
c.若工况波动，温度升高时，即使通40％富氧气体也无气相燃爆危险；
d.无论通何种气体，只要将尾氧含量控制在20％以下，在正常工况条件下反应釜气相就无危险；
e.常温常压下往环己烷液相通入空气时有闪爆危险。
通过以上的研究，掌握了反应釜气相环己烷-氧-氮体系可能发生燃爆的规律和条件，从而可采取相应措施，有效防止环己酮装置反应釜发生气相燃爆危险。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
所有上述为这一知识产权的首要实施装置和/或方法，并没有设定限制以其它形式实施这种新型装置和/或方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，对上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有基于本发明的修改或改造新产品和/或方法，属于保留的权利。
Claims (2)
1.一种气相反应系统燃爆危险性测试装置的使用方法，其特征在于，
所述气相反应系统燃爆危险性测试装置，包括：气相进料系统、反应釜、高压点火系统和动压采集系统；
所述气相进料系统，与所述反应釜相连，用于向反应釜内输入待测试的原料气体；
所述高压点火系统，设置于所述反应釜上，用于为所述反应釜点火；
所述动压采集系统，设置于所述反应釜上，用于实时动态测试所述反应釜内的压力；
所述装置进一步包括尾氧含量检测仪；所述尾氧含量检测仪用于检测尾气氧含量，从而判断气相的吸氧能力；
所述反应釜设有安全阀、爆破片、搅拌器、冷却盘管和电加热夹套；
所述反应釜上端气相出口处设有气液分离器和分水器；
所述装置进一步设有控温系统和调压系统；
所述控温系统与所述反应釜相连，用于控制所述反应釜内的反应温度；
所述调压系统与所述反应釜相连，用于控制所述反应釜内的反应压力；
所述气相反应系统燃爆危险性测试装置的使用方法包括以下步骤：
a.启动气相进料系统向反应釜进气相原料，当进料达到设定体积时停止进料；
b.通过控温系统调节反应釜温度至设定温度；
c.通过调压系统调节反应釜压力至设定压力；
d.通入设定气体，调节调压系统使反应釜压力维持在设定压力；
e.重复步骤a~d，实现气相物料循环；
f.通过尾氧含量检测仪检测尾气氧含量，从而判断气相的吸氧能力；通过在反应釜不同高度点火并采集点火后动压数据，判断气相反应系统燃爆危险性。
2.根据权利要求1所述使用方法，其特征在于，所述步骤f为：尾氧含量检测仪测出尾气氧含量，并通过控制面板读取，变换反应条件，在反应釜内不同高度位置多次进行点火试验；采用摄像机拍照记录其爆破过程，压力和时间数据，通过电荷放大器，数据采集卡传送到PC机上。
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