本文關鍵詞：化學反應放熱失控特性及泄放技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：放熱反應廣泛存在于化工行業(yè)中。一旦發(fā)生熱失控,產生的高溫、高壓將使反應容器發(fā)生爆炸性破壞。統(tǒng)計表明,因放熱反應失控引起的化工事故占事故總數(shù)的24.1%。然而,目前無論是針對放熱失控機理及特性,還是失控預防及控制技術,相關研究還不完善。尤其是廣泛使用的超壓泄放技術,在應用到反應失控超壓場合時還存在一些諸如泄放起始點判定、兩相物料泄放特性等未被明確的問題。 基于此,本文以雙氧水放熱反應、某過氧有機酸放熱反應為研究對象,系統(tǒng)地研究放熱反應失控特性及泄放特性。主要內容及結論如下： (1)實驗研究了堿性環(huán)境下不同濃度雙氧水分解反應失控過程中的液相溫度和氣相壓力變化,分析了反應失控的條件和失控特性。實驗發(fā)現(xiàn),質量濃度10%的雙氧水最高失控溫度為90.0℃,最大失控壓力為30.7bar,最大溫升速率為10.7℃/min。濃度越高,進入失控過程的時間就越早,熱危險性就越強。依據(jù)反應失控特性,提出了四種判定反應失控起始點的判據(jù),即限定溫度判據(jù)、限定溫升速率判據(jù)、溫度趨勢判據(jù)和溫升速率均值判據(jù),并探討了各判據(jù)的閾值及優(yōu)缺點。 (2)通過改變泄放管路口徑、泄放方式、泄放壓力及收集罐狀態(tài),實驗研究了氣體泄放體系、混合泄放體系、液體泄放體系中雙氧水失控反應的泄放特性。結果表明,氣體泄放為非調和泄放過程,泄放過程不能對物料進行冷卻；混合型泄放過程產生大量的蒸汽和兩相流流動,壓力呈現(xiàn)雙峰值特性。當收集罐密閉或半密閉時,一次峰值出現(xiàn)在反應的穩(wěn)定階段,無蒸汽產生,泄放過程變?yōu)闅怏w泄放；液體泄放分為兩個階段,均為單相泄放。 (3)通過改變泄放管路口徑、泄放壓力、泄放方式及收集罐的狀態(tài),實驗研究了幾種不同的泄放體系中雙氧水失控反應發(fā)生時釜內介質的噴料特性。結果表明,雙氧水泄放過程存在明顯的噴料和液位上升；泄放口徑較大時,液位上升和噴料發(fā)生在二次峰值之前；泄放口徑較小時,液位上升和噴料發(fā)生在二次峰值之后；密閉或半密閉系統(tǒng)中,泄放過程中無噴料現(xiàn)象；在敞開系統(tǒng)中,大泄放口徑能夠引發(fā)兩次噴料現(xiàn)象,小泄放口徑僅有一次噴料現(xiàn)象。 (4)為驗證該實驗裝置及實驗結論應用于工業(yè)生產的可行性,實驗研究了某石化企業(yè)的中間產品某過氧有機酸在不同泄放口徑及泄放壓力下的泄放特性,根據(jù)反應失控過程采用注水方式抑制的有效性。結果表明,密閉反應釜的泄放過程易出現(xiàn)二次峰值現(xiàn)象,初次峰值處為氣體泄放,二次峰值處為氣液兩相泄放。恒壓反應釜的泄放過程容易出現(xiàn)非平衡泄放。底部泄放能夠使釜內物料排空,保證了反應釜安全。采取注水過程能有效的抑制該過氧有機酸的失控反應。注水速率越大,溫降速度快,抑制效果越迅速越明顯。 實驗得到實際工況下該過氧有機酸的安全泄放口徑為5.0mm。利用VSP2實驗裝置測定了該過氧有機酸失控過程的基礎數(shù)據(jù),并利用DIERS方法計算了實驗工況下的泄放口徑,發(fā)現(xiàn)DIERS計算結果與實驗值相符。
【關鍵詞】：化學反應失控 放熱反應 安全泄放 失控判據(jù) DIERS計算方法
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TQ086;TQ031
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 文獻綜述11-29
• 1.1 化學反應失控11-16
• 1.1.1 化學反應失控的背景與意義11-15
• 1.1.2 化學反應失控研究進展15-16
• 1.2 超壓泄放技術16-18
• 1.2.1 超壓類型16-17
• 1.2.2 超壓泄放基本原理17-18
• 1.3 物理超壓泄放研究18-19
• 1.3.1 物理超壓原因18
• 1.3.2 物理超壓泄放標準18-19
• 1.4 化學反應失控超壓泄放研究19-27
• 1.4.1 國內外研究現(xiàn)狀19-23
• 1.4.2 泄放類型分類23-24
• 1.4.3 泄放物流動狀態(tài)24-27
• 1.5 本文研究內容和技術路線27-29
• 1.5.1 研究內容27
• 1.5.2 技術路線27-29
• 2 實驗裝置建立29-39
• 2.1 實驗裝置流程29-31
• 2.2 實驗裝置結構31-34
• 2.2.1 進料系統(tǒng)31-32
• 2.2.2 反應系統(tǒng)32-33
• 2.2.3 泄放收集系統(tǒng)33-34
• 2.3 控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)34-37
• 2.3.1 溫度測量35
• 2.3.2 壓力測量35
• 2.3.3 液位測量35-36
• 2.3.4 稱重測量36
• 2.3.5 控制采集軟件36-37
• 2.4 實驗裝置特點及技術參數(shù)37
• 2.5 實驗操作步驟37-38
• 2.6 本章小結38-39
• 3 雙氧水分解反應失控特性及失控判據(jù)建立39-55
• 3.1 研究方案39
• 3.2 不同濃度下雙氧水分解反應失控特性39-48
• 3.2.1 氧水分解反應機理39-41
• 3.2.2 分解失控特性41-48
• 3.3 雙氧水分解反應失控判據(jù)建立48-54
• 3.3.1 失控判據(jù)提出的思路48-49
• 3.3.2 限定溫度判據(jù)49-50
• 3.3.3 限定溫升速率判據(jù)50
• 3.3.4 溫度趨勢判據(jù)50-51
• 3.3.5 溫升速率均值判據(jù)51-52
• 3.3.6 四種判據(jù)綜合比較52-54
• 3.4 本章小結54-55
• 4 雙氧水分解失控泄放特性55-76
• 4.1 實驗方案55-56
• 4.1.1 實驗方案的建立55-56
• 4.1.2 不同泄放體系的定義56
• 4.1.3 試驗步驟56
• 4.2 氣體泄放56-60
• 4.2.1 溫壓特性56-58
• 4.2.2 不同泄放壓力-泄放特性58-60
• 4.3 混合泄放60-72
• 4.3.1 敞開系統(tǒng)混合泄放60-65
• 4.3.2 半密閉系統(tǒng)混合泄放65-69
• 4.3.3 密閉系統(tǒng)混合泄放69-72
• 4.4 液體泄放72-73
• 4.5 各種泄放狀態(tài)特性比較73-74
• 4.6 本章小結74-76
• 5 雙氧水失控泄放過程噴料特性76-91
• 5.1 實驗方案76-77
• 5.2 噴料過程分析77-86
• 5.2.1 敞開系統(tǒng)混合泄放過程噴料77-83
• 5.2.2 半密閉系統(tǒng)混合泄放過程噴料83-84
• 5.2.3 密閉系統(tǒng)混合泄放過程噴料84-85
• 5.2.4 液體泄放卸料過程85-86
• 5.3 噴料機理分析86-89
• 5.4 本章小結89-91
• 6 某過氧有機酸失控泄放特性91-108
• 6.1 某過氧有機酸安全泄放計算91-96
• 6.1.1 劇烈混合型安全泄放面積計算91-94
• 6.1.2 蒸汽型泄放面積核算94-96
• 6.1.3 最終泄放面積的確定96
• 6.2 某過氧有機酸實驗方案96-97
• 6.3 某過氧有機酸溫度-壓力特性97-98
• 6.4 某過氧有機酸密閉反應釜泄放98-102
• 6.4.1 頂部泄放98-101
• 6.4.2 底部泄放101-102
• 6.5 某過氧有機酸恒壓反應釜泄放102-105
• 6.5.1 頂部泄放102-104
• 6.5.2 底部泄放104-105
• 6.6 某過氧有機酸失控抑制探究105-106
• 6.6.1 注水速率100%105
• 6.6.2 注水速率30%105-106
• 6.7 本章小結106-108
• 結論108-110
• 參考文獻110-113
• 附錄A DIERS設計工具圖113-114
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況114-115
• 致謝115-116

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：化學反應放熱失控特性及泄放技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：317921