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

【摘要】：放熱反應(yīng)廣泛存在于化工行業(yè)中。一旦發(fā)生熱失控,產(chǎn)生的高溫、高壓將使反應(yīng)容器發(fā)生爆炸性破壞。統(tǒng)計(jì)表明,因放熱反應(yīng)失控引起的化工事故占事故總數(shù)的24.1%。然而,目前無(wú)論是針對(duì)放熱失控機(jī)理及特性,還是失控預(yù)防及控制技術(shù),相關(guān)研究還不完善。尤其是廣泛使用的超壓泄放技術(shù),在應(yīng)用到反應(yīng)失控超壓場(chǎng)合時(shí)還存在一些諸如泄放起始點(diǎn)判定、兩相物料泄放特性等未被明確的問(wèn)題。 基于此,本文以雙氧水放熱反應(yīng)、某過(guò)氧有機(jī)酸放熱反應(yīng)為研究對(duì)象,系統(tǒng)地研究放熱反應(yīng)失控特性及泄放特性。主要內(nèi)容及結(jié)論如下： (1)實(shí)驗(yàn)研究了堿性環(huán)境下不同濃度雙氧水分解反應(yīng)失控過(guò)程中的液相溫度和氣相壓力變化,分析了反應(yīng)失控的條件和失控特性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),質(zhì)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(jìn)入失控過(guò)程的時(shí)間就越早,熱危險(xiǎn)性就越強(qiáng)。依據(jù)反應(yīng)失控特性,提出了四種判定反應(yīng)失控起始點(diǎn)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(shì)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(diǎn)。 (2)通過(guò)改變泄放管路口徑、泄放方式、泄放壓力及收集罐狀態(tài),實(shí)驗(yàn)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(yīng)的泄放特性。結(jié)果表明,氣體泄放為非調(diào)和泄放過(guò)程,泄放過(guò)程不能對(duì)物料進(jìn)行冷卻；混合型泄放過(guò)程產(chǎn)生大量的蒸汽和兩相流流動(dòng),壓力呈現(xiàn)雙峰值特性。當(dāng)收集罐密閉或半密閉時(shí),一次峰值出現(xiàn)在反應(yīng)的穩(wěn)定階段,無(wú)蒸汽產(chǎn)生,泄放過(guò)程變?yōu)闅怏w泄放；液體泄放分為兩個(gè)階段,均為單相泄放。 (3)通過(guò)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(shí)驗(yàn)研究了幾種不同的泄放體系中雙氧水失控反應(yīng)發(fā)生時(shí)釜內(nèi)介質(zhì)的噴料特性。結(jié)果表明,雙氧水泄放過(guò)程存在明顯的噴料和液位上升；泄放口徑較大時(shí),液位上升和噴料發(fā)生在二次峰值之前；泄放口徑較小時(shí),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(guò)程中無(wú)噴料現(xiàn)象；在敞開(kāi)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(yàn)證該實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的可行性,實(shí)驗(yàn)研究了某石化企業(yè)的中間產(chǎn)品某過(guò)氧有機(jī)酸在不同泄放口徑及泄放壓力下的泄放特性,根據(jù)反應(yīng)失控過(guò)程采用注水方式抑制的有效性。結(jié)果表明,密閉反應(yīng)釜的泄放過(guò)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(yīng)釜的泄放過(guò)程容易出現(xiàn)非平衡泄放。底部泄放能夠使釜內(nèi)物料排空,保證了反應(yīng)釜安全。采取注水過(guò)程能有效的抑制該過(guò)氧有機(jī)酸的失控反應(yīng)。注水速率越大,溫降速度快,抑制效果越迅速越明顯。 實(shí)驗(yàn)得到實(shí)際工況下該過(guò)氧有機(jī)酸的安全泄放口徑為5.0mm。利用VSP2實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定了該過(guò)氧有機(jī)酸失控過(guò)程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并利用DIERS方法計(jì)算了實(shí)驗(yàn)工況下的泄放口徑,發(fā)現(xiàn)DIERS計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值相符。
【關(guān)鍵詞】：化學(xué)反應(yīng)失控 放熱反應(yīng) 安全泄放 失控判據(jù) DIERS計(jì)算方法
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TQ086;TQ031
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-29
• 1.1 化學(xué)反應(yīng)失控11-16
• 1.1.1 化學(xué)反應(yīng)失控的背景與意義11-15
• 1.1.2 化學(xué)反應(yīng)失控研究進(jìn)展15-16
• 1.2 超壓泄放技術(shù)16-18
• 1.2.1 超壓類(lèi)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(biāo)準(zhǔn)18-19
• 1.4 化學(xué)反應(yīng)失控超壓泄放研究19-27
• 1.4.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-23
• 1.4.2 泄放類(lèi)型分類(lèi)23-24
• 1.4.3 泄放物流動(dòng)狀態(tài)24-27
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線27-29
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容27
• 1.5.2 技術(shù)路線27-29
• 2 實(shí)驗(yàn)裝置建立29-39
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置流程29-31
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)31-34
• 2.2.1 進(jìn)料系統(tǒng)31-32
• 2.2.2 反應(yīng)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(cè)量35
• 2.3.2 壓力測(cè)量35
• 2.3.3 液位測(cè)量35-36
• 2.3.4 稱(chēng)重測(cè)量36
• 2.3.5 控制采集軟件36-37
• 2.4 實(shí)驗(yàn)裝置特點(diǎn)及技術(shù)參數(shù)37
• 2.5 實(shí)驗(yàn)操作步驟37-38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 3 雙氧水分解反應(yīng)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(yīng)失控特性39-48
• 3.2.1 氧水分解反應(yīng)機(jī)理39-41
• 3.2.2 分解失控特性41-48
• 3.3 雙氧水分解反應(yīng)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(shì)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(jié)54-55
• 4 雙氧水分解失控泄放特性55-76
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方案55-56
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(kāi)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(jié)74-76
• 5 雙氧水失控泄放過(guò)程噴料特性76-91
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方案76-77
• 5.2 噴料過(guò)程分析77-86
• 5.2.1 敞開(kāi)系統(tǒng)混合泄放過(guò)程噴料77-83
• 5.2.2 半密閉系統(tǒng)混合泄放過(guò)程噴料83-84
• 5.2.3 密閉系統(tǒng)混合泄放過(guò)程噴料84-85
• 5.2.4 液體泄放卸料過(guò)程85-86
• 5.3 噴料機(jī)理分析86-89
• 5.4 本章小結(jié)89-91
• 6 某過(guò)氧有機(jī)酸失控泄放特性91-108
• 6.1 某過(guò)氧有機(jī)酸安全泄放計(jì)算91-96
• 6.1.1 劇烈混合型安全泄放面積計(jì)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(guò)氧有機(jī)酸實(shí)驗(yàn)方案96-97
• 6.3 某過(guò)氧有機(jī)酸溫度-壓力特性97-98
• 6.4 某過(guò)氧有機(jī)酸密閉反應(yīng)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(guò)氧有機(jī)酸恒壓反應(yīng)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(guò)氧有機(jī)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(jié)106-108
• 結(jié)論108-110
• 參考文獻(xiàn)110-113
• 附錄A DIERS設(shè)計(jì)工具圖113-114
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況114-115
• 致謝115-116

【參考文獻(xiàn)】

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

本文編號(hào)：317921