高溫高壓下進(jìn)行絕熱量熱測量的反應(yīng)釜制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)涉及一種高溫高壓下進(jìn)行絕熱量熱測量的反應(yīng)釜，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中無法實現(xiàn)極端條件下多種進(jìn)樣的問題。本實用新型專利技術(shù)通過采用一種高溫高壓下進(jìn)行絕熱量熱測量的反應(yīng)釜，反應(yīng)釜內(nèi)置反應(yīng)池，反應(yīng)池上接有進(jìn)氣和抽真空通道、溫度傳感器放置管套、壓力傳感器探頭開口、固體/液體進(jìn)樣口，反應(yīng)池內(nèi)置強力磁子，反應(yīng)池周圍設(shè)有加熱單元和保溫單元，通過保溫單元連接線、加熱電源連接線與溫度控制單元相連，反應(yīng)釜內(nèi)通向外部的所有線路在與釜壁相交處均設(shè)有采用線接觸密封形式的密封結(jié)構(gòu)；反應(yīng)釜頂部設(shè)有爆破片、補償氣通道，釜蓋上設(shè)有固定螺栓的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于高溫高壓下進(jìn)行絕熱量熱測量中。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種高溫高壓下進(jìn)行絕熱量熱測量的反應(yīng)釜。
技術(shù)介紹
對一個具體工藝的熱風(fēng)險進(jìn)行評價，需要獲得放熱速率、放熱量、絕熱溫升、絕熱壓升等參數(shù)，而這些參數(shù)的獲得則必須通過量熱測試。量熱儀的運行模式包括等溫、動態(tài)和絕熱。常用量熱設(shè)備主要包括反應(yīng)量熱儀(RC1)、加速量熱儀(ARC)等絕熱量熱儀(AcceleratingRateCalorimeterandMethodofOperation,US4208907)、差示掃描量熱儀(DSC)等。對于以工藝熱風(fēng)險評價為目的的量熱測試而言，往往需要滿足以下幾個條件：1)樣品量足夠大，以減少放大效應(yīng)的影響；2)因為絕熱模式往往是更加接近于實際工況熱失控時的反應(yīng)模式，因此采用絕熱模式測出的數(shù)據(jù)對于模擬工況更加適用；3)眾多反應(yīng)在高溫高壓的工況下進(jìn)行，量熱儀需要能夠模擬此類極限條件；4)工藝過程中可能涉及多相物質(zhì)之間的反應(yīng)，需要有良好的攪拌和加樣功能；5)量熱儀的phi因子(熱惰性因子)應(yīng)當(dāng)盡可能低，以免因容器吸收熱量而影響體系自身溫度升高的進(jìn)程。綜上考慮，樣品量在10g級、能夠耐受一定程度的高溫高壓極端工況、具有加樣攪拌功能、低phi值的絕熱量熱儀對于工藝熱風(fēng)險評價具有不可替代的意義。美國FAI公司的VSP2設(shè)備能夠在很大程度上滿足上述需求，因此成為了熱風(fēng)險評價重要的工具。(Fauske,H.K.,“EmergencyRelefSystems(ERS)Design,”ChemicalEngineeringProgress,1985,53-56；Fauske,H.K.andLeung,J.C.,”NewExperimentalTechniqueforCharacterizingRunawayChemicalReactions,”ChemicalEngineeringProgress,1985,81,39-46.；Askonas,C.F.,Burelbach,J,P.,andLeung,J.C,”TheVersatileVSP2:AToolforAdiabaticThermalAnalysisandVentSizingApplications,”2000,NorthAmericanThermalAnalysisSociety,28thAnnualConference.；Advancedreactivesystemscreeningtool,US6157009.)現(xiàn)有的泄放尺寸包VSP2是一種基于溫度補償原理的絕熱量熱儀。其原理是將反應(yīng)體系置于絕熱環(huán)境中，通過加熱-等待-搜索或等溫兩種模式的運行，模擬測量潛在失控反應(yīng)和量化某些化學(xué)品和混合物的熱、壓力危險性。VSP2測試被用于模仿多種失控情況，如失去冷卻、失去攪拌、加料錯誤、反應(yīng)物堆積失控、物料污染和高溫分解等。測試可以在一個封閉或開放的測試單元模式下進(jìn)行，可對反應(yīng)系統(tǒng)蒸汽壓或者大量的氣體逸出進(jìn)行直接測量。測試數(shù)據(jù)包括溫度和壓力變化，這些數(shù)據(jù)可以直接應(yīng)用于工業(yè)裝置，來決定泄放氣體尺寸、驟冷槽的設(shè)計和與其他與過程安全管理相關(guān)的泄放系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)。由于其采用了特殊的薄壁反應(yīng)池，設(shè)備的phi值可以低至1.05-1.09，其測試結(jié)果可直接應(yīng)用于工業(yè)裝置中，從而避免了枯燥的計算，來校正與厚壁測試單元相聯(lián)系的散熱效果。然而該儀器的加熱能力有限，僅允許加熱至300℃，壓力范圍上限為1900psi(130bar)，對于某些高溫高壓的危險工況不適用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中無法實現(xiàn)極端條件下多種進(jìn)樣的問題，提供一種新的高溫高壓下進(jìn)行絕熱量熱測量的反應(yīng)釜。該反應(yīng)釜具有能夠?qū)崿F(xiàn)高溫高壓的極端條件下對反應(yīng)的觀測以及能夠?qū)崿F(xiàn)氣、液、固多種物料的預(yù)先和實時進(jìn)樣的優(yōu)點。為解決上述問題，本技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：一種高溫高壓下進(jìn)行絕熱量熱測量的反應(yīng)釜，其特征在于所述反應(yīng)釜內(nèi)置反應(yīng)池，反應(yīng)池上接有進(jìn)氣和抽真空通道、溫度傳感器放置管套、壓力傳感器探頭開口、固體/液體進(jìn)樣口，所述反應(yīng)池內(nèi)置強力磁子，反應(yīng)池周圍設(shè)有加熱單元和保溫單元，通過保溫單元連接線、加熱電源連接線與溫度控制單元相連，反應(yīng)釜內(nèi)通向外部的所有線路在與釜壁相交處均設(shè)有采用線接觸密封形式的密封結(jié)構(gòu)；反應(yīng)釜頂部設(shè)有爆破片、補償氣通道，補償氣通道上設(shè)有壓力傳感器探頭，釜蓋上設(shè)有固定螺栓；反應(yīng)池側(cè)壁、保溫材料外且保溫單元內(nèi)均設(shè)有熱電偶；由釜內(nèi)部通至外部的除溫度傳感器線路以外的所有管路在釜外都首先連接冷卻系統(tǒng)；反應(yīng)釜底部設(shè)有高強磁力攪拌器。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，反應(yīng)池壁厚度為0.2-0.5mm。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，磁子上設(shè)有惰性材料外涂層。本技術(shù)提供了一種絕熱量熱測量用的反應(yīng)釜，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該反應(yīng)釜可以實現(xiàn)在高溫高壓的極端條件下對反應(yīng)的觀測，能夠?qū)崿F(xiàn)氣、液、固多種物料的預(yù)先和實時進(jìn)樣，取得了較好的技術(shù)效果。附圖說明圖1為反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，1進(jìn)氣和抽真空通道；2穿過釜壁的密封結(jié)構(gòu)；3反應(yīng)池；4強力磁子；5溫度傳感器放置管套；6壓力傳感器探頭；7固體/液體進(jìn)樣口；8保溫單元；9加熱單元；10保溫單元連接線；11加熱電源連接線；12放置在反應(yīng)池側(cè)壁的熱電偶；13放置在保溫材料外保溫單元以內(nèi)的熱電偶；14固定螺栓；15爆破片；16釜內(nèi)保溫材料；17補償氣通道；18壓力傳感器探頭。下面通過實施例對本技術(shù)作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實施例。具體實施方式【實施例1】本技術(shù)提供一種能夠在800℃以下和20MPa以下進(jìn)行量熱測試用的反應(yīng)釜，如圖1所示：(1)所述反應(yīng)釜外殼為不銹鋼材質(zhì)304或316L，外殼(及焊點、卡套)的設(shè)計壓力為40MPa，經(jīng)過水壓和氣壓測試可以耐受20MPa壓力。(2)所述反應(yīng)釜釜內(nèi)置反應(yīng)池3，反應(yīng)池尺寸可以根據(jù)樣品量進(jìn)行調(diào)整，通常為100mL左右圓柱體。為了保證低phi值，反應(yīng)池壁厚度在0.2mm左右，材質(zhì)可以為不銹鋼316L。反應(yīng)池上可以根據(jù)需要焊接不同數(shù)目的開口，為了滿足多類物質(zhì)的進(jìn)樣需求，通常至少含有1個底部在反應(yīng)池上部氣相空間中的開口供壓力傳感器探頭6插入用，至少含有一個底部在反應(yīng)池上部氣相空間中的開口，供實驗過程中抽至真空以及氣相進(jìn)樣用，至少含有一個開口供反應(yīng)前裝料用，還應(yīng)含有一個深入反應(yīng)池底部的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)供溫度傳感器插入用，此外還可以根據(jù)需求擴增或減少開口數(shù)目。(3)所述反應(yīng)池內(nèi)預(yù)置一個強力磁子4，磁子具有惰性材料外涂層(金屬涂層或有機物涂層)，所選用的內(nèi)部磁性材料需要避免高溫消磁。(4)反應(yīng)池周圍放置加熱單元9和保溫單元8。(5)所述反應(yīng)釜內(nèi)非金屬元件全部為耐高溫材質(zhì)：反應(yīng)釜頂采用線接觸的密封形式，依靠接觸面的高精度和光潔度，達(dá)到良好的密封效果。密封圈采用金屬石墨纏繞絲，釜內(nèi)無塑料材質(zhì)導(dǎo)線。(6)由內(nèi)部通至外部的所有管路(溫度傳感器線路除外)在釜外都首先連接冷卻系統(tǒng)，以防高溫物料傷人。冷卻系統(tǒng)一般為間壁式換熱器，視反應(yīng)溫度選用不同型號，通常情況下夾套式換熱器即可滿足要求。或者，可以選用能夠耐受高溫的壓力傳感器和外連接部件。(7)溫傳感器度和壓力傳感器產(chǎn)生模擬信號或數(shù)字信號，送至釜外進(jìn)行信號采集、信號處理和數(shù)據(jù)分析。(8)釜蓋由固定螺栓14咬合達(dá)到密閉效果，上設(shè)置爆破片15。反應(yīng)釜的使用方法為：固體和液體本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種高溫高壓下進(jìn)行絕熱量熱測量的反應(yīng)釜，其特征在于所述反應(yīng)釜內(nèi)置反應(yīng)池，反應(yīng)池上接有進(jìn)氣和抽真空通道、溫度傳感器放置管套、壓力傳感器探頭開口、固體/液體進(jìn)樣口，所述反應(yīng)池內(nèi)置強力磁子，反應(yīng)池周圍設(shè)有加熱單元和保溫單元，通過保溫單元連接線、加熱電源連接線與溫度控制單元相連，反應(yīng)釜內(nèi)通向外部的所有線路在與釜壁相交處均設(shè)有采用線接觸密封形式的密封結(jié)構(gòu)；反應(yīng)釜頂部設(shè)有爆破片、補償氣通道，補償氣通道上設(shè)有壓力傳感器探頭，釜蓋上設(shè)有固定螺栓；反應(yīng)池側(cè)壁、保溫材料外且保溫單元內(nèi)均設(shè)有熱電偶；由釜內(nèi)部通至外部的除溫度傳感器線路以外的所有管路在釜外都首先連接冷卻系統(tǒng)；反應(yīng)釜底部設(shè)有高強磁力攪拌器。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高溫高壓下進(jìn)行絕熱量熱測量的反應(yīng)釜，其特征在于所述反應(yīng)釜內(nèi)置反應(yīng)池，反應(yīng)池上接有進(jìn)氣和抽真空通道、溫度傳感器放置管套、壓力傳感器探頭開口、固體/液體進(jìn)樣口，所述反應(yīng)池內(nèi)置強力磁子，反應(yīng)池周圍設(shè)有加熱單元和保溫單元，通過保溫單元連接線、加熱電源連接線與溫度控制單元相連，反應(yīng)釜內(nèi)通向外部的所有線路在與釜壁相交處均設(shè)有采用線接觸密封形式的密封結(jié)構(gòu)；反應(yīng)釜頂部設(shè)有爆破片、補償氣通道，補償氣...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫冰，王婷，朱紅偉，趙磊，石寧，
申請(專利權(quán))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，
類型：新型
國別省市：山東;37