甲基乙炔氣體安全臨界分壓的測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及不穩(wěn)定的甲基乙炔氣體安全臨界分解壓力的測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中，可燃性氣體通常采用密閉容器或管道來(lái)儲(chǔ)存或輸送。由于受到約束作用，氣體爆炸會(huì)產(chǎn)生較高的壓力和壓力上升速率，以至于造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。而在容器與管道連接的裝置系統(tǒng)中，由于壓力累積效應(yīng)和二次爆炸，容器管道系統(tǒng)氣體爆炸事故的后果更加嚴(yán)重，常常會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。獲取氣體爆炸特性參數(shù)，預(yù)測(cè)氣體爆炸強(qiáng)度，對(duì)于容器管道系統(tǒng)的抑爆、隔爆和熄爆的安全設(shè)計(jì)具有重要的意義。
[0003]丁二烯抽提工藝中，當(dāng)甲基乙炔氣體超過(guò)一定分壓時(shí)，即使在沒(méi)有氧氣參與的條件下也易發(fā)生分解爆炸，第一精餾塔甲基乙炔脫除過(guò)程中需要對(duì)其分解爆炸特性進(jìn)行研宄測(cè)試，以確定甲基乙炔氣體的安全臨界壓力。
[0004]目前氣相燃爆參數(shù)的測(cè)試方法，都是針對(duì)“可燃?xì)怏w+氧化性助燃?xì)怏w”體系或“可燃?xì)怏w+氧化性氣體+惰性氣體”體系進(jìn)行燃爆測(cè)試?，F(xiàn)有測(cè)試方法中，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量和觀察不穩(wěn)定氣體是否發(fā)生分解，這樣就缺乏不穩(wěn)定氣體分解臨界壓力的數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)試甲基乙炔氣體在沒(méi)有氧氣參與的條件下發(fā)生分解爆炸的臨界壓力的方法，采用該測(cè)試方法可以準(zhǔn)確、快速測(cè)定對(duì)甲基乙炔氣體在沒(méi)有氧氣參與的條件下發(fā)生分解爆炸的臨界壓力，其測(cè)試的臨界壓力范圍廣，對(duì)測(cè)試過(guò)程的溫度能夠精確控制，同時(shí)可以考察甲基乙炔氣體在高溫高壓條件下的穩(wěn)定性。
[0006]本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:
[0007]—種采用分解爆炸測(cè)試裝置對(duì)甲基乙炔氣體安全臨界分壓進(jìn)行測(cè)試的方法，所述分解爆炸測(cè)試裝置包括氣體預(yù)熱設(shè)備、爆轟管、壓力檢測(cè)設(shè)備、溫度檢測(cè)設(shè)備、真空泵、攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)控制裝置，所述氣體預(yù)熱設(shè)備和真空泵分別與爆轟管連接，所述溫度檢測(cè)設(shè)備和壓力檢測(cè)設(shè)備位于爆轟管上，所述測(cè)試方法包括如下步驟:
[0008](I)抽真空
[0009]開(kāi)啟真空泵，將爆轟管抽真空備用；
[0010](2)甲基乙炔氣體預(yù)熱
[0011]首先采用氣體預(yù)熱設(shè)備對(duì)待測(cè)試的甲基乙炔氣體預(yù)熱，預(yù)熱至氣體壓力滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)，使甲基乙炔氣體進(jìn)入爆轟管，關(guān)閉閥門(mén)，開(kāi)啟爆轟管加熱系統(tǒng)，對(duì)爆轟管進(jìn)行加熱，當(dāng)爆轟管內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，再次打開(kāi)閥門(mén)，使甲基乙炔氣體進(jìn)入爆轟管，并在爆轟管內(nèi)對(duì)氣體預(yù)熱，使氣體的溫度與爆轟管設(shè)定的溫度一致；
[0012]⑶點(diǎn)火測(cè)試
[0013]采用不同的能量形式對(duì)爆轟管內(nèi)的甲基乙炔氣體點(diǎn)火，通過(guò)攝像機(jī)觀察爆轟管內(nèi)甲基乙炔氣體的火焰?zhèn)鞑デ闆r和計(jì)算機(jī)上的壓力變化，當(dāng)甲基乙炔氣體沒(méi)有發(fā)生分解爆炸時(shí)，爆轟管內(nèi)的溫度、壓力基本無(wú)變化，借助于攝像機(jī)可以觀察到甲基乙炔氣體點(diǎn)火后火焰的傳播和亮度狀態(tài)，甲基乙炔氣體的火焰亮度隨著甲基乙炔氣體分壓的增加而增加；當(dāng)甲基乙炔氣體的火焰亮度達(dá)到一定程度時(shí)，爆轟管上的溫度、壓力會(huì)小幅增加，甲基乙炔氣體即將發(fā)生分解爆炸，此時(shí)應(yīng)緩慢增加甲基乙炔氣體的進(jìn)氣分壓，直至甲基乙炔氣體發(fā)生分解爆炸；當(dāng)甲基乙炔氣體發(fā)生分解爆炸時(shí)，火焰亮度瞬間增強(qiáng)，且溫度可升高到1000°C、壓力增加接近一倍，此分解爆炸時(shí)對(duì)應(yīng)的甲基乙炔氣體分壓就是甲基乙炔氣體的安全臨界分壓。
[0014]優(yōu)選地，所述第一步進(jìn)一步具體為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前首先用氮?dú)鈱?duì)所述爆轟管進(jìn)行置換，然后再用真空泵抽真空備用。
[0015]優(yōu)選地，所述爆轟管內(nèi)的壓力實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)控制裝置上，如果氣體在設(shè)定壓力條件下沒(méi)有發(fā)生分解爆炸則壓力曲線斜率為0，如果氣體發(fā)生了分解爆炸則壓力曲線斜率會(huì)有所變化，記錄曲線拐點(diǎn)壓力，判斷甲基乙炔氣體在不同能量形式下的安全臨界壓力。
[0016]優(yōu)選地，所述氣體預(yù)熱裝置為帶有水浴加熱的鋼瓶。
[0017]優(yōu)選地，所述攝像機(jī)的鏡頭與爆轟管的一端相距5?10cm。
[0018]在上述測(cè)試過(guò)程中，先通過(guò)水浴對(duì)鋼瓶預(yù)熱，使鋼瓶?jī)?nèi)甲基乙炔氣體的壓力增加，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，然后把進(jìn)入爆轟管內(nèi)的甲基乙炔氣體加熱到工況條件下的高溫，研宄高溫工藝條件下甲基乙炔氣體的危險(xiǎn)性，且爆轟管加熱是電加熱，加熱的溫度上限較高；鋼瓶預(yù)熱是通過(guò)水浴完成溫度較溫和。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020](I)本發(fā)明采用攝像機(jī)跟蹤和觀察氣體分解爆炸的狀況，這樣不僅能準(zhǔn)確測(cè)試，而且還能節(jié)省測(cè)試時(shí)間，能快速得到甲基乙炔氣體的臨界分解壓力；
[0021](2)氣體的加熱采用水浴加熱和電加熱兩種加熱方式，對(duì)測(cè)試過(guò)程的溫度能夠精確控制，同時(shí)可以考察壓力敏感性氣體長(zhǎng)時(shí)間處于高溫高壓下的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述甲基乙炔氣體安全臨界分壓測(cè)試裝置的示意圖；
[0023]附圖標(biāo)記如下:1_攝像機(jī)；2_真空表；3_壓力檢測(cè)設(shè)備；4_溫度檢測(cè)設(shè)備；5_點(diǎn)火裝置；6_鋼瓶；7_氣體預(yù)熱裝置；8_真空泵；9_爆轟管。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，本發(fā)明所述壓力敏感性爆炸測(cè)試裝置包括攝像機(jī)、真空表、壓力檢測(cè)設(shè)備、溫度檢測(cè)設(shè)備、點(diǎn)火裝置、鋼瓶、氣體預(yù)熱裝置、真空泵和爆轟管，其中:
[0025]氣體預(yù)熱裝置和爆轟管用于對(duì)壓力敏感性氣體進(jìn)行預(yù)熱，得到高溫高壓工況條件下所需的溫度；
[0026]溫度檢測(cè)設(shè)備和壓力檢測(cè)設(shè)備安裝在爆轟管上，并將所測(cè)得的溫度和壓力反饋到計(jì)算機(jī)控制裝置上；
[0027]爆轟管的加熱系統(tǒng)為電加熱。
[0028]根據(jù)甲基乙炔氣體在丁二烯抽提工藝條件下的溫度、壓力，采用不同的點(diǎn)火能量，研宄丁二烯抽提工藝條件下甲基乙炔氣體在不同點(diǎn)火能量下的安全臨界壓力。具體步驟如下:
[0029]第一步，首先用氮?dú)鈱?duì)爆轟管及其相連接的管線進(jìn)行置換，并將置換的氣體通過(guò)尾氣管線排放到室外。氮?dú)庵脫Q需要三次，置換以后打開(kāi)連接爆轟管的相關(guān)閥門(mén)，開(kāi)啟真空泵對(duì)爆轟管及其相連接的管線進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空表達(dá)到10kPa以上時(shí)，關(guān)閉與爆轟管相連接的閥門(mén)；
[0030]第二步，開(kāi)啟水浴對(duì)鋼瓶?jī)?nèi)的甲基乙炔氣體緩慢預(yù)熱，當(dāng)鋼瓶?jī)?nèi)甲基乙炔氣體的壓力達(dá)到0.5MPa時(shí)，打開(kāi)甲基乙炔氣體與爆轟管相連接的閥門(mén)，使一定量的甲基乙炔氣體進(jìn)入爆轟管；
[0031]第三步，開(kāi)啟爆轟管加熱系統(tǒng)，對(duì)爆轟管進(jìn)行加熱，爆轟管溫度的使用范圍為常溫?80°C。當(dāng)爆轟管達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，打開(kāi)甲基乙炔氣體與爆轟管相連接的閥門(mén)，使一定量的甲基乙炔氣體進(jìn)入爆轟管，并在爆轟管內(nèi)對(duì)氣體預(yù)熱20分鐘，使氣體的溫度與爆轟管設(shè)定的溫度一致；
[0032]第四步，當(dāng)爆轟管內(nèi)的甲基乙炔氣體達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，采用不同的能量形式進(jìn)行點(diǎn)火，并通過(guò)攝像機(jī)觀察爆轟管內(nèi)甲基乙炔氣體的火焰?zhèn)鞑デ闆r和計(jì)算機(jī)上的壓力變化。當(dāng)甲基乙炔氣體沒(méi)有發(fā)生分解爆炸時(shí)，爆轟管內(nèi)的溫度、壓力基本無(wú)變化，借助于攝像機(jī)可以觀察到甲基乙炔氣體點(diǎn)火后火焰的傳播和亮度狀態(tài)，甲基乙炔氣體的火焰亮度隨著氣體分壓的增加而增加；當(dāng)甲基乙炔氣體的火焰亮度達(dá)到一定程度時(shí)，爆轟管上的溫度、壓力會(huì)小幅增加，甲基乙炔氣體即將發(fā)生分解爆炸，此時(shí)應(yīng)緩慢增加氣體的進(jìn)氣分壓，直至氣體發(fā)生分解爆炸；當(dāng)甲基乙炔氣體發(fā)生分解爆炸時(shí)，火焰亮度瞬間增強(qiáng)，且溫度可升高到1000°C、壓力增加接近I倍，此分解爆炸時(shí)對(duì)應(yīng)的氣體分壓就是甲基乙炔氣體的安全臨界分壓。
[0033]第五步，打開(kāi)爆轟管尾氣閥門(mén)，將分解爆炸后的尾氣排放，并繼續(xù)使用氮?dú)庵脫Q爆轟管三次，置換后對(duì)爆轟管抽真空，使真空度滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，為下一次實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備，直至得到不同點(diǎn)火能量下的甲基乙炔安全臨界壓力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用分解爆炸測(cè)試裝置對(duì)甲基乙炔氣體安全臨界分壓進(jìn)行測(cè)試的方法，所述分解爆炸測(cè)試裝置包括氣體預(yù)熱設(shè)備、爆轟管、壓力檢測(cè)設(shè)備、溫度檢測(cè)設(shè)備、真空泵、攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)控制裝置，所述氣體預(yù)熱設(shè)備和真空泵分別與爆轟管連接，所述溫度檢測(cè)設(shè)備和壓力檢測(cè)設(shè)備位于爆轟管上，其特征在于，所述測(cè)試方法包括如下步驟: (1)抽真空 開(kāi)啟真空泵，將爆轟管抽真空備用； (2)甲基乙炔氣體預(yù)熱 首先采用氣體預(yù)熱設(shè)備對(duì)待測(cè)試的甲基乙炔氣體預(yù)熱，預(yù)熱至氣體壓力滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)，使甲基乙炔氣體進(jìn)入爆轟管，關(guān)閉閥門(mén)，開(kāi)啟爆轟管加熱系統(tǒng)，對(duì)爆轟管進(jìn)行加熱，當(dāng)爆轟管內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，再次打開(kāi)閥門(mén)，使甲基乙炔氣體進(jìn)入爆轟管，并在爆轟管內(nèi)對(duì)氣體預(yù)熱，使氣體的溫度與爆轟管設(shè)定的溫度一致； (3)點(diǎn)火測(cè)試 采用不同的能量形式對(duì)爆轟管內(nèi)的甲基乙炔氣體點(diǎn)火，通過(guò)攝像機(jī)觀察爆轟管內(nèi)甲基乙炔氣體的火焰?zhèn)鞑デ闆r和計(jì)算機(jī)上的壓力變化，當(dāng)甲基乙炔氣體沒(méi)有發(fā)生分解爆炸時(shí)，爆轟管內(nèi)的溫度、壓力基本無(wú)變化，借助于攝像機(jī)可以觀察到甲基乙炔氣體點(diǎn)火后火焰的傳播和亮度狀態(tài)，甲基乙炔氣體的火焰亮度隨著甲基乙炔氣體分壓的增加而增加；當(dāng)甲基乙炔氣體的火焰亮度達(dá)到一定程度時(shí)，爆轟管上的溫度、壓力會(huì)小幅增加，甲基乙炔氣體即將發(fā)生分解爆炸，此時(shí)應(yīng)緩慢增加甲基乙炔氣體的進(jìn)氣分壓，直至甲基乙炔氣體發(fā)生分解爆炸，此分解爆炸時(shí)對(duì)應(yīng)的甲基乙炔氣體分壓就是甲基乙炔氣體的安全臨界分壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用分解爆炸測(cè)試裝置對(duì)甲基乙炔氣體安全臨界分壓進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，所述第一步進(jìn)一步具體為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前首先用氮?dú)鈱?duì)所述爆轟管進(jìn)行置換，然后再用真空泵抽真空備用。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用分解爆炸測(cè)試裝置對(duì)甲基乙炔氣體安全臨界分壓進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，所述爆轟管內(nèi)的壓力實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)控制裝置上，如果氣體在設(shè)定壓力條件下沒(méi)有發(fā)生分解爆炸則壓力曲線斜率為O，如果氣體發(fā)生了分解爆炸則壓力曲線斜率會(huì)有所變化，記錄曲線拐點(diǎn)壓力，判斷甲基乙炔氣體在不同能量形式下的安全臨界壓力。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用分解爆炸測(cè)試裝置對(duì)甲基乙炔氣體安全臨界分壓進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，所述氣體預(yù)熱設(shè)備為帶有水浴加熱的鋼瓶。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用分解爆炸測(cè)試裝置對(duì)甲基乙炔氣體安全臨界分壓進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于，所述攝像機(jī)的鏡頭與爆轟管的一端相距5?10cm。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種采用分解爆炸測(cè)試裝置對(duì)甲基乙炔氣體的安全臨界分壓進(jìn)行測(cè)試的方法，所述測(cè)試方法包括如下步驟：(1)抽真空；(2)甲基乙炔氣體預(yù)熱；(3)點(diǎn)火測(cè)試。本發(fā)明所述測(cè)試方法可以準(zhǔn)確、快速地測(cè)定甲基乙炔氣體在沒(méi)有氧氣參與的條件下發(fā)生分解爆炸的臨界壓力，其測(cè)試的臨界壓力范圍廣，對(duì)測(cè)試過(guò)程的溫度能夠精確控制，同時(shí)可以考察甲基乙炔氣體在高溫高壓條件下的穩(wěn)定性。
【IPC分類(lèi)】G01N33/22
【公開(kāi)號(hào)】CN104931672
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510279242
【發(fā)明人】張鐵, 趙磊, 姜杰, 文松
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日