專利名稱：評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置。
背景技術(shù)：
為了滿足生產(chǎn)、儲存和運輸化工物料的要求，工藝裝置或管道均應(yīng)具備一定的承壓能力。通常，承壓的工藝裝置或管道的承壓能力在設(shè)計時就已經(jīng)給定，一旦流體的實際壓力超過設(shè)備的承壓能力，承壓設(shè)備或管道就會出現(xiàn)形變甚至發(fā)生爆炸或破裂。安全泄放裝置作為防止設(shè)備發(fā)生超壓破壞的有效措施之一，一直是進(jìn)行化工裝置安全設(shè)計所關(guān)注的重點。爆破片是目前石油化工領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的安全泄放裝置之一。目前國內(nèi)外對于爆破片泄放能力、最小泄放面積的設(shè)計基本采用理論模型公式計算的方法完成，計算結(jié)果的有效性未經(jīng)過實驗驗證，其安全可靠性得不到保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其通過在反應(yīng)釜上不同泄放位置設(shè)置具有一定數(shù)量、不同泄放孔徑的爆破片，根據(jù)實際需要，組合多種不同泄放面積的反應(yīng)體系，從而對通過理論模擬公式計算得到的爆破片的泄放能力、最小泄放面積進(jìn)行實驗驗證評估。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器的反應(yīng)釜，在所述反應(yīng)釜的頂部安裝2個以上的爆破片，所述2個以上的爆破片可實現(xiàn)對不同起跳壓力、不同泄放面積反應(yīng)體系的爆破片的安全性進(jìn)行驗證。其中，每個所述爆破片上均具有泄放孔，所述爆破片的個數(shù)進(jìn)一步優(yōu)選為4個，4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為18 22mm，23 27mm，38 42mm，63 67mm。其中，在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量。其中，在所述反應(yīng)釜的氣相空間位置設(shè)置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求。其中，在所述反應(yīng)釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應(yīng)釜中的壓力和溫度。其中，在所述反應(yīng)釜的側(cè)面安裝有在線紅外監(jiān)測儀，實現(xiàn)液相反應(yīng)物的濃度變化監(jiān)測。其中，在所述反應(yīng)釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監(jiān)測儀。本發(fā)明還提供了一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器的反應(yīng)釜，在所述反應(yīng)釜的頂部安裝4個爆破片，每個所述爆破片上均具有一個泄放孔，所述4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為20mm，25mm，40mm，65mm ；
在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量；在所述反應(yīng)釜的氣相空間位置設(shè)置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求；在所述反應(yīng)釜的頂部和底部分別設(shè)置一個取樣口，分別用于取反應(yīng)的液相產(chǎn)物及氣相產(chǎn)物，以便進(jìn)行成分分析；在反應(yīng)釜的頂部設(shè)置氣體原料及液體原料進(jìn)料口 ；在所述反應(yīng)釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應(yīng)釜中的壓力和溫度；在所述反應(yīng)釜的側(cè)面安裝有在線紅外監(jiān)測儀，實現(xiàn)液相反應(yīng)物的濃度變化監(jiān)測；在所述反應(yīng)釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監(jiān)測儀；所述4個爆破片可實現(xiàn)對不同起跳壓力、不同泄放面積反應(yīng)體系的爆破片的安全性進(jìn)行驗證。本發(fā)明還提供了采用上述的模擬實驗裝置評估化工裝置爆破片安全可靠性的方法，其包括第一步，建立理想模型，通過公式計算得到工藝裝置爆破片泄放面積的理論值；第二步，根據(jù)理論值，選擇合適的爆破片泄放孔組合；第三步，模擬工藝條件，使反應(yīng)體系超壓，判斷爆破片的泄放面積是否滿足安全運行要求。本發(fā)明還提供了上述模擬實驗裝置在石油化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用。本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于本發(fā)明提供的模擬實驗裝置通過在反應(yīng)釜上不同泄放位置設(shè)置具有一定數(shù)量、不同泄放孔徑的爆破片，根據(jù)實際需要，組合多種不同泄放面積的反應(yīng)體系，從而對通過理論模擬公式計算得到的爆破片的泄放能力、最小泄放面積進(jìn)行實驗驗證評估。


圖I為本發(fā)明爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置的主視圖；圖2為本發(fā)明爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置的俯視圖。附圖標(biāo)記5_反應(yīng)釜；6_攪拌器；c-第一安全閥；d-第二安全閥；f2-第三安全閥；g_第四安全閥氣體取樣口 ；h_液體取樣口 ；a_氣體原料進(jìn)口 ；b_液體原料進(jìn)口 ;e_動壓傳感器e ;f\-溫度測量計；vl-第一點火電極、v2_第二點火電極；1_在線氧含量監(jiān)測儀；j-在線紅外監(jiān)測儀；ml-第一流量計、m2-第二流量計、m3-第三流量計、m4_第四流量計。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器的反應(yīng)釜，在所述反應(yīng)釜的頂部安裝2個以上的爆破片，每個所述爆破片上具有泄放孔，所述2個以上的爆破片可實現(xiàn)對不同起跳壓力、不同泄放面積反應(yīng)體系的爆破片的安全性進(jìn)行驗證。所述爆破片的個數(shù)進(jìn)一步優(yōu)選為4個，4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為18 22_，23 27mm，38 42mm，63 67mm，4個爆破片上的泄放孔的孔徑最優(yōu)選為20mm，25mm,
440mm，65mm。在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量。所述泄放物就是反應(yīng)失控以后由于壓力升高，在爆破片起跳以后所排放出的氣體、或者液體物料。所述反應(yīng)釜的上的攪拌器的攪拌速率為350轉(zhuǎn)/分 450轉(zhuǎn)/分，優(yōu)選為400轉(zhuǎn)/分。所述反應(yīng)釜的設(shè)計溫度優(yōu)選為280°C ^320°C，進(jìn)一步優(yōu)選為300°C，設(shè)計壓力優(yōu)選為3. 4MPa 3. 8MPa，進(jìn)一步優(yōu)選為3. 6MPa。所述反應(yīng)釜的容積優(yōu)選為O. 8nTl. 2m3，進(jìn)一步優(yōu)選為lm3。所述反應(yīng)釜采用夾套油浴加熱，以水為介質(zhì)滿足加熱速率I. 30C /mirTl. 7°C /min,進(jìn)一步優(yōu)選為I. 5°C /min。在所述反應(yīng)釜的氣相空間位置設(shè)置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求。在所述反應(yīng)釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應(yīng)釜中的壓力和溫度。在所述反應(yīng)釜的側(cè)面安裝有在線紅外監(jiān)測儀，實現(xiàn)液相反應(yīng)物的濃度變化監(jiān)測。在所述反應(yīng)釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監(jiān)測儀。在所述反應(yīng)釜的頂部和底部分別設(shè)置一個取樣口，分別用于取反應(yīng)的液相產(chǎn)物及氣相產(chǎn)物，以便進(jìn)行成分分析。在反應(yīng)釜的頂部設(shè)置氣體原料及液體原料進(jìn)料口。本發(fā)明還提供了一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器的反應(yīng)釜，在所述反應(yīng)釜的頂部安裝4個爆破片，每個所述爆破片上具有泄放孔；所述4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為20mm, 25mm, 40mm, 65mm ；在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量；在所述反應(yīng)釜的氣相空間位置設(shè)置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求；在所述反應(yīng)釜的頂部和底部分別設(shè)置一個取樣口，分別用于取反應(yīng)的液相產(chǎn)物及氣相產(chǎn)物，以便進(jìn)行成分分析；在反應(yīng)釜的頂部設(shè)置氣體原料及液體原料進(jìn)料口 ；在所述反應(yīng)釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應(yīng)釜中的壓力和溫度；在所述反應(yīng)釜的側(cè)面安裝有在線紅外監(jiān)測儀，實現(xiàn)液相反應(yīng)物的濃度變化監(jiān)測；在所述反應(yīng)釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監(jiān)測儀；所述4個爆破片可實現(xiàn)對不同起跳壓力、不同泄放面積反應(yīng)體系的爆破片的安全性進(jìn)行驗證。本發(fā)明還提供了采用上述的模擬實驗裝置評估化工裝置爆破片安全可靠性的方法，其包括第一步，建立理想模型，通過公式A=W/G計算得到工藝裝置爆破片泄放面積的理
5論值，其中A表示最小泄放面積，W表示安全泄放量，G表示泄放能力；第二步，根據(jù)理論值，選擇合適的爆破片泄放孔組合；第三步，模擬工藝條件，使反應(yīng)體系超壓，判斷爆破片的泄放面積是否滿足安全運行要求。以下將結(jié)合附圖和實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。如圖I和圖2所示，本發(fā)明提供的用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器6的反應(yīng)釜5，在所述反應(yīng)釜5的頂部安裝4個爆破片，每個所述爆破片上具有泄放孔；第一爆破片c上的泄放孔的孔徑為20mm，第二爆破片d上的泄放孔的孔徑為25mm，第三爆破片f2上的泄放孔的孔徑為40mm，第四爆破片g上的泄放孔的孔徑為65mm ;在每個泄放孔上安裝有流量計，分別為第一流量計ml、第二流量計m2、第三流量計m3和第四流量計m4，測量泄放物的瞬時及累計流量；在所述反應(yīng)釜5的氣相空間位置設(shè)置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求，所述自動點火裝置由第一電極Vl和第二電極v2構(gòu)成；在所述反應(yīng)釜5的頂部設(shè)置一個氣體取樣口 y，底部分別設(shè)置一個液體取樣口 h，分別用于取反應(yīng)的液相產(chǎn)物及氣相產(chǎn)物，以便進(jìn)行成分分析；在反應(yīng)釜5的頂部設(shè)置氣體原料a及液體原料進(jìn)口 b ;在所述反應(yīng)釜5的頂部還安裝有動壓傳感器e和溫度測量計
，用于測量所述反應(yīng)釜中的壓力和溫度；在所述反應(yīng)釜的側(cè)面安裝有在線紅外監(jiān)測儀j，實現(xiàn)液相反應(yīng)物的濃度變化監(jiān)測；在所述反應(yīng)釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監(jiān)測儀I ;所述4個爆破片可實現(xiàn)對不同起跳壓力、不同泄放面積反應(yīng)體系的爆破片的安全性進(jìn)行驗證。實施例I采用圖I所示的裝置針對己內(nèi)酰胺工藝中氨肟化裝置的物理超壓安全泄放裝置，進(jìn)行安全可靠性評估。我們選取反應(yīng)產(chǎn)物中間罐的安全裝置(爆破片)進(jìn)行評估，涉及物料物料叔丁醇、環(huán)己酮肟、環(huán)己酮、水、氨。工藝參數(shù)操作溫度80°C ;操作壓力0.O3MPa (g)設(shè)計溫度120°C;氣泄放設(shè)計參數(shù)如下進(jìn)料口250mm;溫度83°C;密度856.35kg/m3質(zhì)量流率87168.36kg/h ；動力粘度0.35mpa. S。氣相出口150mm;密度1.65kg/m3 ；質(zhì)量流率1382.35kg/h ;
動力粘度0. Olmpa. S。
液相出料口 200mm ；
密度863. 46kg/m3;
質(zhì)量流率:85786. 01kg/h ；
動力粘度0. 38mpa. S。
針對液位控制器失效、出料泵故障等易導(dǎo)致漫灌的危險場景，計算安全泄放面積過程如下
蒸氣泄放
安全泄放量通過下式計算
Ws=2. 83X10_3 · P · V · d=1383. 69kg/h
其中，
P為密度，kg/m3;
V為流速，m/s ；
d為進(jìn)料管內(nèi)徑，mm ；
安全泄放面積為
權(quán)利要求
1.一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其特征在于，包括帶有攪拌器的反應(yīng)釜，在所述反應(yīng)釜的頂部安裝2個以上的爆破片，所述2個以上的爆破片可實現(xiàn)對不同起跳壓力、不同泄放面積反應(yīng)體系的爆破片的安全性進(jìn)行驗證。
2.如權(quán)利要求I所述的模擬實驗裝置，其特征在于每個所述爆破片上均具有泄放孔，所述爆破片的個數(shù)進(jìn)一步優(yōu)選為4個，4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為If 22mm，23 27mm，38 42mm，63 67mm。
3.如權(quán)利要求I或2所述的模擬實驗裝置，其特征在于在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量。
4.如權(quán)利要求I至3所述的模擬實驗裝置，其特征在于在所述反應(yīng)釜的氣相空間位置設(shè)置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求。
5.如權(quán)利要求I至4所述的模擬實驗裝置，其特征在于在所述反應(yīng)釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應(yīng)釜中的壓力和溫度。
6.如權(quán)利要求I至5所述的模擬實驗裝置，其特征在于在所述反應(yīng)釜的側(cè)面安裝有在線紅外監(jiān)測儀，實現(xiàn)液相反應(yīng)物的濃度變化監(jiān)測。
7.如權(quán)利要求I至6所述的模擬實驗裝置，其特征在于在所述反應(yīng)釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監(jiān)測儀。
8.一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其特征在于，包括帶有攪拌器的反應(yīng)釜，在所述反應(yīng)釜的頂部安裝4個爆破片，每個所述爆破片上均具有一個泄放孔，所述4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為20mm，25mm，40mm，65mm ；在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量；在所述反應(yīng)釜的氣相空間位置設(shè)置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求；在所述反應(yīng)釜的頂部和底部分別設(shè)置一個取樣口，分別用于取反應(yīng)的液相產(chǎn)物及氣相產(chǎn)物，以便進(jìn)行成分分析；在反應(yīng)釜的頂部設(shè)置氣體原料及液體原料進(jìn)料口；在所述反應(yīng)釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應(yīng)釜中的壓力和溫度；在所述反應(yīng)釜的側(cè)面安裝有在線紅外監(jiān)測儀，實現(xiàn)液相反應(yīng)物的濃度變化監(jiān)測；在所述反應(yīng)釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監(jiān)測儀；所述4個爆破片可實現(xiàn)對不同起跳壓力、不同泄放面積反應(yīng)體系的爆破片的安全性進(jìn)行驗證。
9.采用權(quán)利要求I至8所述的模擬實驗裝置評估化工裝置爆破片安全可靠性的方法，其包括第一步，建立理想模型，通過公式計算得到工藝裝置爆破片泄放面積的理論值；第二步，根據(jù)理論值，選擇合適的爆破片泄放孔組合；第三步，模擬工藝條件，使反應(yīng)體系超壓，判斷爆破片的泄放面積是否滿足安全運行要求。
10.權(quán)利要求I至8所述模擬實驗裝置在石油化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器的反應(yīng)釜，在所述反應(yīng)釜的頂部安裝2個以上的爆破片，所述2個以上的爆破片可實現(xiàn)對不同起跳壓力、不同泄放面積反應(yīng)體系的爆破片的安全性進(jìn)行驗證。本發(fā)明提供的模擬實驗裝置通過在反應(yīng)釜上不同泄放位置設(shè)置具有一定數(shù)量、不同泄放孔徑的爆破片，根據(jù)實際需要，組合多種不同泄放面積的反應(yīng)體系，從而對通過理論模擬公式計算得到的爆破片的泄放能力、最小泄放面積進(jìn)行實驗驗證評估。
文檔編號G01M13/00GK102937516SQ201210421118
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者姜杰, 趙磊, 謝傳欣, 石寧, 孟庭宇 申請人: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