CN104931530A - 易分解气体安全临界分压的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用分解爆炸测试装置对易分解气体的安全临界分压进行测试的方法，所述测试方法包括如下步骤：(1)抽真空；(2)易分解气体预热；(3)点火测试。本发明所述测试方法可以准确、快速地测定易分解气体在没有氧气参与的条件下发生分解爆炸的临界压力，其测试的临界压力范围广，对测试过程的温度能够精确控制，同时可以考察易分解气体在高温高压条件下的稳定性。

Description

易分解气体安全临界分压的测试方法

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，具体地说，涉及不稳定易分解气体安全临界压力的测试方法。

背景技术

在石油化工产品的生产和运输过程中，可燃性气体通常采用密闭容器或管道来储存或输送。由于受到约束作用，气体爆炸会产生较高的压力和压力上升速率，以至于造成人员伤亡和财产损失。而在容器与管道连接的装置系统中，由于压力累积效应和二次爆炸，容器管道系统气体爆炸事故的后果更加严重，常常会导致灾难性的后果。获取气体爆炸特性参数，预测气体爆炸强度，对于容器管道系统的抑爆、隔爆和熄爆的安全设计具有重要的意义。

由于乙炔、丁炔、乙烯基乙炔、亚硝酸甲酯等易分解气体来说，在压力超过一定值后，即使在没有氧气参与的条件下也易发生分解爆炸，工况生产运输过程中需要对其分解爆炸特性进行研究测试，以确定上述气体的分解压力。

目前气相燃爆参数的测试方法，都是针对“可燃气体+氧化性助燃气体”体系或“可燃气体+氧化性气体+惰性气体”体系进行燃爆测试。现有测试方法中，无法准确测量和观察不稳定气体是否发生分解，这样就缺乏不稳定气体分解临界压力的数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测试易分解气体在没有氧气参与的条件下发生分解爆炸的临界压力的方法，采用该测试方法可以准确、快速测定对易分解气体在没有氧气参与的条件下发生分解爆炸的临界压力，其测试的临界压力范围广，对测试过程的温度能够精确控制，同时可以考察易分解气体在高温高压条件下的稳定性。

本发明所提供的技术方案为：

一种采用分解爆炸测试装置对易分解气体安全临界分压进行测试的方法，所述分解爆炸测试装置包括气体预热设备、爆轰管、压力检测设备、温度检测设备、真空泵、摄像机和计算机控制装置，所述气体预热设备和真空泵分别与爆轰管连接，所述温度检测设备和压力检测设备位于爆轰管上，所述测试方法包括如下步骤：

(1)抽真空

开启真空泵，将爆轰管抽真空备用；

(2)易分解气体预热

首先采用气体预热设备对待测试的易分解气体预热，预热至气体压力满足实验要求时，打开阀门，使易分解气体进入爆轰管，关闭阀门，开启爆轰管加热系统，对爆轰管进行加热，当爆轰管内温度达到设定温度时，再次打开阀门，使易分解气体进入爆轰管，并在爆轰管内对气体预热，使气体的温度与爆轰管设定的温度一致；

(3)点火测试

将待测试的易分解气体导入爆轰管内，采用不同的能量形式进行点火，通过摄像机观察爆轰管内待测气体的火焰亮度和计算机所示的压力变化情况，当易分解气体的火焰亮度变大，且计算机所示爆轰管内的压力出现小幅增加时，表明易分解气体即将发生分解爆炸，此时应缓慢增加易分解气体的进气分压，直至易分解气体的火焰亮度瞬间增强，且温度、压力大幅增加，此分解爆炸时对应的易分解气体分压就是易分解气体的安全临界分压。

优选地，所述第一步进一步具体为实验开始前首先用氮气对所述爆轰管进行置换，然后再用真空泵抽真空备用。

优选地，所述爆轰管内的压力实时显示在计算机控制装置上，如果气体在设定压力条件下没有发生分解爆炸则压力曲线斜率为0，如果气体发生了分解爆炸则压力曲线斜率会有所变化，记录曲线拐点压力，判断易分解气体在不同能量形式下的安全临界压力。

优选地，所述气体预热装置为带有水浴加热的钢瓶。

优选地，所述摄像机的镜头与爆轰管的一端相距5～10cm。

在上述测试过程中，先通过水浴对钢瓶预热，使钢瓶内易分解气体的压力增加，满足实验要求，然后把进入爆轰管内的易分解气体加热到工况条件下的高温，研究高温工艺条件下易分解气体的危险性，且爆轰管加热是电加热，加热的温度上限较高；钢瓶预热是通过水浴完成温度较温和。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用摄像机跟踪和观察气体分解爆炸的状况，这样不仅能准确测试，而且还能节省测试时间，能快速得到易分解气体的临界分解压力；

(2)气体的加热采用水浴加热和电加热两种加热方式，对测试过程的温度能够精确控制，同时可以考察压力敏感性气体长时间处于高温高压下的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述压力敏感性爆炸测试装置的结构图；

附图标记如下：1-摄像机；2-真空表；3-压力检测设备；4-温度检测设备；5-点火装置；6-钢瓶；7-气体预热装置；8-真空泵；9-爆轰管。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述压力敏感性爆炸测试装置包括摄像机、真空表、压力检测设备、温度检测设备、点火装置、钢瓶、气体预热装置、真空泵和爆轰管，其中：

气体预热装置和爆轰管用于对压力敏感性气体进行预热，得到高温高压工况条件下所需的温度；

温度检测设备和压力检测设备安装在爆轰管上，并将所测得的温度和压力反馈到计算机控制装置上；

爆轰管的加热系统为电加热。

采用上述装置测定乙炔气体的临界分解压力，具体步骤如下：

第一步，首先用氮气对爆轰管及其相连接的管线进行置换，并将置换的气体通过尾气管线排放到室外。氮气置换需要三次，置换以后打开连接爆轰管的相关阀门，开启真空泵对爆轰管及其相连接的管线进行抽真空，当真空表达到100kPa以上时，关闭与爆轰管相连接的阀门；

第二步，开启水浴对钢瓶内的乙炔气体缓慢预热，当钢瓶内乙炔气体的压力满足实验要求时，打开易分解气体与爆轰管相连接的阀门，使一定量的乙炔气体进入爆轰管；

第三步，开启爆轰管加热系统，对爆轰管进行加热，爆轰管温度的使用范围为常温～240℃。当爆轰管达到设定温度时，打开乙炔气体与爆轰管相连接的阀门，使一定量的易分解气体进入爆轰管，并在爆轰管内对气体预热20分钟，使气体的温度与爆轰管设定的温度一致；

第四步，当爆轰管内的气体达到设定温度时，采用不同的能量形式进行点火，并通过摄像机观察爆轰管内乙炔气体的火焰传播情况和计算机上的压力变化。当乙炔气体没有发生分解爆炸时，爆轰管内的温度、压力基本无变化，借助于摄像机可以观察到乙炔气体点火后火焰的传播和亮度状态，火焰亮度随着乙炔气体分压的增加而增加；当乙炔气体的火焰亮度达到一定程度时，爆轰管上的温度、压力会小幅增加，表明乙炔气体即将发生分解爆炸，此时应缓慢增加乙炔气体的进气分压，直至乙炔气体发生分解爆炸；当乙炔气体发生分解爆炸时，火焰亮度瞬间增强，且温度、压力大幅增加，此分解爆炸时对应的乙炔气体分压就是易分解气体的安全临界分压。工艺操作时，为避免乙炔气体的分解爆炸，应严格控制乙炔气体的分压低于其安全临界分压；

第五步，打开爆轰管尾气阀门，将分解爆炸后的尾气排放，并继续使用氮气置换爆轰管三次，置换后对爆轰管抽真空，使真空度满足实验要求，为下一次实验做好准备。

Claims (5)

1.一种采用分解爆炸测试装置对易分解气体安全临界分压进行测试的方法，所述分解爆炸测试装置包括气体预热设备、爆轰管、压力检测设备、温度检测设备、真空泵、摄像机和计算机控制装置，所述气体预热设备和真空泵分别与爆轰管连接，所述温度检测设备和压力检测设备位于爆轰管上，其特征在于，所述测试方法包括如下步骤：

(1)抽真空

开启真空泵，将爆轰管抽真空备用；

(2)易分解气体预热

首先采用气体预热设备对待测试的易分解气体预热，预热至气体压力满足实验要求时，打开阀门，使易分解气体进入爆轰管，关闭阀门，开启爆轰管加热系统，对爆轰管进行加热，当爆轰管内温度达到设定温度时，再次打开阀门，使易分解气体进入爆轰管，并在爆轰管内对气体预热，使气体的温度与爆轰管设定的温度一致；

(3)点火测试

采用不同的能量形式对爆轰管内的易分解气体点火，通过摄像机观察爆轰管内待测气体的火焰亮度和计算机所示的压力变化情况，当易分解气体的火焰亮度变大，且计算机所示爆轰管内的压力出现小幅增加时，表明易分解气体即将发生分解爆炸，此时应缓慢增加易分解气体的进气分压，直至易分解气体的火焰亮度瞬间增强，且温度、压力大幅增加，此分解爆炸时对应的分压就是易分解气体的安全临界分压。

2.根据权利要求1所述的一种采用分解爆炸测试装置对易分解气体安全临界分压进行测试的方法，其特征在于，所述第一步进一步具体为实验开始前首先用氮气对所述爆轰管进行置换，然后再用真空泵抽真空备用。

3.根据权利要求1所述的一种采用分解爆炸测试装置对易分解气体安全临界分压进行测试的方法，其特征在于，所述爆轰管内的压力实时显示在计算机控制装置上，如果气体在设定压力条件下没有发生分解爆炸则压力曲线斜率为0，如果气体发生了分解爆炸则压力曲线斜率会有所变化，记录曲线拐点压力，判断易分解气体在不同能量形式下的安全临界压力。

4.根据权利要求1所述的一种采用分解爆炸测试装置对易分解气体安全临界分压进行测试的方法，其特征在于，所述气体预热设备为带有水浴加热的钢瓶。

5.根据权利要求1所述的一种采用分解爆炸测试装置对易分解气体安全临界分压进行测试的方法，其特征在于，所述摄像机的镜头与爆轰管的一端相距5～10cm。