CN105214563B - 一种快速降低失控反应体系温度和压力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速降低失控反应体系温度和压力的方法，其所采用的装置包括反应罐、储罐一和储罐二，在反应罐和储罐一上设置有各自的进口和出口，将反应罐的出口二与储罐一的进口一通过第一管道连接，储罐二的出口一与反应罐的进口二通过第二管道连接，并且该第二管道伸入至反应罐内，在反应罐的中部呈盘管状，之后从反应罐的顶部伸出连接至储罐二上；安装搅拌装置并开启反应。随着反应的进行，反应体系的温度和压力升高，当其升高达到安全阀门的最大值时，安全阀门打开，此时，高温气体通过第一管道进入储罐一内，储罐一内的冷却液体从其出口一排出，经过第二管道的前部段进入反应罐内，依次经中部段、尾部段达到对反应体系降温的作用。

Description

一种快速降低失控反应体系温度和压力的方法

技术领域

本发明涉及研究反应失控条件下快速降低反应体系温度和压力的主动防控措施技术领域，具体涉及一种快速降低失控反应体系温度和压力的方法。

背景技术

反应失控危险性广泛存在于石油、化工、制药等领域的一些危险工艺(例如氧化、过氧化、聚合、硝化、磺化、氯化等)的生产过程中。反应体系一旦因意外发生反应失控，反应速率会温度呈指数增长，反应速率增大的同时，压力亦随之升高。而反应放热会使温度继续升高，进一步加快反应速率，如此恶性循环，如果不采取有效的措施降低失控反应体系的温度和压力，并将引发严重的后果。

根据文献检索结果，防止反应失控造成超压破坏的最有效的安全措施就是在承压设备上安装安全泄放装置，当承压设备内的压力超过安全泄放装置的设定压力时，安全泄放装置就会及时将设备内的压力泄放至安全范围内，防止承压设备发生超压破坏。目前石油化工领域应用最广泛的安全泄放装置主要有安全阀和爆破片，这两种安全泄放装置都属于压力敏感型泄放装置，安全阀可重复使用，能够保证连续生产；而爆破片为一次性泄放装置，不能重复使用。

虽然安全泄放装置能够有效保护承压设备，但不管是安全阀，还是爆破片启动，都是失控反应过程中的被动防护措施，承压设备一旦因事故联锁系统开启了安全泄放装置，设备内的物料就会从安全泄放装置中释放出来，造成正常生产过程的中断。生产中断后，需要立刻采取泄放措施降低设备内的温度和压力，如果泄放措施条件控制得当，反应体系可随温度和压力的降低回归至正常反应阶段，不造成物料损失；但如果泄放措施条件控制不当，则会引发剧烈的泄放过程，造成物料损失。因此，如何在安全泄放装置启动之前采取一定的主动防护措施降低反应体系的温度和压力，防止物料的损失，对石油化工等领域的生产企业和社会安定都具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可快速降低失控反应体系温度和压力的方法，该方法不需借助外力的作用，即可快速对失控体系内的温度和压力进行控制，并且不会造成物料的损失，实现安全生产。

其技术解决方案包括：

一种快速降低失控反应体系温度和压力的方法，依次包括以下步骤：

a、准备并安装反应装置，所采用的装置包括反应罐、储罐一和储罐二，所述反应罐用于盛放反应物料，所述储罐一内盛放有冷却溶剂，所述储罐一的顶部和底部分别设置有进口一和出口一，所述反应罐的顶部设置有进口二和出口二，所述出口一通过第一管道与进口一连接，所述第一管道上设置有安全阀门，所述出口二处连接有第二管道，所述第二管道包括前部段、中部段和尾部段，所述出口二与进口二通过前部段连接并伸入至反应罐内，所述前部段上设置有出口阀门，所述中部段靠近搅拌桨处，在搅拌桨上方呈盘管状，所述尾部段从反应罐内伸出并经出口二连接至储罐二的入口端；

b、安装搅拌装置，向反应罐内加入物料，在反应罐的上方安装电机，所述电机下方连接有搅拌轴，所述搅拌轴伸入反应釜内物料液面以下，在所述搅拌轴的末端连接有搅拌浆；

c、开启搅拌装置开始反应，随着反应的进行，反应体系的温度和压力升高，当其升高达到安全阀门的最大值时，安全阀门打开，此时，高温气体通过第一管道进入储罐一内，储罐一内的冷却液体从其出口一排出，经过第二管道的前部段进入反应罐内；

d、冷却液体从前部段接着进入中部段，中部段呈盘管状，可延长冷却液体在中部段的停留时间，并达到快速降温的目的，冷却液从中部段接着进入尾部段，尾部段从反应罐的出口处伸出进入储罐二内；

e、当反应体系温度和压力降低至安全阀门气动压力以下值时，安全阀门关闭，当反应体系温度和压力降低至正常范围值内时，关闭出口阀门；

f、进入储罐二内的原料溶剂和泄放出的原料物料混合物经分离处理后，原料物料重新进入原料系统，原料溶剂加入储罐一中重复使用。

作为本发明的一个优选方案，所述反应罐的外壁包覆有夹套，所述夹套上设置有供水流通过的进水管，用于对反应罐降温。

本发明所带来的有益技术效果是：

本发明提出了一种快速降低失控反应体系温度和压力的方法，其所采用的装置将反应罐与带有冷却溶剂的储罐一连接，当反应罐内的反应物料失控，即应体系温度和压力升高达到第一管道上的安全阀门打开，此时，储罐一内的冷却或低温溶剂对反应罐内的物料进行降温，压力可随之降低，在第二管道的中部设置为盘管状，可加大冷却溶剂与物料的接触面积，起到快速冷却的作用；当反应体系压力降低至安全阀门启动压力以下时，安全阀门关闭，待反应体系温度和压力恢复至正常工艺条件时，关闭出口阀门；进入储罐二的原料溶剂和泄放出的原料物料混合物经分离处理后，原料物料重新进入原料系统，原料溶剂加入储罐一中重复利用。

本发明方法是反应失控条件下快速降低反应体系温度和压力的必要主动安全泄放防控方法，从事石油、化工、制药等领域危险工艺的生产企业对本方法具有较高的需求，本发明方法在从事石油、化工、制药等领域的生产企业中有相当的应用推广价值。

本发明先后进行了过氧化氢分解和醋酸乙烯本体聚合失控反应的快速降温和降压测试，均能有效降低失控反应体系的温度和压力，使用情况稳定。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明装置的结构示意图；

图中，1、储罐一，2、出口阀门，3、反应罐，4、夹套，5、进水口，6、中部段，7、搅拌桨，8、电机，9、安全阀门，10、出水口，11、储罐二。

具体实施方式

本发明公开了一种快速降低失控反应体系温度和压力的方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

首先对本发明方法所采用的装置做详细说明，如图1所示，本发明装置，包括反应罐3、储罐一1和储罐二11，反应罐3内用于放置反应物料，反应物料在反应罐3内进行反应，储罐一1内放置低温原料溶剂或冷却溶剂，用于对反应罐3内产生的高温高压情况进行处理，其是通过冷却的方式来对反应罐降温的，反应罐3、储罐一1和储罐二11的具体结构未做改进，与现有技术相同。

为了保证反应罐3物料的均匀反应，反应罐3配设有搅拌装置，该搅拌装置包括电机8、搅拌轴和搅拌桨，电机驱动搅拌轴旋转，从而带动搅拌轴末端的搅拌桨7旋转，对反应罐3内的物料起到均匀搅拌的作用，电机位于反应罐3的上部，其下方的搅拌轴从反应罐3顶部的入口伸入至反应罐内部，一般搅拌轴要伸入物料的液面以下，以起到充分搅拌的作用。

储罐一1的顶部和底部分别设置有进口一和出口一，反应罐3顶部的两侧分别设置有进口二和出口二，反应罐3和储罐一1之间通过在出口二和进口一之间连接的第一管道来连通，在该第一管道上设置有安全阀门9，当反应体系温度和压力升高达到安全阀门9打开时，此时，储罐一1内的冷却或低温溶剂对反应罐内的物料进行降温；

在出口二处连接有第二管道，第二管道将储罐一、反应罐和储罐二连通，第二管道分为三部分，分别为前部段、中部段6和尾部段，出口一与进口二通过前部段连接并伸入至反应罐内，前部段上设置有出口阀门2，中部段6靠近搅拌桨7处，在搅拌桨上方近似为盘管状排列，尾部段从反应罐内伸出连接至储罐二的入口端。

为了方便对反应物体系快速降温，在反应罐3的外围壁上包覆有夹套4，夹套4一侧的底部有进水口5，另一侧的顶部有出水口10，水流从进水口5进入，从出水口10排出，协助储罐一起到降温的作用。

下面对本发明方法做进一步说明。

本发明，一种快速降低失控反应体系温度和压力的方法，包括以下步骤：

步骤1、将反应罐、储罐一、储罐二三者连接好后，向反应罐3内加入待反应物料，安装好搅拌装置，将储罐一1和储罐二11安装到位，反应前期确保安全阀门9和出口阀门2为关闭状态；

步骤2、罐上方安装搅拌装置，打开搅拌装置，开启反应，随着反应的进行，反应体系内的温度和压力升高，当其升高达到安全阀门的最大值时，安全阀门9打开，此时，高温气体通过第一管道进入储罐一内，由于储罐一内充满高温气体，因此，装在储罐一内的冷却液体从其出口一排出，经过第二管道的前部段进入反应罐内；

步骤3、冷却液体从前部段接着进入中部段，中部段由于呈盘管状，可延长冷却液体在中部段的停留时间，达到快速降温的目的，冷却液从中部段接着进入尾部段，尾部段从反应罐的出口处伸出进入储罐二内；

步骤4、当反应体系温度和压力降低至安全阀门气动压力以下值时，安全阀门关闭，当反应体系温度和压力降低至正常范围值内时，关闭出口阀门；

步骤5、进入储罐二内的原料溶剂和泄放出的原料物料混合物经分离处理后，原料物料重新进入原料系统，原料溶剂加入储罐一中重复使用。

需要说明的是，本领域技术人员在本发明的启示下，对储罐一与反应罐的连接方式或降温方式做出的简单或等同替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种快速降低失控反应体系温度和压力的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

a、准备并安装反应装置，所采用的装置包括反应罐、储罐一和储罐二，所述反应罐用于盛放反应物料，所述储罐一内盛放有冷却溶剂，所述储罐一的顶部和底部分别设置有进口一和出口一，所述反应罐的顶部设置有进口二和出口二，所述出口二通过第一管道与进口一连接，所述第一管道上设置有安全阀门，所述出口一处连接有第二管道，所述第二管道包括前部段、中部段和尾部段，所述出口一与进口二通过前部段连接并伸入至反应罐内，所述前部段上设置有出口阀门，所述中部段靠近搅拌桨处，在搅拌桨上方呈盘管状，所述尾部段从反应罐内伸出连接至储罐二的入口端；

b、安装搅拌装置，向反应罐内加入物料，在反应罐的上方安装电机，所述电机下方连接有搅拌轴，所述搅拌轴伸入反应釜内物料液面以下，在所述搅拌轴的末端连接有搅拌桨；

c、开启搅拌装置开始反应，随着反应的进行，反应体系的温度和压力升高，当其升高达到安全阀门的最大值时，安全阀门打开，此时，高温气体通过第一管道进入储罐一内，储罐一内的冷却溶剂从其出口一排出，经过第二管道的前部段进入反应罐内；

d、冷却溶剂从前部段接着进入中部段，中部段呈盘管状，以延长冷却溶剂在中部段的停留时间，并达到快速降温的目的，冷却溶剂从中部段接着进入尾部段，尾部段从反应罐的出口处伸出进入储罐二内；

e、当反应体系温度和压力降低至安全阀门气动压力以下值时，安全阀门关闭，当反应体系温度和压力降低至正常范围值内时，关闭出口阀门；

f、进入储罐二内的冷却溶剂和泄放出的原料物料混合物经分离处理后，原料物料重新进入原料系统，冷却溶剂加入储罐一中重复使用。

2.根据权利要求1所述的快速降低失控反应体系温度和压力的方法，其特征在于：所述反应罐的外壁包覆有夹套，所述夹套上设置有供水流通过的进水管，用于对反应罐降温。