CN109942355B - 一种自燃式点火剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自燃式点火剂。所述点火剂包括第一体系和第二体系，其中，所述第一体系的原料组成包括氧化剂；所述第二体系的原料组成包括酸性助剂、还原剂、燃烧剂和包裹剂。本发明提供的自燃式点火剂可以利用氧化还原反应释放热量，产生燃烧，具有延迟自燃，延迟时间可控，燃烧后燃烧时间场的优点。

Description

一种自燃式点火剂

技术领域

本发明涉及一种自燃式点火剂，特别涉及一种可控延时自燃化学点火剂。

背景技术

应用于油、气田行业的加热炉称油田加热炉，它是油田集输系统中应用最多的一种油田专用设备，从采油井口至原油外输整个集输系统，各个环节都要使用加热炉。水套加热炉作为油田最常用加热炉的一种，随着大面积进入高含水期及稠油和天然气开发，使用数量越来越大。

水套加热炉主要采取点燃可燃气体，使可燃气体在炉膛持续燃烧，达到对水、油水混合物，油气水混合物加热，降低原油粘度，便于集输的目的。

在油田现场，受供气不足加热炉经常灭火，这就需要对加热炉重新点火。目前现场采取的加热炉点火方式为点火枪点火，具体操作过程为：将加热炉通风30min以后上，插入点火枪至点火孔内，遥控开启点火枪进行引燃，待点火枪喷燃后，开供气管线，点燃炉火。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种自燃式点火剂。本发明提供的自燃式点火剂可以利用氧化还原反应释放热量，产生燃烧，具有延迟自燃，延迟时间可控，燃烧后燃烧时间长的优点。

为达到上述目的，本发明提供了一种自燃式点火剂，所述点火剂包括第一体系和第二体系，其中，所述第一体系的原料组成包括氧化剂；所述第二体系的原料组成包括酸性助剂、还原剂、燃烧剂和包裹剂；其中，所述氧化剂和所述还原剂能够在室温下进行氧化还原反应。

在上述点火剂中，优选的，所述氧化剂包括亚氯酸钠、过氧化钙和二氧化氯中的一种或几种的组成。氧化剂可以是粉末形态的。

在上述点火剂中，优选的，所述还原剂包括二价铁盐；更优选地，所述二价铁盐包括氯化亚铁。

在上述点火剂中，优选的，所述酸性助剂包括油酸。油酸不仅可以为氧化剂和还原剂进行氧化还原反应提供必要的氢离子，而且油酸本身也是一种易燃化学品，可以燃烧。

在上述点火剂中，优选的，所述燃烧剂的燃点为200-300℃；所述燃烧剂包括玉米棒粉末，但不限于此，其他的具有燃烧性能，容易燃烧的物质也可以制成粉末应用于本发明中，例如麦秆粉等。

在上述点火剂中，所述包裹剂的温度较低，便于加工成型。优选的，所述包裹剂为石蜡和/或松香。

本发明提供的还原剂和氧化剂能够在酸性助剂提供的氢离子条件下，发生氧化还原反应，释放热量。

自燃主要是指可燃物在空气中没有外来火源的情况，靠自热或外热而发生燃烧的现象。本发明提供的技术方案对第一体系和第二体系的配比，以及第二体系内各原料组成的配比没有特别限定，可根据想要获得的延迟自燃的时间以及燃烧时间进行相应的调整。第一体系和第二体系接触后，可以先有一个氧化反应的过程，当氧化反应释放的热量达到药剂组分的燃点时可以产生燃烧。第一体系和第二体系从开始接触至开始燃烧，这一时间段可以称之为延迟自燃的时间。燃烧时间主要是指自燃烧开始至燃烧结束的时间。在所述第二体系中，所述酸性助剂、还原剂和燃烧剂的质量之比可以为1：(4-13)：(2-10)，优选为1：(6-9)：(4-7)。进一步的，所述第一体系与所述第二体系的质量之比可以为1：(2-5)。可以控制延迟时间在2-3min左右，可以控制燃烧时间在2min以上。

在一个具体实施方式中，第一体系为过氧化钙，第二体系包括油酸、氯化亚铁、玉米棒粉末和石蜡；其中，在第二体系中，油酸、氯化亚铁和玉米棒粉末的质量之比为1：(6-8.6)：(4.5-6.7)。第一体系和第二体系的质量之比为1：(1.8-2.4)。

在一个具体实施方式中，第一体系为亚氯酸钠，第二体系包括油酸、氯化亚铁、玉米棒粉末和石蜡；其中，在第二体系中，油酸、氯化亚铁和玉米棒粉末的质量之比为1：(6-8.6)：(4.5-6.7)。第一体系和第二体系的质量之比为1：(2.6-3.2)。

在上述点火剂中，优选的，所述第二体系的制备包括：采用所述包裹剂分别对所述酸性助剂和所述还原剂进行包裹处理，以分别使所述酸性助剂和所述还原剂的表面形成包裹层。

在一个具体实施方式中，所述第二体系的制备包括：将石蜡在70-90℃下加热融化，以形成液体石蜡；向液体石蜡中分别加入油酸和氯化亚铁，在保温条件下搅拌3-5min，以使油酸和氯化亚铁的表面分别包裹上石蜡，放置凝固，得到石蜡包裹的油酸和石蜡包裹的氯化亚铁。氯化亚铁可以是粉末形态的。

本发明提供的技术方案采用包裹剂分别对酸性助剂和还原剂进行包裹处理，可以有效延长反应时间。例如，对酸性助剂油酸进行包裹处理一方面可以防止油酸流动，防止其自氧化；另一方面可以延长反应时间。对还原剂氯化亚铁进行包裹处理一方面可以防止氯化亚铁被氧化，另一方面也可以延长反应时间。对酸性助剂和还原剂进行包裹处理可以控制延迟自燃的时间，包裹层厚一些，待其破损后，酸性助剂不容易流出，延缓提供了氧化剂和还原剂发生氧化还原反应的酸性条件。

在自燃点火过程中，可以通过控制包裹层的破坏程度来控制药剂的接触面积，从而可以达到控制延迟时间长短的目的。可以通过施加外力，并控制外力的作用大小和作用幅度来控制包裹层的破坏程度：施加的外力的大小和幅度大一些，包裹层的破坏程度就可以大一些，那么包裹层内物质的裸露面就可以多一些，当第一体系和第二体系混合时，药剂之间的接触面就可以多一些；施加的外力的大小和幅度小一些，则药剂之间的接触面积就可以小一些。

本发明提供的技术方案对包裹层的厚度没有特别想定，可以根据实际需要，例如想要获得的延迟时间长短和/或各类物质的性质进行调整。优选的，所述酸性助剂表面的包裹层的厚度为0.2-1mm。更优选的，所述还原剂表面的包裹层的厚度为0.1-0.5mm。将包裹层的厚度控制在上述范围内可以控制延迟自燃的时间为2min-3min。

本发明提供的技术方案可以通过控制各组分的配比和接触面积可以有效控制延迟时间。比如，酸性助剂油酸的量一定时，可以通过控制包裹剂的量，实现酸性助剂油酸的均匀分布。同时，可以控制氧化剂与还原剂的接触面积，对氧化还原反应的程度进行控制，从而可以获得想要的延迟时间。燃烧剂作为可以进行燃烧的物质，当氧化还原反应释放的热量达到其燃点，可以产生燃烧。通过调节药剂的加入量，可以控制燃烧时间的长短，例如，可以调节燃烧剂和/或酸性助剂油酸的加入量。

本发明另外还提供了一种使用上述点火剂进行自燃点火的方法，该方法包括：

将第一体系和第二体系分别密封放置于不同的容器内，其中，放置第一体系的容器记为第一容器，放置第二体系的容器记为第二容器；

开启所述第一容器和所述第二容器，使所述第一体系和所述第二体系混合，形成混合体系；

向所述混合体系中引入氧气，以使所述混合体系发生自燃反应。

在上述方法中，优选地，该方法还包括通过施加机械外力，以使所述酸性助剂和所述还原剂表面包裹层的受到不同程度的破坏。对包裹层进行不同程度的破坏可以使包裹层内的药剂组分不同程度的裸露，进而可以控制组分之间的接触面积，达到可以控制延迟自燃的时间这一目的。例如，可以控制氧化剂和还原剂之间的接触面积。当还原剂裸露的较小，那么它与氧化剂接触的面积就较小，氧化还原反应进行的较为迟缓，相应的利用氧化还原反应释放足够的热能达到自燃需要的时间相对而言较长。

第一体系和第二体系开始接触到产生自燃这段时间，可以称之为延迟自燃的时间。采用本发明提供的技术方案进行自燃点火时，可以根据需要调控延迟自燃的时间，工作人员可以利用延迟自燃的时间进入安全领域。

本发明的有益效果：

1)本发明提供的自燃式点火剂在常温下可以实现自燃，无需外来火源即可实现燃烧；

2)使用本发明提供的自燃式点火剂进行自燃点火时，可以实现延迟自燃，可以控制自燃延迟时间，并且具有燃烧后燃烧时间长的优点；

3)本发明提供的自燃式点火剂加工制作简单，使用起来也很简单，且安全方便，可以用于需要进行人工点火的情况和危险场合中。

附图说明

图1为本申请实施方式提供自燃式点火剂进行自燃点火用的装置的结构示意图；

图2为第二容器的结构示意图；

1：本体；2：第一容器；3：第二容器；301：第一子区域；302：第二子区域；303：第三子区域；4：隔离件；5：拉环。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种自燃式点火剂。

1)本实施例提供的自燃式点火剂包括第一体系和第二体系；其中，

第一体系的原料组成为亚氯酸钠，质量为1.6g；

第二体系的原料组成为油酸、氯化亚铁、玉米棒粉末和石蜡，其中，油酸、氯化亚铁和玉米棒粉末三者的质量比为1:6.8:6.4，其中，油酸的质量为0.34g、绿化亚铁的质量为2.3g、玉米棒粉末的质量为2.16g。

在第二体系中，油酸和氯化亚铁的表面均包裹了石蜡。

2)使用本实施例提供的自燃式点火剂进行自燃点火包括以下过程：

使用时将第一体系和第二体系分别密封放置在不同的容器内，分别记为第一容器和第二容器；

开启第二容器和第二容器使第一体系和第二体系混合，以形成混合体系；

向混合体系中通入氧气，混合体系便可以发生自燃反应。

在上述自燃点火过程中，第一体系中的亚氯酸钠在第二体系中油酸提供的氢离子条件下，可以与氯化亚铁发生氧化还原反应，释放大量的热，油酸本身也可以作为自燃物质。延迟一段时间后，释放的热量可以引燃玉米棒粉末(玉米棒粉末的燃点约为200-250℃)。

在自燃点火过程中，可以使用机械外力对第二体系进行振动或摇晃，以使甘油表面和玉米棒粉末表面的石蜡包裹层发生不同程度的破坏。进一步的，可以通过调节机械外力对第二体系的震动或摇晃的幅度或力度，来控制石蜡包裹层的破坏程度，从而可以控制第一体系与石蜡包裹层内物质的接触面积，以获得想要的燃烧延迟时间，例如通过控制第一体系与石蜡包裹层内物质的接触面积，可以将延迟时间控制为2分11秒，即第一体系和第二体系接触后可以在2分11秒产生焰燃烧。

在自然点火过程中，将第一体系和第二体系进行混合时，可以通过调节第二体系的加入量，来调节燃烧时间。例如，第一体系和第二体系的质量之比可以为1：3.0，可持续燃烧3分09秒。

实施例2

本实施例提供了一种自燃式点火剂。

1)本实施例提供的自燃式点火剂包括第一体系和第二体系；其中，

第一体系的原料组成为过氧化钙，质量为2.3g；

第二体系的原料组成为油酸、氯化亚铁、玉米棒粉末和石蜡，其中，油酸、氯化亚铁和玉米棒粉末三者的质量比为1:7.2:5.8，其中，油酸的质量为0.37g、绿化亚铁的质量为2.66g、玉米棒粉末的质量为1.8g。

在第二体系中，油酸和氯化亚铁的表面均包裹了石蜡。

2)使用本实施例提供的自燃式点火剂进行自燃点火包括以下过程：

使用时将第一体系和第二体系分别密封放置在不同的容器内，分别记为第一容器和第二容器；

开启第二容器和第二容器使第一体系和第二体系混合，以形成混合体系；

向混合体系中通入氧气，混合体系便可以发生自燃反应。

在上述自燃点火过程中，第一体系中的过氧化钙在第二体系中油酸提供的氢离子条件下，可以与氯化亚铁发生氧化还原反应，释放大量的热，油酸本身也可以作为自燃物质。延迟一段时间后，释放的热量可以引燃玉米棒粉末(玉米棒粉末的燃点约为200-250℃)。

在自燃点火过程中，可以使用机械外力对第二体系进行振动或摇晃，以使甘油表面和玉米棒粉末表面的石蜡包裹层发生不同程度的破坏。进一步的，可以通过调节机械外力对第二体系的震动或摇晃的幅度或力度，来控制石蜡包裹层的破坏程度，从而可以控制第一体系与石蜡包裹层内物质的接触面积，以获得想要的燃烧延迟时间，例如通过控制第一体系与石蜡包裹层内物质的接触面积，可以将延迟时间控制为2分38秒，即第一体系和第二体系接触后可以在2分11秒产生焰燃烧。

在自然点火过程中，将第一体系和第二体系进行混合时，可以通过调节第二体系的加入量，来调节燃烧时间。例如，第一体系和第二体系的质量之比可以为1：2.1，可持续燃烧2分42秒。

实施例3

本实施例提供了一种自燃式点火剂。

1)本实施例提供的自燃式点火剂包括第一体系和第二体系；其中，

第一体系的原料组成为二氧化氯，质量为1.9g；

第二体系的原料组成为油酸、氯化亚铁、玉米棒粉末和石蜡，其中，油酸、氯化亚铁和玉米棒粉末三者的质量比为1:6.9:5.2，其中，油酸的质量为0.33g、氯化亚铁的质量为2.28g、玉米棒粉末的质量为1.76g。

在第二体系中，油酸和氯化亚铁的表面均包裹了石蜡。

2)使用本实施例提供的自燃式点火剂进行自燃点火包括以下过程：

使用时将第一体系和第二体系分别密封放置在不同的容器内，分别记为第一容器和第二容器；

开启第二容器和第二容器使第一体系和第二体系混合，以形成混合体系；

向混合体系中通入氧气，混合体系便可以发生自燃反应。

在上述自燃点火过程中，第一体系中的过氧化钙在第二体系中油酸提供的氢离子条件下，可以与氯化亚铁发生氧化还原反应，释放大量的热，油酸本身也可以作为自燃物质。延迟一段时间后，释放的热量可以引燃玉米棒粉末(玉米棒粉末的燃点约为200-250℃)。

在自燃点火过程中，可以使用机械外力对第二体系进行振动或摇晃，以使甘油表面和玉米棒粉末表面的石蜡包裹层发生不同程度的破坏。进一步的，可以通过调节机械外力对第二体系的震动或摇晃的幅度或力度，来控制石蜡包裹层的破坏程度，从而可以控制第一体系与石蜡包裹层内物质的接触面积，以获得想要的燃烧延迟时间，例如通过控制第一体系与石蜡包裹层内物质的接触面积，可以将延迟时间控制为2分38秒，即第一体系和第二体系接触后可以在2分38秒后产生焰燃烧。

在自然点火过程中，将第一体系和第二体系进行混合时，可以通过调节第二体系的加入量，来调节燃烧时间。例如，第一体系和第二体系的质量之比可以为1：2.1，可持续燃烧2分50秒。

以上实施例1-3提供的自燃式点火剂，可以采用图1所示的自燃点火用装置进行自燃点火，但不限于此，该装置只是本申请提供的自燃式点火剂的一个具体应用的例举，并不限定本申请提供的自燃式点火剂只能使用该装置进行自燃点火，由此演变得到的其他能够起到同等作用的装置均可以。

该装置可以包括本体1、第一通道(未示出)、第二通道(未示出)、第三通道(未示出)和隔离件4。

本体1可以为球体形状的，球体的大小可以根据使用环境进行调整，例如可以根据加热炉上点火孔的大小进行调整，可以制作成直径大小为33mm的球形。本体1可以采用易燃材料进行制备，例如玉米棒。

第一通道、第二通道和第三通道设置在本体1上，第一通道、第二通道和第三通道内部可以放置固体和/或液体物质，并可以允许固体和/或液体物质在通道内移动。第一通道、第二通道和第三通道可以由本体1的外部向本体1的中心延伸。第二通道和第三通道相连通，第一通道和第二通道可以分别设置于第三通道的两侧。第一通道的中心线和第二通道的中心线可以分别与第三通道的中心线垂直。第一通道的中心线与第二通道的中心线可以穿过第二通道。进一步的，第一通道的中心线和第二通道的中心线可以重合。

隔离件4的形状没有特别限定，可以是长方体。隔离件4的形状可以与第三通道相适配，隔离件4也可以采用易燃材料进行制备，例如，玉米棒。隔离件4可移动地穿设在第三通道内。隔离件4可以具有两个工作状态，在第一个工作状态时，隔离件4穿设于第三通道内，其可以封住第一通道与第三通道的连通口，以及第二通道与第三通道的连通口，可以达到隔断第一通道和第二通道相互连通的作用。在第二个工作状态时，隔离件4可以拔出第三通道，此时第一通道、第二通道相连通和第三通道相连通。

隔离件4上可以设有拉环5，利用拉环5可以方便地将插入第三通道的隔离件4拔出。

如图1所示，自燃点火用装置还可以包括第一容器2，第一容器2可以为壳体结构，其可以用来放置固体物质和/或液体物质，第一容器2的形状可以与第一通道的形状相适配，没有特别限制。例如，可以使长方体形状。第一容器2也可以采用易燃材料进行制备，例如，玉米棒。第一容器2上可以设有第一开口，可以允许放置在内部的固体物质和/或液体物质流出。第一容器2可以插入或拔出第一通道。当第一容器2插入第一通道，且隔离件4处于第一个工作状态时，隔离件4可以将第一容器2上的第一开口封住，防止放置在内部的物体物质和/或液体物质流出。当第一容器2插入第一通道，且隔离件4处于第二个工作状态时，隔离件4已不能将第一容器2上的第一开口封住，放置在内部的物体物质和/或液体物质可以流出。

如图1所示，自燃点火用装置还可以包括第二容器3，第二容器3可以为壳体结构，其可以用来放置固体物质和/或液体物质，第二容器3的形状可以与第二通道相适配，没有特别限制，例如可以使长方体形状，也可以是梯形体，如果是梯形体的话，可以使内部盛放的固体物质和/或液体物质不容易流出。第二容器3也可以采用易燃材料进行制备，例如，玉米棒。第二容器3上可以设有第二开口，可以允许放置在内部的固体物质和/或液体物质流出。当第二容器3插入第二通道，且隔离件4处于第一个工作状态时，隔离件4可以将第二开口封住，防止放置在内部的物体物质和/或液体物质流出。当第一容器2插入第一通道，且隔离件4处于第二个工作状态时，隔离件4已不能将第一容器2上的第一开口封住，放置在内部的物体物质和/或液体物质可以流出。当第一容器2插入第一通道，且第二容器3插入第二通道时，可以使第一容器2上的第一开口与第二容器3上的第二开口正对，以便位于第一容器2内的固体物质和/或液体物质可以顺利进入第二容器3内；和/或，位于第二容器3内的固体物质和/或液体物质可以顺利进入第一容器2内。

如图1所示，第二容器3内可以设有隔板，隔板可以将第二容器3的内部分隔为多个区域，以填装不同的固体物质和/或液体物质，隔板上可以设有孔眼，隔板也可以采用易燃材料进行制备，例如玉米棒。如图2所示，第二容器3的内部可以分隔为三个子区域，第一子区域301可以位于远离第二开口的一端，第二子区域302和第三子区域303可以与第二开口相连通。第二容器3的第二开口可以采用石蜡制成的封板(简称石蜡封板)进行密封，当第二容器3插入第二通道，且隔离件4处于第一个工作状态时，石蜡封板可以粘合在隔离件4上。此时，将隔离件4转换至第二个工作状态时，石蜡封板在隔离件4的带动下可以遭受破坏，第二容器3的开口可以不再处于密封状态。

自燃点火用装置还可以包括第一密封件(未示出)和第二密封件(未示出)。第一密封件设置在第三通道上，可以对第三通道进行密封，以防止外面的气体或其他物质进入第三通道内。第二密封件可以设置在第二通道上，可以对第二通道进行密封，以防止外面的气体或其他物质进入第二通道内。第一密封件和第二密封件可以是和本体1相配合的密封塞，使用时可以塞在第三通道和第二通道的入口。

利用上述自燃点火用装置进行自燃点火的操作具体可以如下：

1)将隔离件4插入第三通道内使其处于第一个工作状态，以封隔第一通道和第二通道。

将第一体系装入第一容器2内，然后将第一容器2插入第一通道内，此时第一体系被封存在第一容器2内。

将第二体系装入第二容器3内，第二容器3为长方体形状，内部分隔为三个子区域，第一子区域301远离第二开口，其中铺设玉米棒粉末，第二子区域302和第三子区域303与第二开口相连通，分别铺设包裹了石蜡的油酸和包裹了石蜡的氯化亚铁，铺设完毕后采用石蜡封板(石蜡制成的板)将第二开口密封，将第二容器3插入第二通道内，使密封于第二开口的石蜡封板可以与隔离件4相粘合。

装药剂之前，为了提高本体1内部的密封效果，可以在所有的部件表面涂覆石蜡，例如，在隔离件的表面涂覆石蜡，第一通道、第二通道、第三通道的内壁涂覆石蜡。装完药剂之后，可以对第一通道、第二通道、第三通道进行密封，同时可以在本体1的表面也涂覆石蜡。

2)利用卡环5拔出隔离件4，使其处于第二个工作状态，可以对自燃点火用装置进行摇晃，然后通过点火孔投入至水套加热炉内，对油田水套加热炉进行点火。

拔出隔离件4时，第二容器3上的石蜡封板会受到破坏，第一体系与第二体系接触后可以发生氧化还原反应，释放热量，产生燃烧，外部空气可以由第三通道进入本体1的内部，可以进一步帮助燃烧。由于自燃点火用装置的主要是采用易燃材料制备的，最后其也会燃烧殆尽。

为了获得较好的延时自燃效果，在步骤(2)中可以使第三子区域303与第一容器2的开口正对。在步骤(3)中，可以竖直方向为基准，使第一通道位于竖直方向的上部，第二通道位于竖直方向的下部。此时，拔出隔离件4时，第一容器2内的第一体系可以落入第三子区域303内。

Claims (3)

1.一种自燃式点火剂，所述点火剂包括第一体系和第二体系，其中，

所述第一体系的原料组成包括氧化剂；

所述第二体系的原料组成包括酸性助剂、还原剂、燃烧剂和包裹剂；其中，所述氧化剂和所述还原剂能够在室温下进行氧化还原反应；

采用所述包裹剂分别对所述酸性助剂和所述还原剂进行包裹处理，以分别使所述酸性助剂和所述还原剂的表面形成包裹层；所述酸性助剂表面的包裹层的厚度为0.2-1mm；所述还原剂表面的包裹层的厚度为0.1-0.5mm；

所述氧化剂包括亚氯酸钠、过氧化钙和二氧化氯中的一种或几种的组成；

所述还原剂包括氯化亚铁；

所述酸性助剂包括油酸；

所述包裹剂为石蜡和/或松香；

在所述第二体系中，所述酸性助剂、还原剂和燃烧剂的质量之比为1：(6-9)：(4-7)；

所述第一体系与所述第二体系的质量之比为1：(2-5)。

2.根据权利要求1所述的点火剂，其中，所述燃烧剂的燃点为200-300℃。

3.根据权利要求1所述的点火剂，其中，所述燃烧剂包括玉米棒粉末。

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