[發(fā)明專利]基于離子液體相變撤熱的失控反應(yīng)抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810426671.2
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN110449100B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉靜如;姜春明;張帆;王振剛;費軼;賈學(xué)五
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化安全工程研究院有限公司
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J19/00;B01J3/04;B01J3/00
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本發(fā)明涉及一種基于離子液體相變撤熱的失控反應(yīng)抑制方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)采用被動泄放防護、存在滯后性的問題。本發(fā)明通過采用一種基于離子液體相變撤熱的失控反應(yīng)抑制方法，在釜式反應(yīng)器外部的冷卻循環(huán)水夾套的外層設(shè)置離子液體相變撤熱夾套層，填充離子液體A，當冷卻水中斷、冷卻水撤熱能力不足或失控反應(yīng)導(dǎo)致反應(yīng)器飛溫時，通過離子液體的相變吸熱移走熱量；在釜式反應(yīng)器的頂部分隔出一個反應(yīng)抑制室，反應(yīng)抑制室內(nèi)填充離子液體B，反應(yīng)抑制室與反應(yīng)器通過抑制劑管線和氣相連通管線相連，當反應(yīng)器內(nèi)溫度超過臨界值時，離子液體B進入反應(yīng)器內(nèi)吸收反應(yīng)物料，使反應(yīng)終止，實現(xiàn)能量隔離的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，用于失控反應(yīng)抑制中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于離子液體相變撤熱的失控反應(yīng)抑制方法，涉及失控反應(yīng)安全控制技術(shù)，特別適用于放熱劇烈、容易失控反應(yīng)的抑制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

工業(yè)上許多危險化工工藝比如硝化反應(yīng)、氧化反應(yīng)、聚合反應(yīng)、加氫反應(yīng)、氟化反應(yīng)和氯化反應(yīng)等都是強放熱反應(yīng)，特別是一些精細化學(xué)品的生產(chǎn)通常采用間歇或半間歇的攪拌釜式反應(yīng)器，存在很大熱失控的風險。化工行業(yè)事故統(tǒng)計中約有30％的事故是由反應(yīng)失控造成的。實際生產(chǎn)操作過程中，由于操作失誤，攪拌故障、冷卻失效、以及反應(yīng)器本身設(shè)計不合理等，會造成反應(yīng)熱不能有效移出，反應(yīng)熱不斷累積，溫度升高，使反應(yīng)釜出現(xiàn)過熱、飛溫等現(xiàn)象，進而引起反應(yīng)失控，導(dǎo)致反應(yīng)物及產(chǎn)物分解，壓力驟升，反應(yīng)器超壓破壞、噴料、爆炸等現(xiàn)象。

常規(guī)的防止反應(yīng)器超溫超壓的措施有安全閥和爆破片等泄放系統(tǒng)、反應(yīng)抑制終止劑、緊急卸料等。選用或設(shè)計合理的安全閥或爆破片一般通過實驗確定失控反應(yīng)特性參數(shù)，但受到泄放的放大效應(yīng)和多相流泄放的限制，很大程度上依賴經(jīng)驗。采用抑制劑來抑制失控反應(yīng)是使用合適的抑制劑來猝滅反應(yīng)中的飛溫失控現(xiàn)象。比如在過氧酸分解反應(yīng)中，水是良好的抑制劑，同時大量的水能夠使高溫物料迅速降溫。這種方法需要選擇合適的抑制劑達到快速降溫、中止反應(yīng)的目的。

CN204911469U公開了一種終止激烈失控反應(yīng)的聯(lián)動保護機構(gòu)，包括終止劑槽、反應(yīng)釜、冷凝器、廢氣總管及聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，通過聯(lián)鎖控制系統(tǒng)啟動聯(lián)動保護，利用反應(yīng)釜中的高壓將終止劑槽中的終止劑壓入反應(yīng)釜中，提前結(jié)束反應(yīng)。CN105214563A公開了一種快速降低失控反應(yīng)體系溫度和壓力的方法，采用的裝置包括反應(yīng)罐和兩個儲罐，隨著放熱反應(yīng)的進行，反應(yīng)體系的溫度和壓力升高，當其升高達到安全閥門的最大值時，安全閥門打開，此時高溫氣體通過第一管道進入儲罐一內(nèi)，儲罐一內(nèi)的冷卻液體從其出口排出進入反應(yīng)罐內(nèi)，依次經(jīng)中部段、尾部段達到對反應(yīng)體系降溫的作用。

上述失控反應(yīng)抑制方法中，通過反應(yīng)失控后產(chǎn)生的高壓將抑制劑壓入反應(yīng)器內(nèi)。上述專利中均未指明采用何種抑制劑，抑制劑的撤熱和抑制效果不明顯；且抑制劑的加入依賴反應(yīng)失控產(chǎn)生的高壓，對失控反應(yīng)抑制具有滯后性，且管路中的氣液兩相柱塞、固體顆粒等可能會阻止壓力向抑制劑罐傳播。

離子液體是由有機陽離子和無機或有機陰離子組成的、熔點在室溫附近(通常小于100℃)的一種鹽類,又被稱為室溫熔融鹽。離子液體可以通過改變陽離子、陰離子的不同組合,設(shè)計、合成出不同的離子液體。離子液體具有許多優(yōu)良特性如蒸氣壓低,儲熱密度高,物理和化學(xué)穩(wěn)定性好,熱傳導(dǎo)性好,熔點低和可設(shè)計性等。本發(fā)明提出采用相變離子液體作為失控反應(yīng)抑制劑，根據(jù)失控反應(yīng)發(fā)生的起始溫度選擇不同相變溫度的固態(tài)離子液體，通過相變吸熱在失控反應(yīng)放熱前期實現(xiàn)降溫、抑制反應(yīng)進一步失控，且液化后的離子液體能吸收反應(yīng)物，對反應(yīng)體系進行凍結(jié)和能量隔離。本方法對失控反應(yīng)抑制具有響應(yīng)時間快、靈敏度高、撤熱量大、操作方便等特點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)采用被動泄放防護、存在滯后性的問題，提供一種新的基于離子液體相變撤熱的失控反應(yīng)抑制方法，具有主動泄放防護、不存在滯后性、安全性較好的優(yōu)點。