[發明專利]基于離子液體相變撤熱抑制失控反應的反應器及其應用

有效

• 申請號: 201810427672.9
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN110449101B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 劉靜如;張樹才;徐偉;張帆;王振剛;費軼;賈學五
• 申請（專利權）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: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本發明涉及一種基于離子液體相變撤熱抑制失控反應的反應器及其應用，主要解決現有技術采用被動泄放防護、存在滯后性的問題。本發明通過采用一種基于離子液體相變撤熱抑制失控反應的反應器，包括釜式反應器、攪拌槳、電機、冷卻循環水夾套、離子液體相變撤熱夾套層、反應抑制室，攪拌槳與電機相連，攪拌槳位于反應器內，冷卻循環水夾套包裹于反應器主體外側，在冷卻循環水夾套的外層設置離子液體相變撤熱夾套層，在釜式反應器的頂部分隔出一個反應抑制室，反應抑制室與反應器通過抑制劑管線和氣相連通管線相連的技術方案較好地解決了上述問題，用于失控反應抑制中。

技術領域

本發明涉及一種基于離子液體相變撤熱抑制失控反應的反應器及其應用，涉及失控反應安全控制技術，特別適用于放熱劇烈、容易失控反應的抑制領域。

背景技術

工業上許多危險化工工藝比如硝化反應、氧化反應、聚合反應、加氫反應、氟化反應和氯化反應等都是強放熱反應，特別是一些精細化學品的生產通常采用間歇或半間歇的攪拌釜式反應器，存在很大熱失控的風險?；ば袠I事故統計中約有30％的事故是由反應失控造成的。實際生產操作過程中，由于操作失誤，攪拌故障、冷卻失效、以及反應器本身設計不合理等，會造成反應熱不能有效移出，反應熱不斷累積，溫度升高，使反應釜出現過熱、飛溫等現象，進而引起反應失控，導致反應物及產物分解，壓力驟升，反應器超壓破壞、噴料、爆炸等現象。

常規的防止反應器超溫超壓的措施有安全閥和爆破片等泄放系統、反應抑制終止劑、緊急卸料等。選用或設計合理的安全閥或爆破片一般通過實驗確定失控反應特性參數，但受到泄放的放大效應和多相流泄放的限制，很大程度上依賴經驗。采用抑制劑來抑制失控反應是使用合適的抑制劑來猝滅反應中的飛溫失控現象。比如在過氧酸分解反應中，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、中止反應的目的。

CN204911469U公開了一種終止激烈失控反應的聯動保護機構，包括終止劑槽、反應釜、冷凝器、廢氣總管及聯鎖控制系統，通過聯鎖控制系統啟動聯動保護，利用反應釜中的高壓將終止劑槽中的終止劑壓入反應釜中，提前結束反應。CN105214563A公開了一種快速降低失控反應體系溫度和壓力的方法，采用的裝置包括反應罐和兩個儲罐，隨著放熱反應的進行，反應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，儲罐一內的冷卻液體從其出口排出進入反應罐內，依次經中部段、尾部段達到對反應體系降溫的作用。

上述失控反應抑制方法中，通過反應失控后產生的高壓將抑制劑壓入反應器內。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失控產生的高壓，對失控反應抑制具有滯后性，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,設計、合成出不同的離子液體。離子液體具有許多優良特性如蒸氣壓低,儲熱密度高,物理和化學穩定性好,熱傳導性好,熔點低和可設計性等。本發明提出采用相變離子液體作為失控反應抑制劑，根據失控反應發生的起始溫度、最高溫度等參數選擇不同相變溫度的固態離子液體，通過相變吸熱在失控反應放熱前期實現降溫、抑制反應進一步失控，且液化后的離子液體能吸收反應物，對反應體系進行凍結和能量隔離。本方法對失控反應抑制具有響應時間快、靈敏度高、撤熱量大、操作方便等特點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是現有技術采用被動泄放防護、存在滯后性的問題，提供一種新的基于離子液體相變撤熱抑制失控反應的反應器，具有主動泄放防護、不存在滯后性、安全性較好的優點。本發明所要解決的技術問題之二是提供一種與解決的技術問題之一相對應的基于離子液體相變撤熱抑制失控反應的反應器的應用。