[發(fā)明專利]一種用于監(jiān)測(cè)和檢測(cè)硫化氫氣體泄漏的特征響應(yīng)材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110488902.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN113358289B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐鋆磊;李詩雨;張海龍;林冰;王瑩瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M3/04
• 分類號(hào): G01M3/04;G01N21/78;C09D175/04;C09D7/63;C09D7/61;C09D133/04;C09D163/00;C09D167/08;C09D161/06;C09D153/02;C09D127/06;C09D101/28
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本發(fā)明提供了一種特征響應(yīng)材料及其制備方法，具體涉及一種用于監(jiān)測(cè)和檢測(cè)硫化氫氣體泄漏的特征響應(yīng)材料及其制備方法；該硫化氫氣體響應(yīng)材料由包含基體材料、改性花色苷和TiO₂多孔微球等原料制備而成，基體材料、改性花色苷和TiO₂多孔微球的質(zhì)量百分比分別為：60?70％：5?15％：2?10％；該響應(yīng)材料可用于石油化工、天然氣化工和煤化工領(lǐng)域，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)硫化氫氣體大量依賴于精密儀器密閉檢測(cè)或人工攜帶操作檢測(cè)的弊端，具備監(jiān)測(cè)覆蓋范圍廣、靈敏度高、視覺可見和施工便捷等技術(shù)效果；更可以與防腐防護(hù)材料一起使用，從而實(shí)現(xiàn)連接部位的包裹防護(hù)和硫化氫氣體腐蝕泄漏監(jiān)測(cè)的一體化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種特征響應(yīng)材料及其制備方法，具體涉及一種用于監(jiān)測(cè)和檢測(cè)硫化氫氣體泄漏的特征響應(yīng)材料及其制備方法。

背景技術(shù)

響應(yīng)材料是指當(dāng)外部環(huán)境(如pH值、光、溫度、電壓和氣體等)發(fā)生變化時(shí)表面或內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)或狀態(tài)會(huì)發(fā)生較大改變的一類特殊材料。這種對(duì)環(huán)境變化發(fā)生敏感響應(yīng)的性質(zhì)可導(dǎo)致材料的物理或化學(xué)性質(zhì)發(fā)生較大的改變，并能通過人體感官或簡(jiǎn)單儀器發(fā)現(xiàn)。

硫化氫是一種具有刺激性和窒息性的酸性劇毒氣體，當(dāng)空氣中硫化氫分子的濃度達(dá)到15ppm時(shí)，接觸者會(huì)失去意識(shí)，呼吸暫停和嗅覺系統(tǒng)失活，當(dāng)人體吸入濃度高于1000ppm的硫化氫時(shí)可猝死。煤的低溫焦化以及含硫石油、天然氣的開采和提煉過程中會(huì)伴有大量硫化氫氣體。特別是石油與天然氣的開采，大部分情況下地下礦場(chǎng)都伴生硫化氫氣體，這些酸性氣體一方面極大地加劇了腐蝕問題，另一方面也帶了巨大的安全隱患。硫化氫從地下井筒進(jìn)入集輸系統(tǒng)直到被分離和反應(yīng)脫除，在管道中的流程可達(dá)幾千米到幾十千米，經(jīng)過大量的閥門、法蘭、焊縫連接等部位，這些部位既是局部腐蝕最敏感的區(qū)域，又是最容易發(fā)生氣液泄漏的部位。如此長(zhǎng)的輸送流程中，任何一點(diǎn)發(fā)生硫化氫氣體泄漏都會(huì)產(chǎn)生十分危險(xiǎn)的后果。因此亟需實(shí)現(xiàn)對(duì)硫化氫監(jiān)測(cè)的全流程覆蓋。

國(guó)內(nèi)外檢測(cè)和監(jiān)測(cè)硫化氫泄漏的方法研究較多，包括醋酸鉛反應(yīng)速率法、檢測(cè)管法、色譜法、便攜式氣體檢測(cè)儀和硫化氫傳感器等。上述方法對(duì)于測(cè)量硫化氫的濃度都有較高的靈敏度，但卻需要依賴一些精密的儀器或繁瑣的人工操作。氣體檢測(cè)儀和硫化氫傳感器在以油氣田為代表的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)很難大面積、全覆蓋地布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一般只針對(duì)關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵部位。比如CN210109086U公開的一種油田硫化氫濃度檢測(cè)裝置，需要將硫化氫在密閉空間進(jìn)行檢測(cè)。在全球大多數(shù)油氣田特別是非發(fā)達(dá)地區(qū)的油氣田，還部分依靠人工攜帶便攜式氣體檢測(cè)儀進(jìn)行巡檢，既無法對(duì)設(shè)備、管線及典型連接部位實(shí)現(xiàn)時(shí)間和空間的全覆蓋檢測(cè)，也對(duì)操作工人的人身安全帶來很大的隱患。因此亟需發(fā)展實(shí)施簡(jiǎn)便、布點(diǎn)范圍更廣泛且無需使用特殊儀器的硫化氫監(jiān)測(cè)方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測(cè)和檢測(cè)硫化氫氣體泄漏的特征響應(yīng)材料及其制備方法。該材料可用于石油化工、天然氣化工和煤化工領(lǐng)域，具備監(jiān)測(cè)覆蓋范圍廣、靈敏度高、視覺可見和施工便捷等技術(shù)效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于監(jiān)測(cè)硫化氫泄漏的特征響應(yīng)材料及其制備方法，該材料可制備為各種形態(tài)，如球狀、布狀、餅狀、針狀，可以做成復(fù)合紙、凝膠、涂料、涂層，方便布設(shè)在不同部位獲得硫化氫氣體泄漏的變色報(bào)警功能。作為涂層涂敷于設(shè)備或管道表面時(shí)還一體化地提供了腐蝕防護(hù)和硫化氫氣體泄漏變色報(bào)警的兩種功能。

本發(fā)明所述的一種硫化氫響應(yīng)材料，由包含基體材料、改性花色苷和TiO₂多孔微球的原料制備而成。基體材料、改性花色苷和TiO₂多孔微球的質(zhì)量百分比分別為：60-70％：5-15％：2-10％；優(yōu)選65-70％：10-15％：5-10％。

進(jìn)一步的，硫化氫響應(yīng)材料的原料還包含質(zhì)量百分比為15～25％乙醇-水溶劑，其中乙醇與水的體積比為5:5。乙醇-水溶劑的質(zhì)量百分含量?jī)?yōu)選20％。