專利名稱：評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于石油化工技術領域，特別涉及一種評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置。
背景技術：
為了滿足生產、儲存和運輸化工物料的要求，工藝裝置或管道均應具備一定的承壓能力。通常，承壓的工藝裝置或管道的承壓能力在設計時就已經給定，一旦流體的實際壓力超過設備的承壓能力，承壓設備或管道就會出現形變甚至發生爆炸或破裂。安全泄放裝置作為防止設備發生超壓破壞的有效措施之一，一直是進行化工裝置安全設計所關注的重點。爆破片是目前石油化工領域應用最廣泛的安全泄放裝置之一。目前國內外對于爆破片泄放能力、最小泄放面積的設計基本采用理論模型公式計算的方法完成，計算結果的有效性未經過實驗驗證，其安全可靠性得不到保證。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于提供一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其通過在反應釜上不同泄放位置設置具有一定數量、不同泄放孔徑的爆破片，根據實際需要，組合多種不同泄放面積的反應體系，從而對通過理論模擬公式計算得到的爆破片的泄放能力、最小泄放面積進行實驗驗證評估。為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器的反應釜，在所述反應釜的頂部安裝2個以上的爆破片，所述2個以上的爆破片可實現對不同起跳壓力、不同泄放面積反應體系的爆破片的安全性進行驗證。其中，每個所述爆破片上均具有泄放孔，所述爆破片的個數進一步優選為4個，4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為18 22mm，23 27mm，38 42mm，63 67mm。其中，在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量。其中，在所述反應釜的氣相空間位置設置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求。其中，在所述反應釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應釜中的壓力和溫度。其中，在所述反應釜的側面安裝有在線紅外監測儀，實現液相反應物的濃度變化監測。其中，在所述反應釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監測儀。本發明還提供了一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器的反應釜，在所述反應釜的頂部安裝4個爆破片，每個所述爆破片上均具有一個泄放孔，所述4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為20mm，25mm，40mm，65mm ；
在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量；在所述反應釜的氣相空間位置設置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求；在所述反應釜的頂部和底部分別設置一個取樣口，分別用于取反應的液相產物及氣相產物，以便進行成分分析；在反應釜的頂部設置氣體原料及液體原料進料口 ；在所述反應釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應釜中的壓力和溫度；在所述反應釜的側面安裝有在線紅外監測儀，實現液相反應物的濃度變化監測；在所述反應釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監測儀；所述4個爆破片可實現對不同起跳壓力、不同泄放面積反應體系的爆破片的安全性進行驗證。本發明還提供了采用上述的模擬實驗裝置評估化工裝置爆破片安全可靠性的方法，其包括第一步，建立理想模型，通過公式計算得到工藝裝置爆破片泄放面積的理論值；第二步，根據理論值，選擇合適的爆破片泄放孔組合；第三步，模擬工藝條件，使反應體系超壓，判斷爆破片的泄放面積是否滿足安全運行要求。本發明還提供了上述模擬實驗裝置在石油化工安全生產中的應用。本發明有益的技術效果在于本發明提供的模擬實驗裝置通過在反應釜上不同泄放位置設置具有一定數量、不同泄放孔徑的爆破片，根據實際需要，組合多種不同泄放面積的反應體系，從而對通過理論模擬公式計算得到的爆破片的泄放能力、最小泄放面積進行實驗驗證評估。


圖I為本發明爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置的主視圖；圖2為本發明爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置的俯視圖。附圖標記5_反應釜；6_攪拌器；c-第一安全閥；d-第二安全閥；f2-第三安全閥；g_第四安全閥氣體取樣口 ；h_液體取樣口 ；a_氣體原料進口 ；b_液體原料進口 ;e_動壓傳感器e ;f\-溫度測量計；vl-第一點火電極、v2_第二點火電極；1_在線氧含量監測儀；j-在線紅外監測儀；ml-第一流量計、m2-第二流量計、m3-第三流量計、m4_第四流量計。
具體實施例方式本發明提供了一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器的反應釜，在所述反應釜的頂部安裝2個以上的爆破片，每個所述爆破片上具有泄放孔，所述2個以上的爆破片可實現對不同起跳壓力、不同泄放面積反應體系的爆破片的安全性進行驗證。所述爆破片的個數進一步優選為4個，4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為18 22_，23 27mm，38 42mm，63 67mm，4個爆破片上的泄放孔的孔徑最優選為20mm，25mm,
440mm，65mm。在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量。所述泄放物就是反應失控以后由于壓力升高，在爆破片起跳以后所排放出的氣體、或者液體物料。所述反應釜的上的攪拌器的攪拌速率為350轉/分 450轉/分，優選為400轉/分。所述反應釜的設計溫度優選為280°C ^320°C，進一步優選為300°C，設計壓力優選為3. 4MPa 3. 8MPa，進一步優選為3. 6MPa。所述反應釜的容積優選為O. 8nTl. 2m3，進一步優選為lm3。所述反應釜采用夾套油浴加熱，以水為介質滿足加熱速率I. 30C /mirTl. 7°C /min,進一步優選為I. 5°C /min。在所述反應釜的氣相空間位置設置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求。在所述反應釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應釜中的壓力和溫度。在所述反應釜的側面安裝有在線紅外監測儀，實現液相反應物的濃度變化監測。在所述反應釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監測儀。在所述反應釜的頂部和底部分別設置一個取樣口，分別用于取反應的液相產物及氣相產物，以便進行成分分析。在反應釜的頂部設置氣體原料及液體原料進料口。本發明還提供了一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器的反應釜，在所述反應釜的頂部安裝4個爆破片，每個所述爆破片上具有泄放孔；所述4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為20mm, 25mm, 40mm, 65mm ；在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量；在所述反應釜的氣相空間位置設置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求；在所述反應釜的頂部和底部分別設置一個取樣口，分別用于取反應的液相產物及氣相產物，以便進行成分分析；在反應釜的頂部設置氣體原料及液體原料進料口 ；在所述反應釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應釜中的壓力和溫度；在所述反應釜的側面安裝有在線紅外監測儀，實現液相反應物的濃度變化監測；在所述反應釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監測儀；所述4個爆破片可實現對不同起跳壓力、不同泄放面積反應體系的爆破片的安全性進行驗證。本發明還提供了采用上述的模擬實驗裝置評估化工裝置爆破片安全可靠性的方法，其包括第一步，建立理想模型，通過公式A=W/G計算得到工藝裝置爆破片泄放面積的理
5論值，其中A表示最小泄放面積，W表示安全泄放量，G表示泄放能力；第二步，根據理論值，選擇合適的爆破片泄放孔組合；第三步，模擬工藝條件，使反應體系超壓，判斷爆破片的泄放面積是否滿足安全運行要求。以下將結合附圖和實施例來詳細說明本發明的實施方式，借此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。如圖I和圖2所示，本發明提供的用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器6的反應釜5，在所述反應釜5的頂部安裝4個爆破片，每個所述爆破片上具有泄放孔；第一爆破片c上的泄放孔的孔徑為20mm，第二爆破片d上的泄放孔的孔徑為25mm，第三爆破片f2上的泄放孔的孔徑為40mm，第四爆破片g上的泄放孔的孔徑為65mm ;在每個泄放孔上安裝有流量計，分別為第一流量計ml、第二流量計m2、第三流量計m3和第四流量計m4，測量泄放物的瞬時及累計流量；在所述反應釜5的氣相空間位置設置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求，所述自動點火裝置由第一電極Vl和第二電極v2構成；在所述反應釜5的頂部設置一個氣體取樣口 y，底部分別設置一個液體取樣口 h，分別用于取反應的液相產物及氣相產物，以便進行成分分析；在反應釜5的頂部設置氣體原料a及液體原料進口 b ;在所述反應釜5的頂部還安裝有動壓傳感器e和溫度測量計
，用于測量所述反應釜中的壓力和溫度；在所述反應釜的側面安裝有在線紅外監測儀j，實現液相反應物的濃度變化監測；在所述反應釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監測儀I ;所述4個爆破片可實現對不同起跳壓力、不同泄放面積反應體系的爆破片的安全性進行驗證。實施例I采用圖I所示的裝置針對己內酰胺工藝中氨肟化裝置的物理超壓安全泄放裝置，進行安全可靠性評估。我們選取反應產物中間罐的安全裝置(爆破片)進行評估，涉及物料物料叔丁醇、環己酮肟、環己酮、水、氨。工藝參數操作溫度80°C ;操作壓力0.O3MPa (g)設計溫度120°C;氣泄放設計參數如下進料口250mm;溫度83°C;密度856.35kg/m3質量流率87168.36kg/h ；動力粘度0.35mpa. S。氣相出口150mm;密度1.65kg/m3 ；質量流率1382.35kg/h ;
動力粘度0. Olmpa. S。
液相出料口 200mm ；
密度863. 46kg/m3;
質量流率:85786. 01kg/h ；
動力粘度0. 38mpa. S。
針對液位控制器失效、出料泵故障等易導致漫灌的危險場景，計算安全泄放面積過程如下
蒸氣泄放
安全泄放量通過下式計算
Ws=2. 83X10_3 · P · V · d=1383. 69kg/h
其中，
P為密度，kg/m3;
V為流速，m/s ；
d為進料管內徑，mm ；
安全泄放面積為
權利要求
1.一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其特征在于，包括帶有攪拌器的反應釜，在所述反應釜的頂部安裝2個以上的爆破片，所述2個以上的爆破片可實現對不同起跳壓力、不同泄放面積反應體系的爆破片的安全性進行驗證。
2.如權利要求I所述的模擬實驗裝置，其特征在于每個所述爆破片上均具有泄放孔，所述爆破片的個數進一步優選為4個，4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為If 22mm，23 27mm，38 42mm，63 67mm。
3.如權利要求I或2所述的模擬實驗裝置，其特征在于在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量。
4.如權利要求I至3所述的模擬實驗裝置，其特征在于在所述反應釜的氣相空間位置設置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求。
5.如權利要求I至4所述的模擬實驗裝置，其特征在于在所述反應釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應釜中的壓力和溫度。
6.如權利要求I至5所述的模擬實驗裝置，其特征在于在所述反應釜的側面安裝有在線紅外監測儀，實現液相反應物的濃度變化監測。
7.如權利要求I至6所述的模擬實驗裝置，其特征在于在所述反應釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監測儀。
8.一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其特征在于，包括帶有攪拌器的反應釜，在所述反應釜的頂部安裝4個爆破片，每個所述爆破片上均具有一個泄放孔，所述4個爆破片上的泄放孔的孔徑分別為20mm，25mm，40mm，65mm ；在所述泄放孔上安裝有流量計，測量泄放物的瞬時及累計流量；在所述反應釜的氣相空間位置設置有自動點火裝置，用于滿足氣相燃爆實驗要求；在所述反應釜的頂部和底部分別設置一個取樣口，分別用于取反應的液相產物及氣相產物，以便進行成分分析；在反應釜的頂部設置氣體原料及液體原料進料口；在所述反應釜的頂部還安裝有動壓傳感器和溫度測量計，用于測量所述反應釜中的壓力和溫度；在所述反應釜的側面安裝有在線紅外監測儀，實現液相反應物的濃度變化監測；在所述反應釜氣相空間位置裝有在線氧濃度監測儀；所述4個爆破片可實現對不同起跳壓力、不同泄放面積反應體系的爆破片的安全性進行驗證。
9.采用權利要求I至8所述的模擬實驗裝置評估化工裝置爆破片安全可靠性的方法，其包括第一步，建立理想模型，通過公式計算得到工藝裝置爆破片泄放面積的理論值；第二步，根據理論值，選擇合適的爆破片泄放孔組合；第三步，模擬工藝條件，使反應體系超壓，判斷爆破片的泄放面積是否滿足安全運行要求。
10.權利要求I至8所述模擬實驗裝置在石油化工安全生產中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種用于評估化工裝置爆破片安全可靠性的模擬實驗裝置，其包括帶有攪拌器的反應釜，在所述反應釜的頂部安裝2個以上的爆破片，所述2個以上的爆破片可實現對不同起跳壓力、不同泄放面積反應體系的爆破片的安全性進行驗證。本發明提供的模擬實驗裝置通過在反應釜上不同泄放位置設置具有一定數量、不同泄放孔徑的爆破片，根據實際需要，組合多種不同泄放面積的反應體系，從而對通過理論模擬公式計算得到的爆破片的泄放能力、最小泄放面積進行實驗驗證評估。
文檔編號G01M13/00GK102937516SQ201210421118
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者姜杰, 趙磊, 謝傳欣, 石寧, 孟庭宇 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院