格式反应的绝热失控特性及反应器安全泄放设计

摘要

为研究格式反应的热失控危险特性和格式试剂反应釜的安全泄放设计,采用VSP2泄放尺寸量热仪对格式反应的绝热失控反应过程进行了测试,得到了格式反应失控反应体系的热失控危险特性参数.结果表明:格式反应失控初始放热温度为59.3℃,反应体系达到的最高温度和最高压力分别为368.33℃和13.16MPa,反应体系的绝热温升为309.03℃,最大温升速率和最大压升速率分别超过10000℃/min和200MPa/min,说明该反应体系的失控过程非常剧烈.此外,通过试验得到反应体系在绝热条件下从开始放热到最大反应速率时间为39.97min,表明反应一旦出现波动,采取的安全防控措施操作时间应在39min以内;从反应体系压力随温度变化曲线可以得到反应结束后体系压力和反应开始阶段相比较没有明显的升高,反应体系logP随-1000/T变化曲线近也似为一条直线,说明该反应体系在整个失控过程中没有不凝性的气体产生,反应体系压力的升高完全是由蒸汽压导致的,通过Antoine图判定该反应体系的泄放类型为蒸汽泄放.因此,可以利用DIERS泄放设计方法中提供的Leung法和平衡两相流泄放模型(ERM)进行反应器的安全泄放设计.以某化工厂烷基卤化镁反应釜为例进行安全泄放设计,计算得到安全泄放量为73.11kg/s,泄放装置的泄放能力为2654.25kg/(m2·s),最终确定反应釜的泄放面积为4.24×10-2m2,泄放口直径为232.28mm.