專利名稱：測試高壓富氧環(huán)境中氣體的自燃溫度的實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測試高壓富氧環(huán)境中氣體的自燃溫度的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
自燃溫度也稱發(fā)火溫度，是物質(zhì)在特定條件下，無火焰或者火花，物質(zhì)因放熱氧化反應(yīng)放出熱量的速率高于熱量散發(fā)速率時(shí)，溫度升高引起燃燒的最低溫度。氣體的自燃溫度與環(huán)境壓力、氧含量和容器尺寸有很大關(guān)系。
現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置，測試的是常壓大氣氣氛下可燃物的自燃溫度，測試對象是固體和液體，且無法完成不同壓力富氧條件下自燃溫度的測量。根據(jù)文獻(xiàn)檢索和市場調(diào)查的情況，國內(nèi)尚未有相關(guān)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行氣體在高壓富氧環(huán)境下的自燃溫度的試驗(yàn)測試，也未有設(shè)計(jì)過類似的測試裝置。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為測定氣體在特殊危險(xiǎn)條件(高壓富氧)下的自燃溫度的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，是一套用來測試氣體在高壓富氧環(huán)境中材料升溫時(shí)的自燃，評估其在特殊條件下的著火和爆炸危險(xiǎn)性專用裝置。
本發(fā)明提供一種測試高壓富氧環(huán)境中氣體自燃溫度的實(shí)驗(yàn)裝置，包括供氣部分、 溫控加熱部分、反應(yīng)器部分、安全聯(lián)鎖裝置和PC，其中，所述供氣部分包括裝有空氣或富氧空氣的鋼瓶，裝有待測氣體的鋼瓶，單向閥和針型閥，空氣或富氧空氣，待測試氣體均通過鋼瓶，經(jīng)單向閥和針型閥由反應(yīng)器部分的缸體中下部進(jìn)入反應(yīng)器部分。所述溫控加熱部分包括帶有溫度控制器的電加熱套和保溫層，所述電加熱套包裹在缸體外側(cè)，所述保溫層包裹在電電熱套外側(cè)。所述反應(yīng)器部分包括缸體和法蘭盤，缸體與法蘭盤之間密封，所述安全聯(lián)鎖裝置由安全閥和電磁閥組成，所述法蘭盤上分布著6根管線，分別接真空泵，壓力傳感器，溫度傳感器，電磁閥，安全閥和攪拌器，作用分別為抽真空、壓力檢測、溫度檢測、電磁閥排空、安全閥和攪拌。所述PC電腦接收溫度壓力信號進(jìn)行后續(xù)處理，保證實(shí)驗(yàn)安全平穩(wěn)運(yùn)行。
當(dāng)測試氣體在空氣中的自燃溫度時(shí)用空氣；當(dāng)測試富氧空氣中自燃溫度時(shí)用富氧空氣。所述單向閥和針型閥有兩組，空氣或富氧空氣經(jīng)一組單向閥和針型閥由空氣或富氧空氣進(jìn)樣口進(jìn)入所述缸體，待測氣體經(jīng)另一組單向閥和針型閥由待測氣體進(jìn)樣口進(jìn)入所述缸體。
所述所述缸體具有圓柱筒形內(nèi)膛，其容積約500ml,圓底面半徑為42mm,高為 90mmo
使用所述實(shí)驗(yàn)裝置測試高壓富氧環(huán)境中氣體自燃溫度的實(shí)驗(yàn)方法，步驟如下
(I)用乙醇溶液清洗所述缸體內(nèi)殘留的有機(jī)物質(zhì)，干燥；
(2)安裝缸體與法蘭盤，連接法蘭盤上的管線，抽真空檢漏；
(3)在真空狀態(tài)下，通入初始壓力Ptl的95%分壓的富氧空氣和5%分壓的待測氣體，攪拌5min后停止；
(4)升溫，升溫速率5±1°C /min,電腦接收溫度、壓力信號，當(dāng)P。升高IOKPa時(shí)，電磁閥動(dòng)作，泄壓至Ptl;
(5)當(dāng)溫度驟升20°C以上時(shí)，表示試樣發(fā)生了自燃，當(dāng)完全燃燒且燃燒時(shí)間不少于 3min后，電腦控制電磁閥排氣，同時(shí)停止加熱，等待儀器冷卻；
(6)排盡氣體后，用富氧空氣清洗缸體，然后重復(fù)步驟(3) (4)，在接近步驟(5)測得的自燃點(diǎn)溫度以下30攝氏度時(shí)，加熱速率改為l±0.5°C/min，測試結(jié)果即為所述待測氣體的自燃溫度；
(7)排盡氣體，停止加熱，當(dāng)裝置冷卻至室溫時(shí)拆開法蘭盤清洗內(nèi)部，干燥，準(zhǔn)備下次測試使用。
所述步驟(4)中，從室溫加熱到250°C左右后出現(xiàn)升溫緩慢的情況，維持升溫速率在3°C /min以上。
所述步驟(5)中，一旦溫度、壓力急劇升高，安全閥會(huì)起跳將氣體排出缸體，此時(shí)， 說明氣體發(fā)生了爆燃。
本發(fā)明通過在密閉條件下調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，連續(xù)升溫，自動(dòng)記錄溫度數(shù)據(jù)并判斷是否發(fā)生了自然，據(jù)此得到自燃溫度數(shù)據(jù)，放寬了自燃溫度的測定條件，而且操作更加簡單， 實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)記錄實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化。
本裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)
I.通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)初始壓力，可以測得不同條件下試樣發(fā)生自燃的溫度，得到大量自燃溫度數(shù)據(jù)，增加了自燃溫度的測量范圍，為特定危險(xiǎn)場合易燃物的著火和爆炸危險(xiǎn)進(jìn)行描述、評估和校準(zhǔn)。
2.針對氣體自燃點(diǎn)測試。
3.通過溫度、壓力傳感器接計(jì)算機(jī)，自動(dòng)采集記錄數(shù)據(jù)，
4.增加安全聯(lián)鎖裝置，大大降低了實(shí)驗(yàn)過程中的危險(xiǎn)性


圖I為本實(shí)驗(yàn)裝置的剖面圖，其中，I、空氣或富氧空氣進(jìn)樣口 ；2、接真空泵；3、接壓力傳感器；4、接溫度傳感器；5、電磁閥；6、安全閥；7、帶有溫度控制器的電加熱套；8、保溫層；9、待測氣體進(jìn)樣口 ；10、攪拌器；11、電腦。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明測試氣體在密閉條件和預(yù)先設(shè)定的壓力下，連續(xù)升溫發(fā)生自燃的行為，并通過溫度壓力傳感器和計(jì)算機(jī)記錄整個(gè)過程的溫度變化。
所述實(shí)驗(yàn)裝置包括供氣部分、溫控加熱部分、反應(yīng)器部分、安全聯(lián)鎖裝置和PC，其中，
所述供氣部分包括裝有空氣或富氧空氣的鋼瓶，裝有待測氣體的鋼瓶，單向閥和針型閥，空氣或富氧空氣通過鋼瓶，經(jīng)單向閥和針型閥由反應(yīng)器部分的缸體中下部進(jìn)入反應(yīng)器部分，待測試氣體通過鋼瓶經(jīng)單向閥和針型閥由反應(yīng)器部分的缸體中下部進(jìn)入反應(yīng)器部分。
所述溫控加熱部分包括帶有溫度控制器的電加熱套和保溫層，所述電加熱套包裹在缸體外側(cè)，所述保溫層包裹在電電熱套外側(cè)；電加熱套溫度范圍60-450°C或更高。
所述反應(yīng)器部分包括缸體和法蘭盤等，法蘭盤外邊緣均勻分布6個(gè)螺紋孔，缸體與法蘭盤通過6個(gè)螺栓相連接，之間用石墨墊圈密封，以保證缸體不漏氣。法蘭盤周圍分布著6根管線，作用分別為抽真空、壓力檢測、溫度檢測、攪拌、電磁閥排空、安全閥；缸體上連接待測氣體進(jìn)樣口、空氣或富氧空氣進(jìn)樣口和電加熱套的溫度控制器探頭，圓柱筒形的內(nèi)膛容積約500ml,圓底面半徑為42mm,高為90mm。
所述安全聯(lián)鎖裝置由安全閥和電磁閥組成，當(dāng)測試樣品因儀器升溫產(chǎn)生壓力升高時(shí)，電磁閥動(dòng)作將超過預(yù)設(shè)壓力PO的超壓泄掉；當(dāng)氣體產(chǎn)生自燃時(shí)壓力劇增，安全閥動(dòng)作以保證儀器的安全運(yùn)行。
所述PC電腦接收溫度壓力信號進(jìn)行后續(xù)處理，保證實(shí)驗(yàn)安全平穩(wěn)運(yùn)行。
需采用可靠的排空管線，實(shí)驗(yàn)步驟如下
I.缸體內(nèi)接觸氣體的部件要充分清洗，必須用乙醇溶液洗掉缸體內(nèi)殘留的有機(jī)物質(zhì)，干燥。
2.安裝法蘭盤，并連接法蘭盤上的管線(有些管線不必拆卸)，抽真空檢漏。
3.在真空狀態(tài)下沖入初始壓力Ptl的95%的分壓的富氧空氣，5%的待測氣體，攪拌開啟，攪拌5min后停止攪拌。
4.升溫，升溫速率5±l°C/min，電腦接收溫度、壓力信號，當(dāng)P。升高壓力IOKPa時(shí)， 電磁閥動(dòng)作，泄壓至Po。溫度從室溫加熱到250°c左右后可能會(huì)出現(xiàn)升溫緩慢的情況，維持在3°C /min以上即可。
5.當(dāng)溫度驟升20°C以上時(shí)，表示試樣發(fā)生了燃燒，當(dāng)完全燃燒且燃燒時(shí)間不少于 3min后，電腦控制電磁閥排氣，同時(shí)停止加熱，等待儀器冷卻。當(dāng)溫度、壓力急劇升高時(shí)為保護(hù)儀器安全，安全閥會(huì)起跳將氣體排出缸體，此時(shí)說明氣體發(fā)生了自燃甚至爆燃。
6.排盡氣體后，用富氧空氣清洗缸體，然后重復(fù)步驟3、4，在接近步驟5測得的自燃點(diǎn)溫度以下30攝氏度時(shí)加熱速率改為1±0. 50C /min，測試結(jié)果即為該氣體的自燃溫度。
7.排盡氣體，停止加熱，當(dāng)儀器冷卻至室溫時(shí)拆開法蘭盤清洗內(nèi)部，干燥，準(zhǔn)備下次測試使用。
注意尾氣可能有毒，處理時(shí)避免吸入或直接接觸分解產(chǎn)物
試驗(yàn)結(jié)果評估
I.當(dāng)溫驟升20°C以上時(shí)，表示試樣發(fā)生了燃燒，當(dāng)完全燃燒且燃燒時(shí)間不少于 3min后，電腦控制電磁閥排氣，同時(shí)停止加熱，等待儀器冷卻；當(dāng)安全閥起跳時(shí)說明氣體發(fā)生了自燃或爆燃，停止加熱，氣體排空，等待儀器冷卻。
2.如果達(dá)到最大系統(tǒng)安全溫度450°C仍沒有燃燒，停止加熱并釋放壓力。
權(quán)利要求
1.一種測試高壓富氧環(huán)境中氣體自燃溫度的實(shí)驗(yàn)裝置，包括供氣部分、溫控加熱部分、反應(yīng)器部分、安全聯(lián)鎖裝置和PC，其中， 所述供氣部分包括裝有空氣或富氧空氣的鋼瓶，裝有待測氣體的鋼瓶，單向閥和針型閥，空氣或富氧空氣，待測試氣體均通過鋼瓶，經(jīng)單向閥和針型閥由反應(yīng)器部分的缸體中下部進(jìn)入反應(yīng)器部分； 所述溫控加熱部分包括帶有溫度控制器的電加熱套和保溫層，所述電加熱套包裹在缸體外側(cè)，所述保溫層包裹在電電熱套外側(cè)； 所述反應(yīng)器部分包括缸體和法蘭盤，缸體與法蘭盤之間密封，所述安全聯(lián)鎖裝置由安全閥和電磁閥組成，所述法蘭盤上分布著6根管線，分別接真空泵，壓力傳感器，溫度傳感器，電磁閥，安全閥和攪拌器，作用分別為抽真空、壓力檢測、溫度檢測、電磁閥排空、安全閥和攪拌；
2.如權(quán)利要求I所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述單向閥和針型閥有兩組，空氣或富氧空氣經(jīng)一組單向閥和針型閥由空氣或富氧空氣進(jìn)樣口進(jìn)入所述缸體，待測氣體經(jīng)另一組單向閥和針型閥由待測氣體進(jìn)樣口進(jìn)入所述缸體。
3.如權(quán)利要求I所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述缸體具有圓柱筒形內(nèi)膛，其容積約500ml,圓底面半徑為42mm,高為90mm。
4.使用如權(quán)利要求1-3任一所述實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法， (1)用乙醇溶液清洗所述缸體內(nèi)殘留的有機(jī)物質(zhì)，干燥； (2)安裝缸體與法蘭盤，連接法蘭盤上的管線，抽真空檢漏； (3)在真空狀態(tài)下，通入初始壓力Ptl的95%分壓的富氧空氣和5%分壓的待測氣體，攪拌5min后停止； (4)升溫，升溫速率5±1°C/min,電腦接收溫度、壓力信號，當(dāng)Ptl升高IOKPa時(shí)，電磁閥動(dòng)作，泄壓至Ptl; (5)當(dāng)溫度驟升20°C以上時(shí)，表示試樣發(fā)生了自燃，當(dāng)完全燃燒且燃燒時(shí)間不少于3min后，電腦控制電磁閥排氣，同時(shí)停止加熱，等待儀器冷卻； (6 )排盡氣體后，用富氧空氣清洗缸體，然后重復(fù)步驟(3 ) (4 )，在接近步驟(5 )測得的自燃點(diǎn)溫度以下30攝氏度時(shí)，加熱速率改為1±0. 50C /min，測試結(jié)果即為所述待測氣體的自燃溫度； (7)排盡氣體，停止加熱，當(dāng)裝置冷卻至室溫時(shí)拆開法蘭盤清洗內(nèi)部，干燥，準(zhǔn)備下次測試使用。
5.如權(quán)利要求4所述的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于所述步驟(4)中，從室溫加熱到250°C左右后出現(xiàn)升溫緩慢的情況，維持升溫速率在3°C /min以上。
6.如權(quán)利要求4所述的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于所述步驟(5)中，一旦溫度、壓力急劇升高，安全閥會(huì)起跳將氣體排出缸體，此時(shí)，說明氣體發(fā)生了爆燃。
全文摘要
本發(fā)明為測定氣體在特殊危險(xiǎn)條件(高壓富氧)下的自燃溫度的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括供氣部分、溫控加熱部分、反應(yīng)器部分、安全聯(lián)鎖裝置和PC，其中，所述反應(yīng)器部分包括缸體和法蘭盤，缸體與法蘭盤之間密封，所述法蘭盤上分布著6根管線，作用分別為抽真空、壓力檢測、溫度檢測、攪拌、電磁閥排空、安全閥。當(dāng)溫驟升20℃以上時(shí)，表示試樣發(fā)生了燃燒，當(dāng)安全閥起跳時(shí)說明氣體發(fā)生了自燃或爆燃。本發(fā)明通過在密閉條件下調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，連續(xù)升溫，自動(dòng)記錄溫度數(shù)據(jù)并判斷是否發(fā)生了自然，據(jù)此得到自燃溫度數(shù)據(jù)，放寬了自燃溫度的測定條件，而且操作更加簡單，實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)記錄實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化。
文檔編號G01N25/12GK102928457SQ20121039032
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者王振剛, 孫峰 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