[发明专利]基于离子液体相变撤热的失控反应抑制方法

说明书

本发明涉及一种基于离子液体相变撤热的失控反应抑制方法，主要解决现有技术采用被动泄放防护、存在滞后性的问题。本发明通过采用一种基于离子液体相变撤热的失控反应抑制方法，在釜式反应器外部的冷却循环水夹套的外层设置离子液体相变撤热夹套层，填充离子液体A，当冷却水中断、冷却水撤热能力不足或失控反应导致反应器飞温时，通过离子液体的相变吸热移走热量；在釜式反应器的顶部分隔出一个反应抑制室，反应抑制室内填充离子液体B，反应抑制室与反应器通过抑制剂管线和气相连通管线相连，当反应器内温度超过临界值时，离子液体B进入反应器内吸收反应物料，使反应终止，实现能量隔离的技术方案较好地解决了上述问题，用于失控反应抑制中。

技术领域

本发明涉及一种基于离子液体相变撤热的失控反应抑制方法，涉及失控反应安全控制技术，特别适用于放热剧烈、容易失控反应的抑制领域。

背景技术

工业上许多危险化工工艺比如硝化反应、氧化反应、聚合反应、加氢反应、氟化反应和氯化反应等都是强放热反应，特别是一些精细化学品的生产通常采用间歇或半间歇的搅拌釜式反应器，存在很大热失控的风险。化工行业事故统计中约有30％的事故是由反应失控造成的。实际生产操作过程中，由于操作失误，搅拌故障、冷却失效、以及反应器本身设计不合理等，会造成反应热不能有效移出，反应热不断累积，温度升高，使反应釜出现过热、飞温等现象，进而引起反应失控，导致反应物及产物分解，压力骤升，反应器超压破坏、喷料、爆炸等现象。

常规的防止反应器超温超压的措施有安全阀和爆破片等泄放系统、反应抑制终止剂、紧急卸料等。选用或设计合理的安全阀或爆破片一般通过实验确定失控反应特性参数，但受到泄放的放大效应和多相流泄放的限制，很大程度上依赖经验。采用抑制剂来抑制失控反应是使用合适的抑制剂来猝灭反应中的飞温失控现象。比如在过氧酸分解反应中，水是良好的抑制剂，同时大量的水能够使高温物料迅速降温。这种方法需要选择合适的抑制剂达到快速降温、中止反应的目的。

CN204911469U公开了一种终止激烈失控反应的联动保护机构，包括终止剂槽、反应釜、冷凝器、废气总管及联锁控制系统，通过联锁控制系统启动联动保护，利用反应釜中的高压将终止剂槽中的终止剂压入反应釜中，提前结束反应。CN105214563A公开了一种快速降低失控反应体系温度和压力的方法，采用的装置包括反应罐和两个储罐，随着放热反应的进行，反应体系的温度和压力升高，当其升高达到安全阀门的最大值时，安全阀门打开，此时高温气体通过第一管道进入储罐一内，储罐一内的冷却液体从其出口排出进入反应罐内，依次经中部段、尾部段达到对反应体系降温的作用。

上述失控反应抑制方法中，通过反应失控后产生的高压将抑制剂压入反应器内。上述专利中均未指明采用何种抑制剂，抑制剂的撤热和抑制效果不明显；且抑制剂的加入依赖反应失控产生的高压，对失控反应抑制具有滞后性，且管路中的气液两相柱塞、固体颗粒等可能会阻止压力向抑制剂罐传播。

离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的、熔点在室温附近(通常小于100℃)的一种盐类,又被称为室温熔融盐。离子液体可以通过改变阳离子、阴离子的不同组合,设计、合成出不同的离子液体。离子液体具有许多优良特性如蒸气压低,储热密度高,物理和化学稳定性好,热传导性好,熔点低和可设计性等。本发明提出采用相变离子液体作为失控反应抑制剂，根据失控反应发生的起始温度选择不同相变温度的固态离子液体，通过相变吸热在失控反应放热前期实现降温、抑制反应进一步失控，且液化后的离子液体能吸收反应物，对反应体系进行冻结和能量隔离。本方法对失控反应抑制具有响应时间快、灵敏度高、撤热量大、操作方便等特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术采用被动泄放防护、存在滞后性的问题，提供一种新的基于离子液体相变撤热的失控反应抑制方法，具有主动泄放防护、不存在滞后性、安全性较好的优点。