過氧乙酸生產(chǎn)工藝熱失控及泄放特性研究.pdf

1、過氧乙酸生產(chǎn)常利用醋酸氧化法。由于該工藝過程涉及對熱極為敏感的過氧化物，因此較低溫度下即可發(fā)生失控反應(yīng)，產(chǎn)生高溫、高壓，造成反應(yīng)容器破壞。但與多數(shù)過氧化物一樣，目前研究集中于過氧乙酸的存儲及運(yùn)輸安全，針對其生產(chǎn)安全的研究相對缺乏。相比存儲及運(yùn)輸過程，生產(chǎn)過程包含反應(yīng)更復(fù)雜，影響因素更多，如外部高溫、生產(chǎn)因素變化等諸多因素對過氧乙酸生產(chǎn)體系反應(yīng)失控及泄放特性影響均有待研究。
　　基于此，本文以過氧乙酸生產(chǎn)體系為研究對象，系統(tǒng)研究過氧

2、乙酸生產(chǎn)工藝熱失控及泄放特性。主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　（1）研究了高溫情形下不同受熱溫度對反應(yīng)體系熱失控特性的影響。結(jié)果表明，反應(yīng)體系受熱溫度越高，其失控過程所能達(dá)到的溫度、壓力、溫升速率及壓升速率值越高。進(jìn)一步，對失控反應(yīng)體系危險(xiǎn)性等級進(jìn)行評定，發(fā)現(xiàn)給定實(shí)驗(yàn)條件下當(dāng)體系受熱溫度達(dá)到或高于100℃時(shí)，失控反應(yīng)嚴(yán)重度及可能性均為最高等級。此外，在不同受熱溫度下，失控反應(yīng)體系呈現(xiàn)了不同的泄放類型。當(dāng)受熱溫度較低時(shí)，反應(yīng)體系為非調(diào)和混

3、合體系；而當(dāng)受熱溫度較高時(shí)，反應(yīng)體系為調(diào)和混合體系。這是由于高受熱溫度下會發(fā)生劇烈沸騰，產(chǎn)生大量蒸氣，使蒸氣壓占比提高，導(dǎo)致反應(yīng)體系類型發(fā)生變化。
　　（2）通過正交試驗(yàn)及單因素實(shí)驗(yàn)，就生產(chǎn)因素對失控反應(yīng)體系超壓危險(xiǎn)性影響進(jìn)行了研究。以最大壓升速率為指標(biāo)的評價(jià)結(jié)果表明，反應(yīng)物配比有顯著影響，已反應(yīng)時(shí)長有一定影響但不十分顯著，而催化劑體積分?jǐn)?shù)及三個(gè)因素間的交互作用無顯著影響。以具體影響而言，反應(yīng)物配比較小時(shí)，反應(yīng)體系最大壓升速率差別

4、不大；配比較大時(shí)，雙氧水占比越大，最大壓升速率越大。催化劑用量高于理論下限時(shí)，反應(yīng)體系最大壓升速率始終隨其體積分?jǐn)?shù)增大而降低。反應(yīng)時(shí)長較短時(shí)，過氧乙酸生成熱作用顯著，在泄放設(shè)計(jì)中不可忽略。
　　（3）利用DIERS方法對實(shí)驗(yàn)工況下的反應(yīng)釜進(jìn)行了安全泄放設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，通過改變收集罐的工作狀態(tài)，對比研究了敞開泄放與密閉泄放特性的不同。結(jié)果表明，泄放開始后，在收集罐敞開情形下，反應(yīng)釜內(nèi)壓力會快速且全部泄出；而在收集罐密閉情形下，反應(yīng)

5、釜內(nèi)壓力也會快速下降，但不會全部泄出，且在其下降同時(shí)，收集罐內(nèi)壓力會快速上升，極短時(shí)間內(nèi)二者達(dá)到相同壓力值并在反應(yīng)結(jié)束前保持共同上升。
　?。?）在密閉泄放情形下，改變泄放體系的初始背壓，研究了背壓變化對泄放特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，初始背壓較小時(shí)，泄放過程中未出現(xiàn)二次升壓現(xiàn)象。而初始背壓較大時(shí)，出現(xiàn)了二次升壓，且該過程中反應(yīng)釜內(nèi)最高壓力超過了泄放壓力。這是因?yàn)樵贒IERS泄放設(shè)計(jì)中進(jìn)行背壓修正時(shí)，考慮到背壓變化，應(yīng)比較最大背壓值與臨