高温高压下乙烷、乙烯在纯氧中爆炸极限研究

发布时间：2020-08-10 13:10

【摘要】：爆炸极限是开展可爆气体爆炸危险性评估的重要参数,也是开展爆炸防治设计的基础参数。目前,关于常温、常压下常见可燃气体的爆炸极限数据已比较完善。然而,高温、高压工况下可燃气体的爆炸极限数据还很欠缺。受限于高温、高压条件下测试方法的复杂性,目前开展此方面的研究还不多。乙烯/氧气、乙烷/氧气是工业流程中比较常见的介质,然而,调研发现,目前还未有这两种介质在高温、高压下数据。基于此,本文结合生产实际,运用理论分析和实验测定相结合的方法,对不同温度、不同压力下乙烷、乙烯在氧气中爆炸极限进行测定,综合分析了温度、压力对乙烷、乙烯在氧气中爆炸极限的耦合影响。(1)根据相关规范,搭建一套容积为1.5 L的可用于测量高温、高压条件下可燃气体爆炸特性参数的测试平台。采用金属与陶瓷焊接工艺,解决了高温、高压工况下电极与法兰的密封难题;使用镍络合金电热丝作为点火源,解决了可燃气体在高温、高压条件下的点火难题;装置底部配置爆破片,实现了测试装置的超压泄放安全问题。(2)分别测量了不同初始温度(25°C~270°C)、初始压力(0.5 MPa~2.6 MPa)下乙烷在氧气中爆炸极限。常温常压时乙烷在氧气中爆炸极限为3%~66%,随着初始温度和初始压力的增大,乙烷在氧气中的爆炸下限逐渐降低,爆炸上限逐渐升高,当初始温度和初始压力分别增大到270°C和2.6 MPa时,乙烷在氧气中爆炸极限为2.25%~91.66%。随着初始温度、压力上升,乙烷在氧气中爆炸下限下降了0.8%,爆炸上限扩大了25.66%。初始温度、初始压力改变对乙烷在氧气中爆炸上限影响明显,对爆炸下限影响不大。(3)分别测量了不同初始温度(25°C~270°C)、初始压力(0.5 MPa~2.6 MPa)下乙烯在氧气中爆炸极限,常温常压时乙烯在氧气中爆炸极限为3%~80%,与乙烷相似,随着初始温度和初始压力的增大,乙烯在氧气中的爆炸下限逐渐降低,爆炸上限逐渐升高,当初始温度和初始压力分别增大到270°C和2.6 MPa时,乙烯在氧气中爆炸极限为2.15%~95.10%。随着初始温度、压力上升,乙烯在氧气中爆炸下限下降了0.7%,爆炸上限扩大了15.10%。初始温度、初始压力改变对乙烯在氧气中爆炸上限影响明显,对爆炸下限影响不大。(4)初始温度、初始压力改变对乙烷、乙烯在氧气中爆炸下限影响基本相同,初始温度、初始压力对乙烷在氧气中爆炸上限影响大于对乙烯在氧气中爆炸上限影响。(5)实验发现,不同工况下氮气、水蒸气对乙烷在氧气中爆炸上限都存在抑制效果。随着初始压力升高,氮气抑制效果相对减弱;随着初始温度升高,氮气抑制效果相对加强。水蒸气的对乙烷爆炸抑制效果优于氮气。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.221

【参考文献】