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专利号: 2023102307102
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于全混流反应釜操作安全风险在线评估方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)界定对象反应釜范围,即确定对象反应釜的稳态基准工况,其连续一小时反应釜温度 均值变化范围控制在±0.1℃内,温度波动标准偏差控制在±0.5℃内;所述对象反应釜仅用于全混流反应釜(1),即可用于单个反应釜或全逆流运行的多个反应釜;

(2)收集对象反应釜的安全参数,即稳态工况反应温度 反应物出料口(7)处反应物A的摩尔浓度 反应物进料口(6)处反应物A的摩尔浓度CA,in、收集对象反应釜内混合物料的比热容CP,mix、对象反应釜内混合物料的密度ρmix、对象反应釜有效体积V、对象反应釜换热能力系数K和换热面积A、对象反应釜停留时间τ、阿雷尼乌斯反应动力学模型的指前因子k0、活化能E、冷却水流量vCW、冷却水进口温度TCW、冷却水比热容CP,CW和冷却水密度ρCW;

(3)确定稳态安全条件,即收集对象反应釜冷却水阀门全开时的冷却水最大流量vCW,max、用于计算对应稳态工况下的最大反应物A浓度 稳态工况下的最高反应温度计算稳态工况下对象反应釜安全上限时间 和稳态工况的对象反应釜安全下限时间(4)确定实时安全条件,即收集t时刻的反应釜实时反应温度 计算t时刻的反应釜实时浓度 计算t时刻实时反应釜安全上限时间 和实时安全下限时间(5)求解单个反应釜的实时安全指数,包括计算t时刻单个对象反应釜实时安全上限指数 单个对象反应釜实时安全下限指数 和单个对象反应釜实时安全总指数t t

Idx;由各个单个对象反应釜对象反应釜实时安全总指数Idx计算t时刻多个对象反应釜实时安全上限指数

2.根据权利要求1所述的一种用于全混流反应釜操作安全风险在线评估方法,其特征在于,所述步骤(3)具体为:(3.1)根据收集的冷却水最大流量vCW,max,计算稳态工况下的对象反应釜最大换热量Qex,max的数学表达式如下:(3.2)计算稳态工况安全允许的A物质最大浓度 计算稳态工况安全允许的最高反应温度式中R为理想气体常数,ΔHr为摩尔反应热;

所述利用 计算稳态工况安全允许的最高反应温度 的数学表达式如下:(3.3)定义稳态工况的单个对象反应釜安全上限时间为 冷却失效时,对象反应釜内温度会上升到全开冷却水也无法挽救的临界值 所需要的时间即为 当前对象反应釜温度 越高则安全上限时间越短,安全上限越小;稳态工况反应温度 绝热温升到最高温度 的时间 可用下式求解:(3.4)定义稳态工况单个对象反应釜的安全下限时间为 反应温度下降时原料A浓度升高,会引起反应失控,冷却失效时,在对象反应釜在当前浓度条件 下,反应温度从稳态工况的反应温度 绝热温升至 的时间 可用下式计算:

3.根据权利要求1所述的一种用于全混流反应釜操作安全风险在线评估方法,其特征在于,所述步骤(4)具体为:(4.1)收集t时刻的对象反应釜实时反应温度

(4.2)定义t时刻的单个对象反应釜实时安全上限时间为 冷却失效时,对象反应釜内温度上升到全开冷却水也无法挽救的临界值所需要的时间即为 当前对象反应釜温度越高,则此时间越短,安全上限越小;实时反应温度 绝热温升到最高温度 的时间可用下式求解:(4.3)计算t时刻反应釜内反应物A浓度

已知温度随时间变化的函数关系为 求解微分方程:

初始条件:t=0时反应釜温度为 反应物A的摩尔浓度为

(4.4)定义t时刻单个对象反应釜的安全下限时间为 因温度下降则浓度升高,用冷却失效时对象反应釜在当前浓度条件 下,反应温度从稳态工况的反应温度 绝热温升至 的时间表示 可用下式计算:

4.根据权利要求1所述的一种用于全混流反应釜操作安全风险在线评估方法,其特征在于,所述步骤(5)具体为:(5.1)定义t时刻单个对象反应釜实时安全上限指数 为t时刻的单个对象反应釜的实时安全上限 除以稳态工况反应釜的相应安全上限(5.2)定义t时刻单个对象反应釜实时安全下限指数 为t时刻的单个对象反应釜的实时安全下限 除以稳态工况对象反应釜的相应安全下限t

(5.3)定义t时刻单个对象反应釜实时安全总指数Idx为单个对象反应釜实时安全下限指数 和上限指数 的最小值;

(5.4)定义t时刻多个对象反应釜实时安全总指数 为各个对象反应釜实时安全t总指数Idx的乘积。