一种用于预防泄漏氢气爆炸的惰化防护装置及方法，其属于氢气安全生产技术领域。这种用于预防泄漏氢气爆炸的惰化防护装置包括传感器、报警器、惰化喷洒装置和控制器；所述惰化喷洒装置包含惰化罐体、气动阀和气动阀驱动气瓶，气动阀的上端口连接惰化罐体的底部出口，下端口连接惰化剂喷洒弯管，喷洒弯管连接惰化剂雾化喷头。该装置利用枝晶核壳型PdPt双金属纳米颗粒修饰SnO2材料对氢气的超敏感性能，可在1秒内实现在室温下对泄漏氢气的监测及预警；惰化剂喷洒装置通过惰性气体与惰化材料的双重惰化作用，利用雾化喷头实现大范围持续惰化剂云雾的喷洒，能够在10秒内实现对泄漏氢气的惰化处理。的惰化处理。的惰化处理。
【技术实现步骤摘要】
一种用于预防泄漏氢气爆炸的惰化防护装置及方法
[0001]一种用于预防泄漏氢气爆炸的惰化防护装置及方法，其属于氢气安全生产
技术介绍
[0002]氢气作为能源载体或者原料被广泛地应用于工业生产中，全球每年都在以工业大规模的生产氢气。化学品生产工业是氢作为反应原料的最主要的应用领域之一。在化学工业中，氢主要被用于合成氨、甲醇以及合成燃料的生产、脂肪的氢化和石油的加氢裂化。氢气的主要来源是通过煤的气化过程释放出来。无论是氢气的生产过程还是氢作为原料用于生产加工，氢的意外泄漏会导致可燃气体混合物的形成，当遇到点火源时，会发生火灾甚至爆炸。目前，气体防爆标准（EN 14994:2007；NFPA 68
‑
2007）主要用于化工厂和加工工厂的安全抑爆和防爆。但由于氢气的层流燃烧速度比碳氢化合物高得多，因此使用该标准进行氢气应用过程中的防爆和抑爆时，由于排气面积会非常大，很难达到有效的抑制氢气爆炸。
[0003]氢安全对于现代工业来说非常重要，但目前国内外对氢气爆炸惰化和抑制的研究较少，并且氢气的爆炸范围宽，原子半径小，现有的惰化装备存在对泄漏氢气监测不灵敏、惰化效率低的现状。此外，有关泄漏氢气安全惰化防护技术及装备的研发未见文献报道。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是解决对泄漏氢气监测不灵敏的问题，提供一种能够在室温下对氢气泄漏初期监测并预警的装置，以实现在低浓度泄露氢气监测与预警的目的。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供一种高效的氢气泄漏惰化装置，以使泄漏的氢气场所能够达到安全的防护要求，降低泄漏氢气爆炸的风险。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案：一种用于预防泄漏氢气爆炸的惰化防护装置包传感器、报警器、惰化喷洒装置和控制器；所述惰化喷洒装置包含惰化罐体、气动阀和气动阀驱动气瓶，气动阀的上端口连接惰化罐体的底部出口，下端口连接惰化剂喷洒弯管，喷洒弯管连接惰化剂雾化喷头，气动阀驱动气瓶通过导管连接气动阀的压力输入端口；所述传感器、报警器、气动阀电连接控制器8。
[0007]所述传感器采用PdPt双金属纳米颗粒修饰的SnO2材料作为传感材料。
[0008]进一步的，所述的传感器采用枝晶核壳型PdPt双金属纳米颗粒修饰SnO2材料，枝晶核壳型PdPt双金属纳米颗粒负载的原子比为1 at.%。本专利技术采用的枝晶核壳型PdPt双金属纳米颗粒修饰SnO2材料可以在室温下实现对10
‑
1000 ppm 低浓度氢气的线性检测，测量分辨率为10 ppm，检测下限为10 ppm，检测时间为1 s。特别地，相比于其他PdPt/SnO2，本专利技术的1 at.%的枝晶核壳型PdPt双金属纳米颗粒修饰SnO2材料含有丰富的氧空位和化学吸附氧（含量为61.03%），而根据氧吸附模型，氧空位与化学吸附氧均有利于气敏反应的进行。
[0009]进一步的，所述PdPt双金属纳米颗粒修饰的SnO2材料采用以下方法制备：1）将SnO2分散在去离子水中超声15min；
2）依次加入CPC溶液、H2PdCl4溶液、NaCl溶液和H2PtCl4溶液；3）步骤2的混合溶液在90℃的水浴下，加入抗坏血酸溶液，并于90℃条件下反应6h；4）离心洗涤，产物60℃烘干；SnO2、CPC、H2PdCl4、NaCl、H2PtCl4、抗坏血酸的摩尔比为66
‑
67:1:4:0.5:1。
[0010]所述惰化罐体的最大承压为5MPa，惰化罐体的内部冲入一定压力的惰性气体和/或惰化材料。优选冲入4MPa的惰性气体。
[0011]所述惰化材料为能够液态存储并在喷洒后快速气化的惰性物质。优选的，惰化材料为全氟己酮。
[0012]所述的惰化罐体冲入的惰性气体为二氧化碳、氮气、氩气和氦气等惰性气体中的一种或多种。优选的为二氧化碳。
[0013]所述的气动阀驱动气瓶的内部冲入一定压力的惰性气体。优选为1MPa惰性气体。气瓶的内部冲入的惰性气体为氮气、氩气和氦气等惰性气体的一种。
[0014]所述的惰化罐体的数量和每个罐体的惰化剂重量可根据实际场景的空间大小进行调整。
[0015]所述惰化剂喷洒弯管采用可弯折结构，可以根据实际需要弯曲一定角度。
[0016]所述惰化剂喷洒喷头采用雾化喷头。每个惰化剂雾化喷头7至少连接三个雾化喷嘴。
[0017]所述的一种用于预防泄漏氢气爆炸的惰化防护装置的防护方法，当传感器监测到泄漏氢气后，传感器的电导率升高，报警器上的中央处理器将探头电导率的变化转换成与H2浓度相对应的信号输出，当H2浓度达到设定的阈值时，触发报警器上的声光警报器进行声光警报；控制器接收到传感器的信号后，输出信号触发气动阀动作，气动阀驱动气瓶的作用下打开，惰化罐体内的惰化剂通过惰化剂喷洒弯管和惰化剂雾化喷头向特定角度喷洒惰化剂，形成惰化云雾。
[0018]本专利技术的有益效果：一种用于预防泄漏氢气爆炸的惰化防护装置包传感器、报警器、惰化喷洒装置和控制器；所述惰化喷洒装置包含惰化罐体、气动阀和气动阀驱动气瓶，气动阀的上端口连接惰化罐体的底部出口，下端口连接惰化剂喷洒弯管，喷洒弯管连接惰化剂雾化喷头，气动阀驱动气瓶通过导管连接气动阀的压力输入端口。该装置利用枝晶核壳型PdPt双金属纳米颗粒修饰SnO2材料对氢气的超敏感性能，可在1秒内实现在室温下对泄漏氢气的监测及预警；惰化剂喷洒装置利用罐体内高压惰性气体，通过雾化喷头实现大范围持续惰化剂云雾的喷洒，能够在10秒内实现对泄漏氢气的惰化处理。
附图说明
[0019]图1是一种用于预防泄漏氢气爆炸的惰化防护装置的结构示意图。
[0020]图2 一种用于预防泄漏氢气爆炸的惰化防护装置的工作原理图。
[0021]图3 枝晶核壳型PdPt双金属纳米颗粒修饰SnO2的O 1s谱图。
[0022]图中，1、传感器；2、报警器；3、惰化罐体；4、气动阀；5、阀门驱动气瓶；6、惰化剂喷洒弯管；7、惰化剂雾化喷头；8、控制器。
实施方式
[0023]对本专利技术的传感器制备与装备的具体实施方式作进一步详细描述如下。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0024]枝晶核壳型PdPt双金属纳米颗粒修饰SnO2材料的制备：步骤1：先将100mg SnO2分散在10mL去离子水中超声15min；步骤2：在上述溶液中依次加入5mL (20 mM) 氯代十六烷基吡啶溶液、1 mL (10 mM) H2PdCl4溶液、0.5 mL (80 mM) NaCl溶液和0.5 mL (10 mM) H2PtCl4溶液；步骤3：将上述混合物转入90℃的水浴锅，在磁力搅拌条件下加入0.5mL (20mM)抗坏血酸溶液，并于90℃条件下反应6h；步骤4：反应完成后，离心洗涤，并将收集到的产物于60℃烘箱中烘干。
[0025]取5mg制备的SnO2材料的粉末样品粘在双面碳导电胶上，通过X射线衍射光电子能谱仪对样品进行氧元素分析，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于预防泄漏氢气爆炸的惰化防护装置，其特征在于，它包传感器（1）、报警器（2）、惰化喷洒装置和控制器（8）；所述惰化喷洒装置包含惰化罐体（3）、气动阀（4）和气动阀驱动气瓶（5），气动阀（4）的入口端连接惰化罐体（3）的底部出口，出口端通过惰化剂喷洒弯管（6）连接惰化剂雾化喷头（7），气动阀驱动气瓶（5）通过导管连接气动阀（4）的压力输入端口；所述控制器（8）电连接传感器（1）、报警器（2）、气动阀（4）。2.根据权利要求1所述的的装置，其特征在于，所述传感器（1）采用PdPt双金属纳米颗粒修饰的SnO2材料作为传感材料。3.根据权利要求2所述的的装置，其特征在于，所述PdPt双金属纳米颗粒修饰的SnO2材料采用以下方法制备：1）将SnO2分散在去离子水中超声15min；2）依次加入CPC溶液、H2PdCl4溶液、NaCl溶液和H2PtCl4溶液；3）步骤2的混合溶液在90℃的水浴下，加入抗坏血酸溶液，并于90℃条件下反应6h；4）离心洗涤，产物60℃烘干；SnO2、CPC、H2PdCl4、NaCl、H2PtCl4、抗坏血酸的摩尔比为66
‑
67:1:4:0.5:1。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惰...
【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，罗天培，姜海鹏，李艳超，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。