一种基于闪爆裂解的爆炸装置的制作方法

本实用新型属于高温高压裂解技术领域，具体来讲，涉及一种基于闪爆裂解的爆炸装置。

背景技术：

高温高压裂解过程一般被用作制备某些特定产品，具有反应迅速、快速制备、操作简单等优势，但采用高温高压裂解法制备产品时，由于其爆炸过程瞬时能量释放巨大，操作危险性大幅提高，因此，一般需要采用特殊的爆炸装置来进行。但基于前述高温高压裂解过程的特性，爆炸装置一般都对结构、及材料等具有较高的要求。

因此，很有必要基于高温高压裂解技术发明一种爆炸装置，以使该爆炸装置满足闪爆裂解的实验需求。

技术实现要素：

为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种基于闪爆裂解的爆炸装置，该爆炸装置结构简单、操作方便，能够简单安全地进行爆炸反应。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种基于闪爆裂解的爆炸装置，其包括下述组件：

闪爆发生筒，所述闪爆发生筒为一端具有开口的中空筒体；

法兰组件，所述法兰组件包括法兰盘、法兰盖和密封垫圈；其中，所述法兰盘卡设在所述闪爆发生筒的开口处，所述法兰盖对扣于所述法兰盘上，所述密封垫圈夹设于所述法兰盘和所述法兰盖之间；所述法兰盖上开设有电极螺纹孔和进出气孔；

点火电极棒，所述点火电极棒插设在所述电极螺纹孔内、且所述点火电极棒的底端位于所述闪爆发生筒的内部；

抽真空气泵，所述抽真空气泵经由所述进出气孔与所述闪爆发生筒连通；

及原料气罐，所述原料气罐经由所述进出气孔与所述闪爆发生筒连通，且所述原料气罐与所述抽真空气泵至多择一连通。

进一步地，所述法兰盖上还开设有测压螺纹孔，所述爆炸装置还包括压力计；其中，所述压力计经由所述测压螺纹孔与所述闪爆发生筒连通。

进一步地，所述电极螺纹孔开设在所述法兰盖的中心位置。

优选地，所述进出气孔和所述测压螺纹孔布设在所述电极螺纹孔的两侧。

进一步地，所述法兰盘和所述法兰盖通过密封螺栓固定密封。

进一步地，所述爆炸装置还包括与所述点火电极棒电连接的起爆器，所述起爆器用以对所述点火电极棒通电以实现点火。

进一步地，所述法兰盖是以碳钢为材料的法兰盖，所述闪爆发生筒是以碳钢为材料的闪爆发生筒。

本实用新型通过法兰盘和法兰盖相搭配的方式，使闪爆发生筒形成一密闭空间，而开设在法兰盘和法兰盖上的多个孔分别用于插设点火电极棒或连通抽真空气泵或原料气罐等，满足了该闪爆发生筒内的爆炸反应需求。该爆炸装置结构简单，易于操作，且满足了爆炸反应的安全性要求。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本实用新型的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1是根据本实用新型的爆炸装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型的爆炸装置中套设有法兰盘的闪爆发生筒的结构示意图；

图3是根据本实用新型的爆炸装置中法兰盖的结构示意图；

图4是根据本实用新型的实施例1所得产物的xrd图片；

图5和图6是根据本实用新型的实施例1所得产物在不同倍率下的sem图片；

图7是根据本实用新型的实施例2所得产物的xrd图片；

图8和图9是根据本实用新型的实施例2所得产物在不同倍率下的sem图片。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本实用新型的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本实用新型，并且本实用新型不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本实用新型的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本实用新型的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。

需要说明的是，在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

基于现有技术中采用高温高压裂解技术时对爆炸装置的特殊要求，本实用新型提供了一种基于闪爆裂解的爆炸装置，该爆炸装置具有结构简单、易于操作的效果。

具体参照图1，该爆炸装置包括下述各组件：闪爆发生筒1、法兰组件2、点火电极棒3、抽真空气泵4以及原料气罐5。

具体来讲，参照图2所示，闪爆发生筒1为一端具有开口11的中空筒体。而法兰组件2包括法兰盘21、法兰盖22和密封垫圈23；其中，法兰盘21卡设在闪爆发生筒1的开口11处，法兰盖22对扣于法兰盘21上，且密封垫圈23夹设于二者之间，以对闪爆发生筒1实现密封作用，使闪爆发生筒1形成一密闭的空间。

具体参照图3，法兰盖22上开设有电极螺纹孔221和进出气孔222。其中点火电极棒3插设在电极螺纹孔221内、且该点火电极棒3的底端位于闪爆发生筒1的内部；而该进出气孔222上则连通有抽真空气泵4和原料气罐5两部分，二者均通过进出气孔222与闪爆发生筒1实现连通。

抽真空气泵4用于对闪爆发生筒1内进行抽真空，而原料气罐5则用于存储充至闪爆发生筒1内的反应气体。

一般来讲，在使用该爆炸装置时，抽真空气泵4和原料气罐5至多择一连通至闪爆发生筒1内，即或者二者中的一个与闪爆发生筒1之间处于连通状态，或者二者均处于关闭未与闪爆发生筒1发生连通的状态。

进一步地，法兰盖22上还开设有测压螺纹孔223，且该爆炸装置还包括压力计6。该压力计6经由测压螺纹孔223与闪爆发生筒1连通。

为了保证该爆炸装置在使用时，其内部能发生稳定的燃爆反应，优选将电极螺纹孔221开设在法兰盖22的中心位置处，如此即保证了点火电极棒3在使用时位于闪爆发生筒1的中轴线上而能够均匀引发爆炸。

进一步优选地，进出气孔222和测压螺纹孔223对称布设在电极螺纹孔221的两侧。

优选地，法兰盘21和法兰盖22之间通过密封螺栓(图中未示出)固定密封；即在法兰盘21的外围一周布设有若干下密封螺栓孔211，而在法兰盖22的外围一周布设有若干上密封螺栓孔224，每一个上密封螺栓孔224与每一个下密封螺栓孔211相对且用密封螺栓固定即可。

作为进一步的说明，该爆炸装置还包括与点火电极棒3电连接的起爆器(图中未示出)。该起爆器用以对点火电极棒3通电以实现点火。

进一步地，在使用该爆炸装置时，可采用熔断丝、化学点火头、电阻丝、电火花中的任意一种，如采用熔断丝的方式点火，则将熔断丝固定于点火电极棒3的底端，当起爆器启动对点火电极棒3通电后，熔断丝受热熔断即可引发闪爆。

作为一种用作内部发生爆炸反应的装置，优选以碳钢作为法兰盖22和闪爆发生筒1的材料。

本实用新型提供的上述爆炸装置可用于基于爆炸法制备某些物质，如下述实施例提供了一种全新的乙炔炭黑的制备方法。

在下述实施例的本实用新型披露的爆炸装置的应用中，具体控制该爆炸装置中各部件的尺寸如下：闪爆发生筒1的尺寸为φ273mm*424mm*12mm；法兰盖22的直径为425mm、厚度为40mm；测压螺纹孔223的尺寸为m20*1.5(即直径为20mm，螺纹牙距为1.5mm，下同)；电极螺纹孔221的尺寸为m40*2；进出气孔222的尺寸为m20*1.5。

需要说明的是，本实用新型公开的上述爆炸装置，其中各部件的尺寸无需进行特别限定，其中闪爆发生筒1的长径比以及厚度与实际应用场合中内部反应物的初始压力和/或反应压力相关，即其具体尺寸根据实际应用具体限定即可。

实施例1

首先，将熔断丝固定在点火电极棒上，并控制两根点火电极棒之间的距离为2mm，置于闪爆发生筒内的上端中央部位。

然后，将聚四氟乙烯材质的密封垫圈(φ340/φ273*3，其中3表示厚度为3mm)放置在法兰盖和法兰盘之间，使用密封双头螺栓(m27*120)通过上密封螺栓孔和下密封螺栓孔将法兰盖和法兰盘固定密封在一起。

再次，使用抽真空气泵将闪爆发生筒内抽至完全真空，静置10min，若压力计没有发生任何变化，说明闪爆发生筒的气密性很好，则向闪爆发生筒内进乙炔气体至0.2mpa。再静置10min，若压力计没有发生任何变化，则使用隔离变压起爆器对熔断丝进行点火，熔断丝熔断过程中释放能量瞬间引爆，闪爆乙炔气体使其裂解。

最后，打开进出气孔将裂解过程产生的废气排出，收集闪爆发生筒中的黑色产物。

为了表征该闪爆裂解反应生成的黑色产物，使用d8advancex射线衍射仪检测该黑色产物，获得的xrd图片如图4所示。从图4中可以看出，该黑色产物为石墨化的乙炔炭黑。

采用jeoljsm-6380lv型场发射扫描电镜测试该乙炔炭黑，在不同放大倍率下获得的sem图片如图5和图6所示。从图5和图6中可以看出，获得的乙炔炭黑为纳米级球形颗粒。

采用bt-9300h激光粒度分布仪测试该乙炔炭黑的粒径，其中位径d50为101.23nm。

实施例2

首先，将电阻丝固定在点火电极棒上，并控制两根点火电极棒之间的距离为2mm，置于闪爆发生筒内的上端中央部位。

然后，将聚四氟乙烯材质的密封垫圈(φ340/φ273*3)放置在法兰盖和法兰盘之间，使用密封双头螺栓(m27*120)通过上密封螺栓孔和下密封螺栓孔将法兰盖和法兰盘固定密封在一起。

再次，使用抽真空气泵将闪爆发生筒抽至完全真空，静置10min，若压力计没有发生任何变化，说明闪爆发生筒的气密性很好，则向闪爆发生筒内进乙炔气体至0.4mpa。再静置10min，若压力计没有发生任何变化，则使用隔离变压起爆器对电阻丝进行点火，电阻丝释放能量瞬间引爆，闪爆乙炔气体使其裂解。

最后，打开进出气孔将裂解过程产生的废气排出，收集闪爆发生筒中的黑色产物。

为了表征该闪爆裂解反应生成的黑色产物，使用d8advancex射线衍射仪检测该黑色产物，获得的xrd图片如图7所示。从图7中可以看出，该黑色产物为石墨化的乙炔炭黑。

采用jeoljsm-6380lv型场发射扫描电镜测试该乙炔炭黑，在不同放大倍率下获得的sem图片如图8和图9所示。从图8和图9中可以看出，获得的乙炔炭黑为纳米级球形颗粒。

采用bt-9300h激光粒度分布仪测试该乙炔炭黑的粒径，其中位径d50为56.18nm。

从以上实施例中可以看出，本实用新型提供的上述爆炸装置在基于闪爆裂解技术制备乙炔炭黑时，表现出了优异的功效。其一，其仅作为原料的乙炔气体参与闪爆裂解反应，无其他杂质，生成的乙炔炭黑无其他杂质，纯度高，相比现有技术中的一般制备方法，无需制备后再进行提纯处理，不仅降低了制备成本而且不会造成污染；其二，上述制备过程利用瞬时的闪爆来裂解乙炔，不仅耗能低，也保证了近乎100％的转化率；其三，基于前述爆炸装置来制备乙炔炭黑，工艺简单、易于操作、生产周期短、效率高，可以投入工业化生产。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本实用新型，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。