一种2-溴-3,3,3-三氟丙烯充装装置以及充装方法与流程

本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种2-溴-3,3,3-三氟丙烯充装装置以及充装方法。

背景技术：

“哈龙”灭火剂(如halon1301、halon1211)以其毒性低、灭火效率高、不导电等优异的性能，曾在灭火介质市场占据主导地位。然而，自上世纪八十年代起，研究环境的科学家们逐步发现“哈龙”灭火介质对大气臭氧层存在严重的破坏作用，故联合国通过一系列条约对其生产和使用做出了严格的限制。作为一个有影响力的大国，我国已于2005年全面淘汰了halon1211在民用领域的使用，2010年完全淘汰了halon1301在民用领域的使用。因此，开发灭火高效、环境友好、对灭火现场无污染的灭火介质，成为目前消防领域研发的重大挑战。

作为“哈龙”灭火剂的高效替代物，2-溴-3,3,3-三氟丙烯(cf3cbr＝ch2，英文缩写：btp)于2016年12月1日被美国环保署正式列入snap(significantnewalternativespolicy)名录。波音公司和空客公司近年来也对以btp为代表的可降解烯烃灭火剂进行了持续研究。研究表明，btp在环保性能、灭火效能和存储性能上有较大优势，可用以替代飞机上大量使用的哈龙灭火剂。自2018年1月起，美国波音和欧洲空客公司已经开始在飞机上使用btp替代原有的“哈龙”灭火剂，所有新出厂的飞机上全部配备以btp为灭火介质的手提式灭火器。2018年11月，中国民航适航司针对btp制定了《洁净型卤代烃飞机手提式灭火器》适航标准。btp完全符合新一代哈龙替代灭火剂的基本要求，是一种非常优良且具有很好应用前景的哈龙替代品。

btp的灭火效能高，其cupburner熄灭丙烷火的临界灭火浓度仅为2.6％，低于halon1301的灭火浓度。在灭火系统设计中，对于相同剂量的btp和halon1301灭火剂，btp能够对更大面积内的财物提供火灾防护。在环境友好性方面，其在大气中的存活寿命(alt)非常短，仅为0.014年；有关btp对温室效应研究也表明，btp的全球变暖潜能值(gwp)约为二氧化碳的1/400，对全球变暖的影响微乎其微，其臭氧耗损潜能值(odp)也非常低，接近于0，不会对臭氧层造成破坏。在化学毒性方面，btp的急性吸入毒性的半数致死浓度值lc50(4h)＞379.3.54mg/l(大鼠)，毒性低，在正常灭火过程中对现场人员的伤害较小；对典型金属铝的腐蚀速率只有0.012mm/年，低腐蚀。而且，btp的绝缘强度大于60kv，沸点只有32℃，挥发迅速，对电器设备、精密仪器等都能起到很好的保护作用。

虽然，btp本身十分稳定，在密封避光隔绝空气和水分的条件下，不会发生分解或降解。但是，btp分子结构中含有碳-碳双键，很容易被大气中的oh-自由基氧化而发生光解反应。在充装过程中，如果有外界水分或氧气过量进入时易导致btp降解，影响产品质量。目前，市场上没有针对btp充装设计开发的充装装备，常规的灭火剂充装设备根本不适用于btp充装。所以，本发明根据btp的性质，以开发合理的充装设备和工艺，避免btp在充装过程中受外界环境条件刺激而影响产品品质。

中国专利cn107398054a公开了“一种航空灭火器地面充填装置及其使用方法”，该专利包括氮气罐、灭火剂罐、减压器，氮气罐阀门的输出口与灭火剂罐的阀门入口连通，灭火剂罐的阀门出口与灭火器阀门连通，还包括补压阀，该专利的填充装置能够在灭火器存放位置分别对空置或非空置的灭火器进行充填操作，使用方便性和工作效率得到提高；但该专利不能除去装置和管道中的空气和水分，也不能对灭火器进行干燥和抽真空处理，因此该填充装置不能适用与空气、水接触会氧化的灭火剂。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种用于充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯灭火剂的装置以及充装方法，采用该装置可以避免或者减少2-溴-3,3,3-三氟丙烯灭火剂在充装过程中被氧化。

本发明的技术解决方案如下：

一种2-溴-3,3,3-三氟丙烯充装装置，包括驱动瓶、减压阀、干燥器、导流管以及2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐；所述驱动瓶的输出口与所述减压阀的输入口连通；所述减压阀的输出口与所述干燥器的输入口连通，所述干燥器的输出口分别连接有阀门一和补压阀，所述阀门一的输出口与所述2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐1的输入口连通，所述2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐的输出口连接有阀门二；所述导流管的输入口分别与所述补压阀以及阀门二的输出口连通，所述导流管的输出口与待充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯的成品瓶连通。

进一步地，该装置还包括用于成品瓶干燥的硅胶加热板。

进一步地，该装置还包括热电偶、温度显示器、继电器，所述热电偶、温度显示器、继电器与所述硅胶加热板采用电气线路连接形成温度控制系统。

进一步地，该装置还包括用于成品瓶抽真空的真空泵，所述真空泵通过阀门三与所述导流管的输入口连通。

进一步地，该装置还包括用于观测所述2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐1内2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐容量的计量管，所述计量管为透明或半透明的四氟管或玻璃管；所述计量管外壁上套设有不透明的保护套。

进一步地，所述驱动瓶为高纯氮气驱动瓶；所述阀门一、补压阀、阀门二均为针型阀；所述干燥器的输入口、输出口分别通过卡套式管接头一、卡套式管接头二连通管道；所述2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐的输入口、输出口分别通过卡套式管接头三、卡套式管接头四连通管道。

本发明还提供一种2-溴-3,3,3-三氟丙烯充装方法，包括以下步骤：

s1、对待充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯的成品瓶进行干燥、抽真空处理；

s2、打开驱动瓶上的阀门，调节减压阀的输出压力；

s3、打开补压阀，通过驱动瓶内的氮气吹洗管路；

s4、将成品瓶与导流管连接，并将成品瓶放置于电子称上，关闭补压阀，打开阀门一、阀门二以及成品瓶的阀门，开始向成品瓶内充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯；

s5、观测电子称变化，待成品瓶内的2-溴-3,3,3-三氟丙烯充装至指定量后，依次关闭阀门二、阀门一；

s6、将减压阀的输出压力调节至指定充装压力，打开补压阀，开始向成品瓶内充装氮气；

s7、待成品瓶内压力与减压阀输出压力平衡时，关闭成品瓶的阀门和补压阀，将成品瓶与导流管拆除连接；

s8、缓慢打开补压阀，通过驱动瓶内的氮气再次吹洗管路，最后依次关闭驱动瓶上的阀门、减压阀、补压阀，完成2-溴-3,3,3-三氟丙烯的充装。

进一步地，所述步骤s1中，将成品瓶1放置在硅胶加热板上进行加热干燥处理，并通过温度显示器设置硅胶加热板加热温度为110～120℃，通过继电器来控制硅胶加热板加热温度在110～120℃内，当加热温度达到120℃，继电器自动断开，电路断开，硅胶加热板停止加热；当加热温度低于继电器110℃，继电器自动闭合，电路连通，硅胶加热板开始加热。

进一步地，所述步骤s1中，在成品瓶干燥完成后，将成品瓶与导流管连接，打开阀门三和真空泵，通过真空泵对成品瓶进行抽真空处理，抽真空完成后，关闭成品瓶、阀门三以及真空泵，将成品瓶14与导流管13拆除连接。

进一步地，所述步骤s2中，调节减压阀的输出压力为0.1～0.5mpa；所述步骤s3中，通过驱动瓶内的氮气吹洗管路2～3次，每次5～10s；所述步骤s中，通过驱动瓶内的氮气再次吹洗管路2～3次，每次5～10s。

本发明的有益效果是：

1、采用本发明的装置和方法，可以完成对成品瓶干燥和抽真空处理、充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯以及补充驱动气体的过程，采用本发明的一个装置即可完成整个过程，提高了生产效率；同时本发明的装置可以排出成品瓶和管道内的空气和水分，减少了空气和水分对2-溴-3,3,3-三氟丙烯灭火剂的影响。

2、本发明的充装装置可以直接对成品瓶进行干燥和抽真空处理，现有技术中是先将成品瓶放入干燥箱中进行干燥，然后抽真空处理，干燥和抽真空处理完成后，再将成品瓶运输至充装装置处进行充装；与现有技术相比，本发明第一方面是简化了工艺流程，充装效率得到了提高；第二方面是在成品瓶干燥和真空处理完成后，可以立即充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐，避免了在运输过程中成品瓶内再次进入水分和空气；第三方面是通过对成品瓶抽真空，可以同时将导流管中的部分空气和水分抽出，减少导流管中的空气和水分对2-溴-3,3,3-三氟丙烯灭火剂的影响。

3、本发明的充装装置可以对驱动瓶中的氮气进行干燥，从而减少驱动气体氮气对2-溴-3,3,3-三氟丙烯灭火剂的影响。

4、本发明通过将驱动瓶中的氮气经过干燥，将干燥后的氮气对充装装置中的管道进行洗吹，通过干燥后的氮气将管道内的空气和水分进一步压出，减少了充装装置中的空气和水分对2-溴-3,3,3-三氟丙烯灭火剂的影响。

5、本发明的充装装置可以对成品瓶进行充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯以及补充驱动气体氮气，与现有技术中采用两个装置分别对成品瓶进行充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯、补充驱动气体相比，本发明不仅提高可生产效率，而且减少了在补充驱动气体过程中引入空气和水分的风险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中标号：1、驱动瓶，2、减压阀，3、卡套螺母一，4、干燥器，5、卡套螺母二，6、三通接头，7、阀门一，8、卡套螺母三，9、补压阀，10、四通接头，11、阀门二，12、卡套螺母四，13、导流管，14、成品瓶，15、2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐；16、计量管；17、真空泵；18、阀门三。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本发明的2-溴-3,3,3-三氟丙烯充装装置，包括驱动瓶1、补压阀9、导流管13以及2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐15。

所述驱动瓶1的输出口通过管道与减压阀2的输入口连通；所述减压阀2的输出口通过管道与所述干燥器4的输入口连通，干燥器4内装有干燥剂，干燥剂可以是无水氯化钙。所述干燥器4的输出口通过管道连接有三通接头6，三通接头6的三个端口分别连通干燥器4的输出口、阀门一7的输入口、补压阀9的输入口；阀门一7的输出口与2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐15的输入口连通，2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐15的输出口通过管道连通阀门二11；补压阀9的输出口通过管道连接有四通接头10，四通接头10的三个端口分别连通补压阀9的输出口、阀门二11的输出口以及导流管13的输入口，所述导流管13的输出口与待充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯的成品瓶14连通，导流管采用不锈钢波纹管，不锈钢波纹管内径为5mm～15mm，耐压强度＞5mpa。

在本实施例中，所述驱动瓶1为高纯氮气驱动瓶，高纯氮气纯度≥99.999％，水分含量＜5ppm；驱动瓶1上自带用于控制氮气开和关的阀门。

在本实施例中，减压阀的可输入压力≥15mpa，可调节压力范围0～5mpa；干燥器容积为0.5～2l，形状为圆柱形或球形，材质为不锈钢。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上进行了改进，具体地，该装置还包括用于成品瓶14干燥的硅胶加热板，以及用于调节和控制硅胶加热板加热温度的热电偶、温度显示器、继电器，所述热电偶、温度显示器、继电器与所述硅胶加热板采用电气线路连接形成温度控制系统，热电偶、温度显示器、继电器与所述硅胶加热板电路连接方式为现有技术。

通过将成品瓶14放置在硅胶加热板上，通过硅胶加热板对成品瓶14进行加热干燥处理；热电偶用于测量硅胶加热板的加热温度，并通过温度显示器显示和设置加热温度；通过继电器来控制电路的加热温度，当加热温度达到继电器设置的温度上限，继电器自动断开，电路断开，硅胶加热板停止加热；当加热温度低于继电器设置的温度下限，继电器自动闭合，电路连通，硅胶加热板开始加热。

采用该硅胶加热板和温度控制系统可以方便地对成品瓶14进行干燥处理，现有技术中是先将成品瓶放入干燥箱中进行干燥，然后抽真空处理，干燥和抽真空处理完成后，再将成品瓶运输至充装装置处进行充装；与现有技术相比，本发明简化了工艺流程，充装效率得到了提高；并且本发明的可以控制加热温度，提高了成品瓶14干燥的安全性。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上进行了改进，具体地，该装置还包括用于成品瓶14抽真空的真空泵17，所述真空泵17通过管道连接在四通接头10的第四个端口上，该管道上设有用于控制管路通断的阀门三18。

实施例4

本实施例是在实施例1的基础上进行了改进，具体地，该装置包括用于观测所述2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐15内2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐15容量的计量管16，计量管16设在2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐15外壁上且与2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐15连通，计量管16外壁上设有刻度，计量管16为透明或半透明的四氟管或玻璃管；所述计量管16外壁上套设有不透明的保护套，由于2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐15见光易被破坏，通过在计量管16外壁上套设不透明的保护套来减少2-溴-3,3,3-三氟丙烯与光的接触。

实施例5

本实施例是在实施例1的基础上进行了改进，具体地，所述干燥器4的输入口、输出口分别通过卡套式管接头一3、卡套式管接头二5连通管道；所述2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐15的输入口、输出口分别通过卡套式管接头三8、卡套式管接头四12连通管道。采用不锈钢卡套式管接头具有连接牢靠、密封性能好等特点，从而可以减少或者避免空气或者水分进入充装装置的管道内，减少或避免2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐在充装装置过程中被氧化。

所述阀门一7、补压阀9、阀门二11均采用针型阀，用于控制管道中的流体的通断，采用针型阀能够耐受更大的压力，密封性能好，从而可以减少或者避免空气或者水分进入充装装置的管道内，减少或避免2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐在充装装置过程中被氧化。

实施例6

本实施例提供一种采用实施例1～5中的充装装置对2-溴-3,3,3-三氟丙烯进行充装方法，具体包括以下步骤：

s1、将待充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯的成品瓶14放置在硅胶加热板上进行加热干燥处理，将成品瓶14放置在硅胶加热板上进行加热干燥处理，并通过与硅胶加热板电气连接的热电偶测量加热温度；通过温度显示器设置硅胶加热板加热温度为110～120℃，通过继电器来控制硅胶加热板加热温度在110～120℃内，当加热温度达到120℃，继电器自动断开，电路断开，硅胶加热板停止加热；当加热温度低于继电器110℃，继电器自动闭合，电路连通，硅胶加热板开始加热。干燥完成后，将成品瓶14与导流管13连接，打开阀门三18和真空泵17，通过真空泵17对成品瓶14进行抽真空处理，抽真空完成后，关闭成品瓶14、阀门三18以及真空泵17，将成品瓶14与导流管13拆除连接；

s2、打开驱动瓶1的阀门，调节减压阀2的输出压力至0.1～0.5mpa，通过驱动瓶1中的氮气把充装装置管道中的液体压出；将输出压力调节至0.1～0.5mpa一方面是为了避免输出压力太高，导致液体流出速度过快，另一方面是由于储罐15不耐高压，避免输出压力太大，对储罐15造成破坏；

s3、打开补压阀9，通过驱动瓶1内的氮气吹洗管路2～3次，每次5～10s，以除去或者减少管路中的空气和水分；

s4、将成品瓶14与导流管13连接，并将成品瓶14放置于电子称上，关闭补压阀9，打开阀门一7、阀门二11以及成品瓶14的阀门，此时，2-溴-3,3,3-三氟丙烯储罐15内的2-溴-3,3,3-三氟丙烯灭火剂在氮气的压力作用下进入成品瓶14中，开始向成品瓶14内充装2-溴-3,3,3-三氟丙烯；

s5、观测电子称变化，待成品瓶14内的2-溴-3,3,3-三氟丙烯充装至指定量后，依次关闭阀门二11、阀门一7；

s6、将减压阀2的输出压力调节至指定充装压力，打开补压阀9，开始向成品瓶14内充装氮气；

s7、待成品瓶14内压力与减压阀2的输出压力平衡时，关闭成品瓶14的阀门和补压阀9，将成品瓶14与导流管13拆除连接；

s8、缓慢打开补压阀9，通过驱动瓶1内的氮气再次吹洗管路2～3次，每次5～10s，最后依次关闭驱动瓶1的阀门、减压阀2、补压阀9，完成2-溴-3,3,3-三氟丙烯的充装。

以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。