[发明专利]一种用于监测和检测硫化氢气体泄漏的特征响应材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种特征响应材料及其制备方法，具体涉及一种用于监测和检测硫化氢气体泄漏的特征响应材料及其制备方法；该硫化氢气体响应材料由包含基体材料、改性花色苷和TiO₂多孔微球等原料制备而成，基体材料、改性花色苷和TiO₂多孔微球的质量百分比分别为：60‑70％：5‑15％：2‑10％；该响应材料可用于石油化工、天然气化工和煤化工领域，能够解决现有技术中检测硫化氢气体大量依赖于精密仪器密闭检测或人工携带操作检测的弊端，具备监测覆盖范围广、灵敏度高、视觉可见和施工便捷等技术效果；更可以与防腐防护材料一起使用，从而实现连接部位的包裹防护和硫化氢气体腐蚀泄漏监测的一体化。

技术领域

本发明涉及一种特征响应材料及其制备方法，具体涉及一种用于监测和检测硫化氢气体泄漏的特征响应材料及其制备方法。

背景技术

响应材料是指当外部环境(如pH值、光、温度、电压和气体等)发生变化时表面或内部的分子结构或状态会发生较大改变的一类特殊材料。这种对环境变化发生敏感响应的性质可导致材料的物理或化学性质发生较大的改变，并能通过人体感官或简单仪器发现。

硫化氢是一种具有刺激性和窒息性的酸性剧毒气体，当空气中硫化氢分子的浓度达到15ppm时，接触者会失去意识，呼吸暂停和嗅觉系统失活，当人体吸入浓度高于1000ppm的硫化氢时可猝死。煤的低温焦化以及含硫石油、天然气的开采和提炼过程中会伴有大量硫化氢气体。特别是石油与天然气的开采，大部分情况下地下矿场都伴生硫化氢气体，这些酸性气体一方面极大地加剧了腐蚀问题，另一方面也带了巨大的安全隐患。硫化氢从地下井筒进入集输系统直到被分离和反应脱除，在管道中的流程可达几千米到几十千米，经过大量的阀门、法兰、焊缝连接等部位，这些部位既是局部腐蚀最敏感的区域，又是最容易发生气液泄漏的部位。如此长的输送流程中，任何一点发生硫化氢气体泄漏都会产生十分危险的后果。因此亟需实现对硫化氢监测的全流程覆盖。

国内外检测和监测硫化氢泄漏的方法研究较多，包括醋酸铅反应速率法、检测管法、色谱法、便携式气体检测仪和硫化氢传感器等。上述方法对于测量硫化氢的浓度都有较高的灵敏度，但却需要依赖一些精密的仪器或繁琐的人工操作。气体检测仪和硫化氢传感器在以油气田为代表的工业现场很难大面积、全覆盖地布设监测点，一般只针对关键设备和关键部位。比如CN210109086U公开的一种油田硫化氢浓度检测装置，需要将硫化氢在密闭空间进行检测。在全球大多数油气田特别是非发达地区的油气田，还部分依靠人工携带便携式气体检测仪进行巡检，既无法对设备、管线及典型连接部位实现时间和空间的全覆盖检测，也对操作工人的人身安全带来很大的隐患。因此亟需发展实施简便、布点范围更广泛且无需使用特殊仪器的硫化氢监测方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于监测和检测硫化氢气体泄漏的特征响应材料及其制备方法。该材料可用于石油化工、天然气化工和煤化工领域，具备监测覆盖范围广、灵敏度高、视觉可见和施工便捷等技术效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种用于监测硫化氢泄漏的特征响应材料及其制备方法，该材料可制备为各种形态，如球状、布状、饼状、针状，可以做成复合纸、凝胶、涂料、涂层，方便布设在不同部位获得硫化氢气体泄漏的变色报警功能。作为涂层涂敷于设备或管道表面时还一体化地提供了腐蚀防护和硫化氢气体泄漏变色报警的两种功能。

本发明所述的一种硫化氢响应材料，由包含基体材料、改性花色苷和TiO₂多孔微球的原料制备而成。基体材料、改性花色苷和TiO₂多孔微球的质量百分比分别为：60-70％：5-15％：2-10％；优选65-70％：10-15％：5-10％。

进一步的，硫化氢响应材料的原料还包含质量百分比为15～25％乙醇-水溶剂，其中乙醇与水的体积比为5:5。乙醇-水溶剂的质量百分含量优选20％。