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超臨界連續流反應裝置

主要技術參數

：李軍    ：

本套裝置為連續流反應裝置，實驗時先用水泵將水送入系統進行升壓，壓力穩定后，啟動預熱器和反應器的加熱裝置對水進行加熱，直至達到設定溫度。然后用進料系統將物料通過活塞式加料器送入混合器按所需比例與水混合。混合均勻的物料送入預熱器進行預熱，預熱后進入反應器反應。從反應器流出的流體經過冷卻、過濾、降壓、分離后，進行氣體和液體產物的收集和分析。
本套裝置基本的設計理念是安全、科學、嚴謹及人性化，整套裝置在設計方面考慮到方方面面可能發生的安全問題，從操作人員的角度出發，確保裝置操作及運行的安全性；同時科學、合理的儀控設計，能夠準確的控制反應溫度、壓力和時間，把整個反應系統能夠*的整合在一起，使反應能夠順利的進行，在比較關鍵的點都設有聯鎖報警，以免操作不當或其它原因造成設備的損壞或發生事故，確保設備及操作人員的安全；因為裝置反應中會有氫氣產生，所以在設計中尤其注意各部分的密封性，保證密封良好；設計中還考慮了裝置操作、維修及護理的方便性，使整套裝置操作起來更簡單、方便、得心應手。
3.2裝置組成描述
全套裝置主要包含進料系統、預熱系統、混合器、恒溫反應器、冷卻器、過濾及降壓裝置、氣液分離取樣裝置、清洗系統和控制系統。
3.3 裝置性能描述
3.3.1 進料系統
進料系統由料槽和兩個并聯的加料器組成，加料器由一個柱形筒體和一個移動式活塞構成，通過加料器上四個閥門開關的配合，可以使一個加料器通過氮氣擠壓料槽進料，而另一個加料器維持超臨界氣化反應。由程序控制切換過程，實現總體上的連續反應。
進料系統能夠確保系統各部分具有良好的密封性，閥門開閉流暢。
3.3.2 預熱系統
預熱器位于混合器與進料系統之間，以實現物料的快速升溫，達到或接近所需反應溫度，現行的設計在使用電加熱的同時，回收利用下游冷卻裝置釋放的熱量對預熱器進行加熱。預熱系統能夠確保快速加熱升溫的實現，以精確控制反應時間，同時防止在低于反應溫度下生成其他易結渣的中間產物。
3.3.3 混合器
 混合器用于按所需比例混合水及藻漿，合理的結構設計能夠保證藻漿與水的快速混合。在混合器內部設有加熱螺旋形盤管，利用反應后物料的余熱來加熱物料和水的混合物；在混合器外包有保溫層，使其保溫性能良好，減少熱損失。
3.3.4 恒溫反應器
反應器中恒溫段運行溫度為400℃，壓力為35MPa，內徑2cm，恒溫段加熱長度15m左右，流量約為5L/h。
設計從科學、合理、安全及人性化四方面著手，恒溫段能夠保證各段壓力、溫度參數的準確測量，良好的保溫及準確的溫度控制；同時反應器內部結構的設計能夠確保管內傳熱及流動良好；在發生結渣、堵塞、傳熱惡化等故障時，具有連鎖報警，能確保安全；便于清洗和維修。同時在設計中考慮到反應中會有少量氫氣生成的因素，以確保安全。
3.3.5 冷卻器
冷卻器是產品與水換熱，實現物料的快速降溫，采用合理的設計，增加散熱面積，提高熱利用率。
3.3.6 過濾及降壓系統
反應物料經過過濾裝置獲得固相產物，兩個并聯的過濾器交替使用以實現反應的連續進行，然后通過自立式減壓閥降壓。
降壓及過濾裝置應保證固體產物的有效分離，兩個過濾器用壓差儀實時在線監測濾筒的情況，能夠確保濾筒切換及時、流暢。
3.3.7 氣液分離、取樣系統
氣液分離采用旋風分離裝置，能保證氣體與液體的有效分離，同時能確保氣體、液體所取樣品的代表性。
3.3.8 清洗系統
系統由一個沖洗泵從水槽抽水，把水升到一定壓力，對反應裝置進行清洗，確保在需要時能有效地清洗整個反應裝置。
3.4系統控制原理
連續流反應裝置采用獨立的上位機控制模式，控制過程為上位機組態—PLC—儀表；現場各參數由儀表就地顯示，數據進入PLC，經PLC轉化處理后的數據傳入上位機，上位機處于監控狀態，給PLC提供豐富的模擬量信號；PLC根據現場儀表信號和上位機信號作出相關控制指令：如啟動加熱、閥門開閉等。上位機組態可對所有設備實行實時運行監控，對各項數據實時采集并編制實驗（生產）報表，并可對歷史數據進行查詢。采用儀表就地顯示，數據由儀表傳送。儀表自帶通訊模塊，采用RS485標準通訊協議與PLC進行通訊，數據采集頻率高、信息交換量大；儀表只測不控，采用PLC控制，避免儀表死機后控制程序失控引起的連鎖反應。
整個控制柜主要包括了PLC、溫度、數字顯示儀表，加熱控制器等等（上位機可選），主要針對反應過程中的各個控制點的情況進行表征反映，其中可根據客戶需要設計控制點數量及位置。