超臨界連續(xù)流反應(yīng)裝置
主要技術(shù)參數(shù)
本套裝置為連續(xù)流反應(yīng)裝置，實(shí)驗(yàn)時(shí)先用水泵將水送入系統(tǒng)進(jìn)行升壓，壓力穩(wěn)定后，啟動(dòng)預(yù)熱器和反應(yīng)器的加熱裝置對(duì)水進(jìn)行加熱，直至達(dá)到設(shè)定溫度。然后用進(jìn)料系統(tǒng)將物料通過(guò)活塞式加料器送入混合器按所需比例與水混合?；旌暇鶆虻奈锪纤腿腩A(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)。從反應(yīng)器流出的流體經(jīng)過(guò)冷卻、過(guò)濾、降壓、分離后，進(jìn)行氣體和液體產(chǎn)物的收集和分析。
本套裝置基本的設(shè)計(jì)理念是安全、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)及人性化，整套裝置在設(shè)計(jì)方面考慮到方方面面可能發(fā)生的安全問(wèn)題，從操作人員的角度出發(fā)，確保裝置操作及運(yùn)行的安全性；同時(shí)科學(xué)、合理的儀控設(shè)計(jì)，能夠準(zhǔn)確的控制反應(yīng)溫度、壓力和時(shí)間，把整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)能夠*的整合在一起，使反應(yīng)能夠順利的進(jìn)行，在比較關(guān)鍵的點(diǎn)都設(shè)有聯(lián)鎖報(bào)警，以免操作不當(dāng)或其它原因造成設(shè)備的損壞或發(fā)生事故，確保設(shè)備及操作人員的安全；因?yàn)檠b置反應(yīng)中會(huì)有氫氣產(chǎn)生，所以在設(shè)計(jì)中尤其注意各部分的密封性，保證密封良好；設(shè)計(jì)中還考慮了裝置操作、維修及護(hù)理的方便性，使整套裝置操作起來(lái)更簡(jiǎn)單、方便、得心應(yīng)手。
3.2裝置組成描述
全套裝置主要包含進(jìn)料系統(tǒng)、預(yù)熱系統(tǒng)、混合器、恒溫反應(yīng)器、冷卻器、過(guò)濾及降壓裝置、氣液分離取樣裝置、清洗系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
3.3 裝置性能描述
3.3.1 進(jìn)料系統(tǒng)
進(jìn)料系統(tǒng)由料槽和兩個(gè)并聯(lián)的加料器組成，加料器由一個(gè)柱形筒體和一個(gè)移動(dòng)式活塞構(gòu)成，通過(guò)加料器上四個(gè)閥門(mén)開(kāi)關(guān)的配合，可以使一個(gè)加料器通過(guò)氮?dú)鈹D壓料槽進(jìn)料，而另一個(gè)加料器維持超臨界氣化反應(yīng)。由程序控制切換過(guò)程，實(shí)現(xiàn)總體上的連續(xù)反應(yīng)。
進(jìn)料系統(tǒng)能夠確保系統(tǒng)各部分具有良好的密封性，閥門(mén)開(kāi)閉流暢。
3.3.2 預(yù)熱系統(tǒng)
預(yù)熱器位于混合器與進(jìn)料系統(tǒng)之間，以實(shí)現(xiàn)物料的快速升溫，達(dá)到或接近所需反應(yīng)溫度，現(xiàn)行的設(shè)計(jì)在使用電加熱的同時(shí)，回收利用下游冷卻裝置釋放的熱量對(duì)預(yù)熱器進(jìn)行加熱。預(yù)熱系統(tǒng)能夠確?？焖偌訜嵘郎氐膶?shí)現(xiàn)，以精確控制反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)防止在低于反應(yīng)溫度下生成其他易結(jié)渣的中間產(chǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠保證藻漿與水的快速混合。在混合器內(nèi)部設(shè)有加熱螺旋形盤(pán)管，利用反應(yīng)后物料的余熱來(lái)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(yīng)器
反應(yīng)器中恒溫段運(yùn)行溫度為400℃，壓力為35MPa，內(nèi)徑2cm，恒溫段加熱長(zhǎng)度15m左右，流量約為5L/h。
設(shè)計(jì)從科學(xué)、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(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量，良好的保溫及準(zhǔn)確的溫度控制；同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠確保管內(nèi)傳熱及流動(dòng)良好；在發(fā)生結(jié)渣、堵塞、傳熱惡化等故障時(shí)，具有連鎖報(bào)警，能確保安全；便于清洗和維修。同時(shí)在設(shè)計(jì)中考慮到反應(yīng)中會(huì)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(chǎn)品與水換熱，實(shí)現(xiàn)物料的快速降溫，采用合理的設(shè)計(jì)，增加散熱面積，提高熱利用率。
3.3.6 過(guò)濾及降壓系統(tǒng)
反應(yīng)物料經(jīng)過(guò)過(guò)濾裝置獲得固相產(chǎn)物，兩個(gè)并聯(lián)的過(guò)濾器交替使用以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，然后通過(guò)自立式減壓閥降壓。
降壓及過(guò)濾裝置應(yīng)保證固體產(chǎn)物的有效分離，兩個(gè)過(guò)濾器用壓差儀實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)濾筒的情況，能夠確保濾筒切換及時(shí)、流暢。
3.3.7 氣液分離、取樣系統(tǒng)
氣液分離采用旋風(fēng)分離裝置，能保證氣體與液體的有效分離，同時(shí)能確保氣體、液體所取樣品的代表性。
3.3.8 清洗系統(tǒng)
系統(tǒng)由一個(gè)沖洗泵從水槽抽水，把水升到一定壓力，對(duì)反應(yīng)裝置進(jìn)行清洗，確保在需要時(shí)能有效地清洗整個(gè)反應(yīng)裝置。
3.4系統(tǒng)控制原理
連續(xù)流反應(yīng)裝置采用獨(dú)立的上位機(jī)控制模式，控制過(guò)程為上位機(jī)組態(tài)—PLC—儀表；現(xiàn)場(chǎng)各參數(shù)由儀表就地顯示，數(shù)據(jù)進(jìn)入PLC，經(jīng)PLC轉(zhuǎn)化處理后的數(shù)據(jù)傳入上位機(jī)，上位機(jī)處于監(jiān)控狀態(tài)，給PLC提供豐富的模擬量信號(hào)；PLC根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)和上位機(jī)信號(hào)作出相關(guān)控制指令：如啟動(dòng)加熱、閥門(mén)開(kāi)閉等。上位機(jī)組態(tài)可對(duì)所有設(shè)備實(shí)行實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集并編制實(shí)驗(yàn)（生產(chǎn)）報(bào)表，并可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)。采用儀表就地顯示，數(shù)據(jù)由儀表傳送。儀表自帶通訊模塊，采用RS485標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)采集頻率高、信息交換量大；儀表只測(cè)不控，采用PLC控制，避免儀表死機(jī)后控制程序失控引起的連鎖反應(yīng)。
整個(gè)控制柜主要包括了PLC、溫度、數(shù)字顯示儀表，加熱控制器等等（上位機(jī)可選），主要針對(duì)反應(yīng)過(guò)程中的各個(gè)控制點(diǎn)的情況進(jìn)行表征反映，其中可根據(jù)客戶(hù)需要設(shè)計(jì)控制點(diǎn)數(shù)量及位置。
本套裝置基本的設(shè)計(jì)理念是安全、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)及人性化，整套裝置在設(shè)計(jì)方面考慮到方方面面可能發(fā)生的安全問(wèn)題，從操作人員的角度出發(fā)，確保裝置操作及運(yùn)行的安全性；同時(shí)科學(xué)、合理的儀控設(shè)計(jì)，能夠準(zhǔn)確的控制反應(yīng)溫度、壓力和時(shí)間，把整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)能夠*的整合在一起，使反應(yīng)能夠順利的進(jìn)行，在比較關(guān)鍵的點(diǎn)都設(shè)有聯(lián)鎖報(bào)警，以免操作不當(dāng)或其它原因造成設(shè)備的損壞或發(fā)生事故，確保設(shè)備及操作人員的安全；因?yàn)檠b置反應(yīng)中會(huì)有氫氣產(chǎn)生，所以在設(shè)計(jì)中尤其注意各部分的密封性，保證密封良好；設(shè)計(jì)中還考慮了裝置操作、維修及護(hù)理的方便性，使整套裝置操作起來(lái)更簡(jiǎn)單、方便、得心應(yīng)手。
3.2裝置組成描述
全套裝置主要包含進(jìn)料系統(tǒng)、預(yù)熱系統(tǒng)、混合器、恒溫反應(yīng)器、冷卻器、過(guò)濾及降壓裝置、氣液分離取樣裝置、清洗系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
3.3 裝置性能描述
3.3.1 進(jìn)料系統(tǒng)
進(jìn)料系統(tǒng)由料槽和兩個(gè)并聯(lián)的加料器組成，加料器由一個(gè)柱形筒體和一個(gè)移動(dòng)式活塞構(gòu)成，通過(guò)加料器上四個(gè)閥門(mén)開(kāi)關(guān)的配合，可以使一個(gè)加料器通過(guò)氮?dú)鈹D壓料槽進(jìn)料，而另一個(gè)加料器維持超臨界氣化反應(yīng)。由程序控制切換過(guò)程，實(shí)現(xiàn)總體上的連續(xù)反應(yīng)。
進(jìn)料系統(tǒng)能夠確保系統(tǒng)各部分具有良好的密封性，閥門(mén)開(kāi)閉流暢。
3.3.2 預(yù)熱系統(tǒng)
預(yù)熱器位于混合器與進(jìn)料系統(tǒng)之間，以實(shí)現(xiàn)物料的快速升溫，達(dá)到或接近所需反應(yīng)溫度，現(xiàn)行的設(shè)計(jì)在使用電加熱的同時(shí)，回收利用下游冷卻裝置釋放的熱量對(duì)預(yù)熱器進(jìn)行加熱。預(yù)熱系統(tǒng)能夠確?？焖偌訜嵘郎氐膶?shí)現(xiàn)，以精確控制反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)防止在低于反應(yīng)溫度下生成其他易結(jié)渣的中間產(chǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠保證藻漿與水的快速混合。在混合器內(nèi)部設(shè)有加熱螺旋形盤(pán)管，利用反應(yīng)后物料的余熱來(lái)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(yīng)器
反應(yīng)器中恒溫段運(yùn)行溫度為400℃，壓力為35MPa，內(nèi)徑2cm，恒溫段加熱長(zhǎng)度15m左右，流量約為5L/h。
設(shè)計(jì)從科學(xué)、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(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量，良好的保溫及準(zhǔn)確的溫度控制；同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠確保管內(nèi)傳熱及流動(dòng)良好；在發(fā)生結(jié)渣、堵塞、傳熱惡化等故障時(shí)，具有連鎖報(bào)警，能確保安全；便于清洗和維修。同時(shí)在設(shè)計(jì)中考慮到反應(yīng)中會(huì)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(chǎn)品與水換熱，實(shí)現(xiàn)物料的快速降溫，采用合理的設(shè)計(jì)，增加散熱面積，提高熱利用率。
3.3.6 過(guò)濾及降壓系統(tǒng)
反應(yīng)物料經(jīng)過(guò)過(guò)濾裝置獲得固相產(chǎn)物，兩個(gè)并聯(lián)的過(guò)濾器交替使用以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，然后通過(guò)自立式減壓閥降壓。
降壓及過(guò)濾裝置應(yīng)保證固體產(chǎn)物的有效分離，兩個(gè)過(guò)濾器用壓差儀實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)濾筒的情況，能夠確保濾筒切換及時(shí)、流暢。
3.3.7 氣液分離、取樣系統(tǒng)
氣液分離采用旋風(fēng)分離裝置，能保證氣體與液體的有效分離，同時(shí)能確保氣體、液體所取樣品的代表性。
3.3.8 清洗系統(tǒng)
系統(tǒng)由一個(gè)沖洗泵從水槽抽水，把水升到一定壓力，對(duì)反應(yīng)裝置進(jìn)行清洗，確保在需要時(shí)能有效地清洗整個(gè)反應(yīng)裝置。
3.4系統(tǒng)控制原理
連續(xù)流反應(yīng)裝置采用獨(dú)立的上位機(jī)控制模式，控制過(guò)程為上位機(jī)組態(tài)—PLC—儀表；現(xiàn)場(chǎng)各參數(shù)由儀表就地顯示，數(shù)據(jù)進(jìn)入PLC，經(jīng)PLC轉(zhuǎn)化處理后的數(shù)據(jù)傳入上位機(jī)，上位機(jī)處于監(jiān)控狀態(tài)，給PLC提供豐富的模擬量信號(hào)；PLC根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表信號(hào)和上位機(jī)信號(hào)作出相關(guān)控制指令：如啟動(dòng)加熱、閥門(mén)開(kāi)閉等。上位機(jī)組態(tài)可對(duì)所有設(shè)備實(shí)行實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集并編制實(shí)驗(yàn)（生產(chǎn)）報(bào)表，并可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)。采用儀表就地顯示，數(shù)據(jù)由儀表傳送。儀表自帶通訊模塊，采用RS485標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)采集頻率高、信息交換量大；儀表只測(cè)不控，采用PLC控制，避免儀表死機(jī)后控制程序失控引起的連鎖反應(yīng)。
整個(gè)控制柜主要包括了PLC、溫度、數(shù)字顯示儀表，加熱控制器等等（上位機(jī)可選），主要針對(duì)反應(yīng)過(guò)程中的各個(gè)控制點(diǎn)的情況進(jìn)行表征反映，其中可根據(jù)客戶(hù)需要設(shè)計(jì)控制點(diǎn)數(shù)量及位置。
