超臨界連續(xù)流反應裝置

主要技術參數(shù)

：李軍    ：

本套裝置為連續(xù)流反應裝置，實驗時先用水泵將水送入系統(tǒng)進行升壓，壓力穩(wěn)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(tǒng)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?；旌暇鶆虻奈锪纤腿腩A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(jīng)過冷卻、過濾、降壓、分離后，進行氣體和液體產(chǎn)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(fā)生的安全問題，從操作人員的角度出發(fā)，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(tǒng)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(lián)鎖報警，以免操作不當或其它原因造成設備的損壞或發(fā)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(chǎn)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(tǒng)、預熱系統(tǒng)、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(tǒng)和控制系統(tǒng)。
3.3 裝置性能描述
3.3.1 進料系統(tǒng)
進料系統(tǒng)由料槽和兩個并聯(lián)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(xiàn)總體上的連續(xù)反應。
進料系統(tǒng)能夠確保系統(tǒng)各部分具有良好的密封性，閥門開閉流暢。
3.3.2 預熱系統(tǒng)
預熱器位于混合器與進料系統(tǒng)之間，以實現(xiàn)物料的快速升溫，達到或接近所需反應溫度，現(xiàn)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(tǒng)能夠確?？焖偌訜嵘郎氐膶崿F(xiàn)，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(chǎn)物。
3.3.3 混合器
 混合器用于按所需比例混合水及藻漿，合理的結構設計能夠保證藻漿與水的快速混合。在混合器內(nèi)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(nèi)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(shù)的準確測量，良好的保溫及準確的溫度控制；同時反應器內(nèi)部結構的設計能夠確保管內(nèi)傳熱及流動良好；在發(fā)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(chǎn)品與水換熱，實現(xiàn)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(tǒng)
反應物料經(jīng)過過濾裝置獲得固相產(chǎn)物，兩個并聯(lián)的過濾器交替使用以實現(xiàn)反應的連續(xù)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(chǎn)物的有效分離，兩個過濾器用壓差儀實時在線監(jiān)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(tǒng)
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(tǒng)
系統(tǒng)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(tǒng)控制原理
連續(xù)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(tài)—PLC—儀表；現(xiàn)場各參數(shù)由儀表就地顯示，數(shù)據(jù)進入PLC，經(jīng)PLC轉化處理后的數(shù)據(jù)傳入上位機，上位機處于監(jiān)控狀態(tài)，給PLC提供豐富的模擬量信號；PLC根據(jù)現(xiàn)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(tài)可對所有設備實行實時運行監(jiān)控，對各項數(shù)據(jù)實時采集并編制實驗（生產(chǎn)）報表，并可對歷史數(shù)據(jù)進行查詢。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標準通訊協(xié)議與PLC進行通訊，數(shù)據(jù)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(shù)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(jù)客戶需要設計控制點數(shù)量及位置。