Россия

+7 (383) 363-85-90, (499) 346-39-14

Реакторные системы высокого давления скомплектуем под Ваши задачи

Проточные реакторы. Конструкция.

 

 

BTRS-Jr (Bench Top Reaction System)

- это готовая настольная система на основе трубчатого реактора для проведения каталитических реакций в проточном режиме. Выпускается в двух вариантах:

 

Система с ручным управлением BTRS-Jr

 

Система с компьютерным управлением BTRS-Jr-PC

 

 

Области применения

ХИМИЯ:  гидрирование, изомеризация, селективное окисление, аммоксидирование, модификация функциональных групп.

НЕФТЕХИМИЯ:  крекинг, риформинг, изомеризация, синтез Фишера-Тропша.

ФАРМАЦЕВТИКА И ПИЩЕВОЕ ПРОИЗВОДСТВО:  брожение, гидрирование, ферментативный катализ.

ЭКОЛОГИЯ:  полное окисление, утилизация жидких отходов, очистка сточных вод.

 

Устройство

  • Проточные системы имеют семь входов: четыре входа предназначены для подачи жидких или газообразных реагентов, один вход для подачи инертного газа продувки реактора, один вход для хроматографического газа-носителя и один вход для сжатого воздуха.
  • В левой части системы расположен ее главный элемент - обогреваемый тепловентилятором изотермический шкаф, в котором расположен реактор и остальные компоненты системы. Такая конструкция обеспечивает равномерное тепловое поле и исключает возникновение холодных зон.
  • В правой части системы расположены краны управления потоками реагентов и контрольно-регулирующая аппаратура.
  • Вводимые в систему реагенты вначале проходят через систему регулирования, после чего попадают в смеситель-испаритель, в котором формируется равномерный гомогенный поток, который далее направляется в трубчатый реактор, нагреваемый электрическим нагревателем.
  • После выхода из реактора продукты реакции могут быть направлены в газовый хроматограф для анализа, либо сразу на выход из системы. Имеется также возможность разделения жидких и газообразных продуктов реакции.

 

 

Рабочее давление проточных систем

Проточные системы (как с ручным, так и с компьютерным управлением) выпускаются в трех вариантах: на максимальное давление 30, 100 и 200 бар.

 

Максимальное рабочее давление, бар

Рабочий диапазон манометра/электронного датчика, бар

Максимально допустимое давление в системе (при 650°C), бар

Рабочий диапазон регулятора обратного давления, бар

Кат. номер разрывной мембраны

Давление разрыва мембраны (при 22°C), бар

30

0-42 / 0-35

35

0,3 - 35

P-7601

34-37

100

0-138 / 0-138

110

0,7 - 103

P-7619

108-117

200

0-345 / 0-207

220

1,7 - 276

61791

216-220

 

Подробное описание компонентов системы

Входы для реагентов

Система имеет 4 входа, которые могут быть использованы для ввода как жидких, так и газообразных реагентов. Входы оснащены обжимными коннекторами для присоединения подводящих трубок наружного диаметра 1/8". Система регулирования каждого входа состоит из фильтра, вентиля тонкой регулировки, 3-ходового отводного шарового крана и обратного клапана. Отводной кран позволяет быстро перекрыть поток реагента или вывести его из системы, что можно использовать, например, для измерения скорости потока перед вводом в реактор. В автоматизированной системе BTRS-Jr-PC на каждый вход дополнительно устанавливается пневматический запорный кран.

 

Дополнительные входы

  • Вход для инертного газа продувки реактора устанавливается в том случае, если выбрана опция «продувка реактора». Система регулирования этого входа состоит из фильтра, вентиля тонкой регулировки, 3-ходового отводного шарового крана и обратного клапана.
  • Вход для хроматографического газа-носителя устанавливается в том случае, если выбрана опция «отбор пробы». Система регулирования этого входа состоит из фильтра и 3-ходового шарового крана.
  • Вход для сжатого воздуха устанавливается в том случае, если выбрана хотя бы одна из следующих опций: продувка реактора, отбор пробы, автоматический регулятор обратного давления, а также в автоматизированной системе BTRS-Jr-PC. Сжатый воздух необходим для работы кранов и регуляторов, имеющих пневматический привод.

 

Все дополнительные входы, так же как и входы для реагентов, оснащаются обжимными коннекторами под трубку 1/8".

 

Смеситель-испаритель

Располагается в изотермическом шкафу и состоит из четырех змеевиков (по одному на каждый вход) длиной 137 см каждый с фильтрами на входе. В смесителе-испарителе происходит предварительный нагрев газов, испарение жидкостей, их смешение и формирование гомогенной реакционной смеси.

 

Реактор

Трубчатый реактор также размещается в изотермическом шкафу и обогревается однозонным электрическим нагревателем. Реактор оснащается фильтрами на входе и выходе, а также внутренней термопарой в кармане. Термопара располагается по оси реактора и проходит по всей его длине. Для комплектации системы доступны реакторы нескольких объемов из различных материалов. Рабочие параметры реакторов приведены в таблице.

 

Кат. номер

Материал

Объем, мл

Предельные рабочие параметры

Внутренний диаметр, мм

Внешний диаметр, мм

Обогреваемая длина, мм

301B-2101

Нерж.сталь AISI 316

5

200 бар при 650°C

7,9

14,3

152,4

301B-2102

Нерж.сталь AISI 316

10

200 бар при 650°C

7,9

14,3

304,8

301B-2103

Нерж.сталь AISI 316

20

138 бар при 650°C

13,1

19,1

152,4

301B-2104

Нерж.сталь AISI 316

40

138 бар при 650°C

13,1

19,1

304,8

301B-2105

Нерж.сталь AISI 316

100

220 бар при 650°C

25,0

54,1

203,2

301B-2106

Нерж.сталь AISI 316

200

220 бар при 650°C

25,0

54,1

406,4

301B-2246

A-286

20

200 бар при 650°C

13,1

19,1

152,4

301B-2247

A-286

40

200 бар при 650°C

13,1

19,1

304,8

301B-2248

Инколой 800HT

5

50 бар при 900°C

7,9

14,3

152,4

301B-2249

Инколой 800HT

10

50 бар при 900°C

7,9

14,3

304,8

301B-2250

Инколой 800HT

20

50 бар при 900°C

13,1

19,1

152,4

301B-2251

Инколой 800HT

40

50 бар при 900°C

13,1

19,1

304,8

301B-2252

Инколой 800HT

100

по запросу

25,0

54,1

203,2

301B-2253

Инколой 800HT

200

по запросу

25,0

54,1

406,4

301B-2254

HR-160

5

6,2 бар при 1000°C

7,9

14,3

152,4

301B-2255

HR-160

10

6,2 бар при 1000°C

7,9

14,3

304,8

301B-2256

HR-160

20

6,2 бар при 1000°C

13,1

19,1

152,4

301B-2257

HR-160

40

6,2 бар при 1000°C

13,1

19,1

304,8

301B-2258

HR-160

100

по запросу

25,0

54,1

203,2

301B-2259

HR-160

200

по запросу

25,0

54,1

406,4

301B-2260

Кварц

5

0 бар при 1000°C

6,1

9,65

152,4

301B-2261

Кварц

10

0 бар при 1000°C

6,1

9,65

304,8

 

В верхней части реактора имеется дополнительный вход, который в стандартном исполнении заглушен. Этот вход может быть использован для прямого ввода реагентов реактор, минуя смеситель-испаритель.

 

Продувка реактора (опция)

Если выбрана данная опция, в систему устанавливается восьмипортовый двухпозиционный кран (Valco) с пневматическим приводом, который управляется кнопкой на передней панели (для системы BTRS-Jr), либо из компьютерной программы (для системы BTRS-Jr-PC). Во включенном положении направляет поток реагентов в обход реактора, который в это время продувается инертным газом. В сочетании с краном для отбора пробы (см. далее) позволяет отобрать пробу исходной реакционной смеси.

> Данная опция недоступна в варианте системы на давление 200 бар.

 

Измерение и регулирование давления

Измерение давления на входе в реактор производится механическим манометром, расположенным на передней панели системы. Кроме того, может быть установлен электронный датчик, с помощью которого реализуется цифровая индикация давления (опция для системы BTRS-Jr, стандартно для системы BTRS-Jr-PC). Манометр и электронный датчик устанавливаются через изолятор, заполненный силиконовым маслом.

 

Для регулирования давления на выходе из системы устанавливается регулятор обратного давления ("до себя"). Возможны следующие варианты:

  • ручной пружинный регулятор (стандартно для системы BTRS-Jr);
  • автоматический регулятор (Badger Meter) с пневматическим приводом (опция для системы BTRS-Jr, стандартно для системы BTRS-Jr-PC). В случае установки его в комплексе с электронным датчиком реализуется алгоритм регулирования давления с обратной связью.

 

Для защиты измерительного оборудования от превышения давления система оснащается предохранительным устройством с разрывной мембраной, которое располагается в верхней части системы.

 

Отбор пробы (опция)

В системе может быть предусмотрен отбор пробы для анализа продуктов реакции на газовом хроматографе. Возможны два основных варианта отбора пробы:

  • отводной кран с дополнительным регулировочным вентилем, устанавливаемый на выходе из реактора. Вентили монтируются за пределами изотермического шкафа.
  • восьмипортовый двухпозиционный кран (Valco) с пневматическим приводом, который управляется кнопкой на передней панели (для системы BTRS-Jr), либо из компьютерной программы (для системы BTRS-Jr-PC). Кран оснащен газовой петлей объемом 1 мл (в стандартном варианте), доступны также и другие объемы в интервале от 0,75 до 3 мл. В положении "отбор пробы" поток продуктов реакции проходит через газовую петлю, заполняя ее, после чего направляется на выход из системы. При переключении крана в положение "ввод пробы" накопленная в петле проба захватывается газом-носителеми направляется в хроматограф.

 

Для доставки пробы в хроматограф система может быть оснащена обогреваемой линией.

 

Обогреваемая линия (опция)

Соединяет кран отбора пробы с газовым хроматографом (не входит в комплект системы). Предотвращает конденсацию пробы при доставке ее в прибор.

 

Длина: 1,83 м.
Внутренний диаметр: 0,69 мм.
Максимальная температура: 300
°C.
Соединение с ГХ: универсальный модуль, содержащий иглу, мембрану, гайку и ферулу, совместимый с приборами большинства ведущих производителей.

 

Конденсатор (опция)

Устанавливается на выходе из реактора перед регулятором обратного давления в том случае, если требуется сконденсировать и собрать жидкий продукт реакции. Объем конденсатора 150 мл.

 

Конденсатор может быть изготовлен в различных вариантах:

  • с воздушным охлаждением, без возможности термостатирования;
  • с жидкостным охлаждением/нагревом: медный змеевик диаметром 1/4", намотанный вокруг резервуара и оснащенный обжимными коннекторами для подключения к циркуляционному термостату;
  • с электронагревателем (максимальная температура 204°C).

 

Система слива содержимого из конденсатора может быть исполнена в следующих вариантах:

  • ручной слив: запорный шаровой кран и вентиль тонкой регулировки (только для системы BTRS-Jr);
  • автоматический слив по таймеру с заданным интервалом (для систем BTRS-Jr и BTRS-Jr-PC);
  • автоматический контроль уровня с помощью вибрационного датчика (только для системы BTRS-Jr-PC).

 

 

 

Схема потоков в системе BTRS-Jr

 

Управление (система BTRS-Jr)

Контрольное оборудование системы BTRS-Jr представлено отдельными контроллерами, с помощью которых осуществляется задание и поддержание каждого параметра процесса, а также аварийное отключение системы. Пневматические краны продувки реактора и отбора пробы управляются кнопками на передней панели системы.

 

  • Контроль температуры. ПИД-регулирование с использованием термопар хромель-алюмель (тип К). Отдельные отказобезопасные контроллеры на каждый нагреваемый узел - нагреватель реактора, изотермический шкаф, обогреваемую линию к хроматографу, конденсатор (при выборе соответствующей опции).
  • Контроль давления. В стандартном исполнении системы давление регулируется ручным регулятором (см. выше). При выборе опции "автоматическое регулирование давления" в систему устанавливается дополнительный контроллер, осуществляющий ПИД-регулирование давления с использованием электронного датчика, либо только его цифровую индикацию.
  • Аварийная сигнализация. Устанавливаемые в систему контроллеры температуры и давления позволяют задавать пороги срабатывания аварийной сигнализации и отключения питания при превышении критических значений.
  • Сбор данных (опция). Система может быть оборудована интерфейсом RS-485 для подключения к компьютеру и ведения протокола процесса по следующим параметрам: температура реактора, перегрев реактора, температура изотермического шкафа, температура обогреваемой линии, давление в системе. Данные могут быть затем сохранены в формате Excel для последующей обработки. Сохраняются как уставки, так и реальные значения параметров процесса через заданный промежуток времени.

 

Управление (система BTRS-Jr-PC)

Автоматический контроль всех узлов обеспечивает встроенный в систему программируемый логический контроллер (PLC), управляемый с подключаемого к системе персонального компьютера с установленным программным обеспечением.

 

Программное обеспечение Wonderwave HMI устанавливается на обычный компьютер с операционной системой семейства Windows и служит для управления реакционной системой. Программа имеет следующие разделы: Обзор, Программа, История, События и аварии. Переключение между разделами осуществляется кнопками в верхней части окна программы.

 

  • Раздел "ОБЗОР" дает наглядное изображение системы в виде графической схемы с информацией о ее текущем состоянии: значениями параметров процесса, положением запорных и многопортовых кранов и т.д. Здесь же можно установить или изменить задание любого параметра и порогов срабатывания аварийной сигнализации, сюда же выводятся все аварийные сообщения.
  • Раздел "ПРОГРАММА" дает возможность составлять, сохранять и запускать программы хода процесса и изменения его параметров на каждой стадии, что позволяет проводить все стадии процесса - нагрев, ввод реагентов, реакцию и охлаждение - в автоматическом режиме без участия оператора.
  • Раздел "ИСТОРИЯ". В этом разделе хранятся протоколы изменения параметров процесса во времени за последние 60 дней, которые доступны для просмотра в графическом виде и могут быть сохранены в формате .csv. Также это окно может быть использовано для наблюдения за процессом в реальном времени.
  • Раздел "СОБЫТИЯ И АВАРИИ". Здесь хранятся все случаи срабатывания аварийной сигнализации, а также открытия и закрытия пневматических кранов с указанием даты и времени каждого события.

 

Технические характеристики проточных систем

Максимальные рекомендуемые
рабочие параметры

Давление: 30 / 100 / 200 бар
Температура реактора: 650
°C

Температура изотермического шкафа: 250°C

Температура обогреваемой линии: 300°C

Материалы конструкции* (части, контактирующие с реагентами) Нержавеющая сталь AISI 316, тефлон (ПТФЭ), кальрез, Nitronic 60, Vespel (полиимид).
Никелевый сплав А-286 (для реакторов 20 и 40 мл в варианте на 200 бар)
Коннекторы входов Обжимные, под трубки наружного диаметра 1/8”
Фильтры Диаметр пор 7 мкм
Обратные клапаны С прокладкой, давление открытия 1,4 бар
Регулирующие вентили 18 оборотов, канал 1,19 мм, коэффициент расхода (Cv) 0,010, ручка с микрометром
Шаровые краны 3-ходовые, ход ручки 180°
Термопары Тип К (хромель-алюмель)
Трубки Нержавеющая сталь AISI 316,
наружный диаметр 1/8”, внутренний диаметр 1/16”
Манометр Диаметр циферблата 63,5 мм, двойная шкала (бар / psi)
Датчик давления Точность ± 0,13% рабочего диапазона (при постоянной температуре)
Габаритные размеры (Ш х Г х В) Система в сборе: 105 х 35 х 82 см
Изотермический шкаф: 30 х 20 х 61 см
Электропитание 220 В, 50/60 Гц, 20 А

* - Заказчик должен самостоятельно убедиться в том, что материалы конструкции системы подойдут по химической стойкости для проведения планируемых реакций.

 

По специальному заказу возможно изготовление реакционных систем на большее давление, температуру, с другим объемом реактора, а также со специальной схемой потоков.

 

 

Дополнительное оборудование для проточных систем

Регуляторы массового расхода газов (MFC)

Устанавливаются на входе в реакционную систему и служат для регулирования расхода газообразных реагентов. К системам BTRS-Jr и BTRS-Jr-PC может быть подключено до 4-х регуляторов. Приборы поставляются откалиброванными под требуемые заказчику параметры: вид газа, давление на входе и выходе, диапазон регулирования расхода. К системе BTRS-Jr регуляторы поставляются объединенными в отдельный блок UFC. В системе BTRS-Jr-PC регуляторы встроены в корпус системы вместе с остальным оборудованием.
 

Точность ± 1% рабочего диапазона
Воспроизводимость 0,25%
Время установления нового расхода (с точностью 2%) менее 3 с (при изменении задания от 0 до 100%)
Дрейф нуля менее 0,075% рабочего диапазона на 1°C
Чувствительность к изменению давления менее 0,43% на 1 бар (для азота)
Максимальное рабочее давление 103 или 200 бар
Рабочая температура от 5 до 65°C
Материалы, контактирующие со средой нержавеющая сталь AISI 316, витон

 

Жидкостные насосы

Жидкостные насосы плунжерного типа служат для подачи в систему жидких реагентов. К системам BTRS-Jr и BTRS-Jr-PC может быть подключено до 4-х жидкостных насосов.

Скорость потока

0,01 – 9,99 мл/мин. (с головкой 10 мл)
0,1 – 39,9 мл/мин. (с головкой 40 мл)

Создаваемое давление 10 – 413 бар (с головкой 10 мл)
10 – 103 бар (с головкой 40 мл)
Точность ± 2%
Воспроизводимость ± 0,2%
Аналоговое управление 0 - 10 В
Цифровой интерфейс RS-232
Материалы конструкции головка насоса - нержавеющая сталь AISI 316
плунжер - сапфир или керамика
Габаритные размеры 26,5 (Ш) х 44,5 (Г) х 14 (В) см
Масса 10,9 кг

 

Для более сложных задач, например работы со сжиженными газами или сверхкритическими флюидами, могут быть поставлены шприцевые насосы высокого давления компании Teledyne Isco.

 

Широчайшие возможности компании Autoclave Engineers и индивидуальный подход к клиенту позволяют предложить Вам полностью готовые системы практически под любые задачи.

 

 



www.high-pressure.ru
equipment@noykem.ru
(383) 363-85-90
(499) 346-39-14

Copyright (с) 2013-2018 ООО "Нойкем"



creater by | TT-DESIGN 2013