Большая техническая энциклопедия
0 1 3 4 9
D V
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Э Ю Я
МА МГ МЕ МИ МН МО МЫ МЯ

Микропилотная установка

 
Микропилотные установки обычно размещаются на сборных металлоконструкциях рамного типа; с помощью проводов и трубок они соединяются с расположенными рядом средствами контроля и управления. Металлоконструкции выполняются в виде вертикальных стоек, соединенных продольными и поперечными перекладинами. Стойки могут быть односторонними и двухсторонними. Односторонние металлоконструкции располагают на расстоянии 90 - 120 см от стены для возможности обслуживания аппаратов и приборов с задней стороны. Двухсторонние металлоконструкции располагаются по продольной или поперечной оси помещения, они позволяют размещать оборудование с двух сторон и применяются при большом числе установок. Сборные металлоконструкции удобны для монтажа на них технологических аппаратов, регулирующих клапанов, соединительных трубопроводов, приборов и вспомогательного оборудования. Дозировочные, циркуляционные насосы и компрессоры обычно размещаются на полу. Электрические, пневматические и измерительные линии проходят сверху и при необходимости опускаются вниз вдоль стоек. Подключение оборудования и приборов к электрическим линиям осуществляется при помощи металлических разъемов или фаянсовых розеток.
Микропилотные установки характеризуются еще большей миниатюрностью, более высоким уровнем автоматизации и надежности. Исполнительное устройство, предназначенное для регулирования таких расходов, должно иметь очень тонкую регулировку и по пропускной способности, и по величине хода. По уровню изготовления такое устройство соответствует высокоточным приборам. Для исполнительного устройства ПОУ-13 ( рис. II-8) характерны большой диапазон пропускной способности и возможность работы со стандартным исполнительным механизмом. Мембранный исполнительный механизм опирается на кронштейн 7, к которому прикреплен и регулирующий орган.
Микропилотная установка может моделировать как весь процесс от сырья до конечного продукта, так и одну или несколько стадий процесса.
Автоматизированные микропилотные установки представляют собой технологические системы малого размера, которые позволяют достаточно быстро получать данные, точно и полно характеризующие исследуемый процесс.
Размеры микропилотной установки определяются характером протекания процесса.
Создание микропилотных установок не ставит своей целью полной замены пилотных установок, которые во многих случаях продолжают оставаться обязательной ступенью проводимых исследований. Вместе с тем микропилотные установки позволяют ускорить выполнение многих исследований и осуществлять их быстрее, с меньшими затратами, большей безопасностью и при сокращенной численности обслуживающего персонала.
Необходимость в создании сложной микропилотной установки может возникнуть лишь при изучении нового процесса и отсутствии следующей ступени в виде пилотной установки.
Таким образом, обычно микропилотную установку стараются максимально упростить и использовать для изучения только одной стадии процесса, исключая известные и проверенные операции. Эти операции включаются в состав установки лишь в случае, если они представляют собой звено, связующее две исследуемые стадии процесса.
Если в первое время микропилотные установки использовались главным образом для испытания катализаторов и определения скорости их дезактивации, то в дальнейшем они находят все большее применение при проведении поисковых и фундаментальных исследований, изучении различных технологических процессов, проведении кинетических исследований.
При использовании программатора на микропилотных установках емкость счетчика, а следовательно и длительность программы, может быть увеличена в 10 и 100 раз за счет соответствующего уменьшения частоты тактового генератора.
Схема подключения микрореактора к хроматографу. Применением потоковых хроматографов на микропилотных установках не ограничивается область использования аналитических приборов этого типа для автоматизации химических исследований. Конструирование специальных устройств ( интерфейсов) для соединения объекта исследования, в качестве которого в основном выступают газовые и жидкостные микрореакторы различного типа, с устройством для отбора пробы обеспечивает расширение применения потоковых хроматографов для научных исследований.
К недостаткам, ограничивающим применение микропилотных установок, относятся: неравномерное распределение потока в реакторах ( в особенности при наличии жидкой фазы), трудность поддержания в них адиабатического режима, необходимость дробления катализаторов, недостаточная надежность получаемых результатов при трехфазных реакциях и необходимость проверки их на более крупных моделях.
Несомненный интерес представляют схемы и конструкции микропилотных установок, позволяющих проводить испытания не только в стационарном, но и в псевдоожиженном слое катализатора в реакторе.
Информация от хроматографов, работающих с микропилотными установками, как правило, должна представлять собой данные об идентификации и количественном составе смеси. Однако, поскольку эти данные не используются для управления процессом в контролируемом реакторе, обработка полученных данных может производиться в системах хроматограф - ЭВМ, работающих в он-лайн режиме или офф-лайн режиме. Возможны также гибридные системы [ 70 в гл. При работе в офф-лайн режиме обычно применяются промежуточные вычислительные устройства, а данные, полученные от хроматографа или промежуточных устройств, записываются на перфоленту или магнитную ленту.

В потоковых хроматографах, работающих с микропилотными установками, широко применяются специализированные вычислительные устройства. Обычно такие устройства разрабатывают специально для обработки хроматографической информации, они обеспечивают выполнение следующих операций [6]: аналого-цифровое преобразование сигнала хроматографа; автоматическое определение начала и конца пика; определение времени удерживания; коррекция результатов с учетом дрейфа нулевой линии; интегрирование площади пика; фильтрация помех ( шумов, ложных пиков, дрейфа нулевой линии); разделение совмещенных пиков; расчет концентрации.
Схема системы отбора пробы из реактора этой микропилотной установки показана на рис. 6.1. Она включает установленные последовательно вентиль, фильтр, капилляр ( гидравлическое сопротивление) и автоматически управляемый клапан. К пробоотборной линии подводится водород, обеспечивающий разбавление продуктов реакции и тем самым уменьшающий вероятность конденсации высококипящих компонентов. Вся пробоотборная линия и установленные на ней элементы обогреваются.
Для перекрытия потоков водорода и других газов на микропилотных установках часто используют соленоидные запорные устройства. С целью исключения возможностей утечек газа через сальник устройства выполняют преимущественно бессальниковы-ми.
Поскольку экономический эффект создается при работе хроматографа в комплекте микропилотной установки и не представляется возможным выделить эффект от использования хроматографа ( без него эксплуатация микропилотной установки нецелесообразна), то эффект, обусловленный применением хроматографа, рассчитывается пропорционально затратам на создание установки и хроматографа. Стоимость микропилотной установки 50 тыс. рублей, стоимость хроматографа 15 тыс. рублей, что составляет 23 % от общей стоимости установки и хроматографа.
Во второй главе приведено описание схемы и условий работы микропилотной установки АМПУ для исследования процесса каталитической гидро-депарафинизации топлив.
Блоки подготовки газов и анализатор потоковых хроматографов, предназначенных для микропилотных установок, размещают в технологическом отсеке установки, а электронную аппаратуру и вторичный регистрирующий прибор устанавливают в отсеке управления.
Хроматограмма продуктов изомеризации бензина.| Хроматограмма продуктов диспропорционирования пропи. Системы обработки результатов анализа, применяемые в потоковых хроматографах, предназначенных для микропилотных установок, существенно отличаются от систем обработки результатов, применяемых в потоковых хроматографах, используемых на промышленных объектах.
Однако более перспективно создание специальных приборов, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к средствам аналитического контроля микропилотных установок.
Режим работы с программированием температуры в потоковых хроматографах применяют только в приборах, работающих на микропилотных установках.
Хроматограф Микрохром - Н применен для автоматического определения состава многокомпонентных смесей газов и паров на выходе микропилотной установки, предназначенной для испытания катализаторов гидрокрекинга. Применение микропилотной установки позволяет уменьшить численность обслуживающего персонала с шести человек до одного и количество испытываемого катализатора и сырья в 10 - 20 раз, сократить продолжительность испытаний и увеличить достоверность получаемых данных.
Сигнал электронного реле 6 управляет положением запорного электромагнитного клапана, являющегося исполнительным устройством системы регулирования уровня в сепараторе микропилотной установки.
Поскольку экономический эффект создается при работе хроматографа в комплекте микропилотной установки и не представляется возможным выделить эффект от использования хроматографа ( без него эксплуатация микропилотной установки нецелесообразна), то эффект, обусловленный применением хроматографа, рассчитывается пропорционально затратам на создание установки и хроматографа. Стоимость микропилотной установки 50 тыс. рублей, стоимость хроматографа 15 тыс. рублей, что составляет 23 % от общей стоимости установки и хроматографа.
Описанная методика составления материального баланса с полностью разнесенными потерями базируется на определении усредненных показателей при установившихся режимах, что связано с потребностью в длительной работе установки на каждом из режимов. Современные микропилотные установки, оснащенные хроматографами на потоке, позволяют определять материальный баланс ускоренным методом. Это достигается путем хроматографического анализа сырьевой смеси, вводимой в реактор, и продуктов реакции, выходящего из него. Этот метод непосредственного определения материального баланса может быть эффективным лишь при работе установки без потерь, что достигается при полной герметичности системы, строгом постоянстве во времени расходов подаваемых на установку сырья и газов, правильном пробоотборе и разделении проб анализируемых продуктов. В этом случае отпадает необходимость в периодическом измерении количеств сырья, газа и продуктов реакции с помощью мерных бюреток или расходных бачков; определение материального баланса при известных и постоянных расходах потоков сводится лишь к периодическому пробо-отбору и анализу проб соответствующих потоков и автоматической обработке получаемых данных. Сопоставление хроматограмм сырья и продуктов реакции позволяет определить материальный баланс и рассчитать конверсию. Однако для качественного выполнения такого метода необходимо оснастить установки надлежащим оборудованием и использовать соответствующие технические приемы. В качестве такого оборудования следует указать на дозировочный плунжерный бесклапанный насос одноразового вытеснения с высокой стабильностью скорости хода плунжера и на прецизионные регуляторы давления газа. К числу вышеуказанных приемов относится предварительная калибровка хроматографа и проверка правильности отбора, разделения и первичной обработки хромато-графической информации.
Хроматограф Микрохром - Н применен для автоматического определения состава многокомпонентных смесей газов и паров на выходе микропилотной установки, предназначенной для испытания катализаторов гидрокрекинга. Применение микропилотной установки позволяет уменьшить численность обслуживающего персонала с шести человек до одного и количество испытываемого катализатора и сырья в 10 - 20 раз, сократить продолжительность испытаний и увеличить достоверность получаемых данных.

Поскольку экономический эффект создается при работе хроматографа в комплекте микропилотной установки и не представляется возможным выделить эффект от использования хроматографа ( без него эксплуатация микропилотной установки нецелесообразна), то эффект, обусловленный применением хроматографа, рассчитывается пропорционально затратам на создание установки и хроматографа. Стоимость микропилотной установки 50 тыс. рублей, стоимость хроматографа 15 тыс. рублей, что составляет 23 % от общей стоимости установки и хроматографа.
Создание микропилотных установок не ставит своей целью полной замены пилотных установок, которые во многих случаях продолжают оставаться обязательной ступенью проводимых исследований. Вместе с тем микропилотные установки позволяют ускорить выполнение многих исследований и осуществлять их быстрее, с меньшими затратами, большей безопасностью и при сокращенной численности обслуживающего персонала.
Катализатор загружался в реактор послойно: верхний слой Г8 - 168ш, нижний ГКД-5н. Опыты выполнены на микропилотной установке.
Ниже описана конструкция отдельных блоков потоковых хроматографов, предназначенных для промышленных технологических установок. Некоторые конструктивные особенности хроматографов, применяемых на микропилотных установках, приведены в гл.
Наряду с испытанием катализаторов на модельных смесях важным моментом является корреляция между результатами, полученными на экспериментальной установке, и работой катализатора в промышленных условиях. Выбор индивидуальных углеводородов, используемых при предварительном отборе катализаторов на микропилотных установках, зависит от процесса и его назначения. Наиболее часто применяют н-декан, н-додекан, w - гексан, н-гептан, н-пентан, циклогексан и их смеси. Окончательную оценку катализаторов и определение эффективности их применения в промышленном процессе проводят на пилотной установке, работающей на реальном сырье. Целью этих испытаний является уточнение характеристик катализатора и его стабильности, изучение влияния на качество получаемых продуктов состава и объемной скорости подачи сырья, скорости циркуляции газов, а также определение оптимальных параметров протекания процесса.
Автоматические хроматографы применяют при исследованиях, связанных с изучением отдельных стадий технологических процессов в нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической отраслях промышленности, для изучения свойств катализаторов и определения их стабильности при длительной работе. Особенно широко автоматические хроматографы применяют для количественного определения состава продуктов на выходе микропилотных установок, а также для исследования продуктов, получаемых в микрореакторах, для чего их встраивают непосредственно в хроматограф. Применение автоматических хроматографов для указанных целей обеспечивает повышение эффективности и сокращение сроков научных исследований.
Пламенно-ионизационные детекторы обладают высокой чувствительностью ( чувствительность ПИД в среднем в 103 раза выше, чем чувствительность ДТП), малой инерционностью, большим линейным динамическим диапазоном, они малочувствительны к колебаниям потока газа и окружающей температуры. Благодаря этому ПИД используются в большинстве современных хроматографов и находят широкое применение при анализе продуктов, получаемых на микропилотных установках.
Для герметичного перекрытия регулируемых потоков на установках находят применение запорные устройства с пневматическим и электрическим приводом. Они характеризуются малыми габаритами, минимальными объемами протекающей через них среды, коррозионной стойкостью соприкасающихся с ней деталей. На микропилотных установках применяют пневматические запорные исполнительные устройства ПОЗ-2 и ПОЗ-3. Устройство ПОЗ-2 имеет исполнение, а ПОЗ-3 - исполнение Н.З. Пневматическое запорное устройство ПОЗ-2 представлено на рис. VIII-12. Основные его блоки - односедельный запорный орган и малогабаритный пневматический мембранно-пружинный механизм. Комбинированная конструкция седла повышает его долговечность и плотность закрытия прохода, так как обойма 9 предохраняет фторопластовый упругий элемент 10 от чрезмерной деформации и преждевременного износа. Устройства ПОЗ-2 и ПОЗ-3 рассчитаны на условное давление 20 MTIa ( 200 кгс / см2) и температуру от - 40 до 80 С.
В современных хроматографах часто применяют схемы с различным числом колонок и каналов. Из хроматографов, выпускаемых отечественным приборостроением, наиболее часто на пилотных и опытно-промышленных установках применяют приборы типов ЛХМ-8МД, ЛХМ-72, Цвет, РХ, ХПА-499. Для оснащения микропилотных установок, осуществляющих первоначальный отбор катализаторов на модельных смесях, разработан простой хроматограф Микрохром. В основу этого хроматографа положена одноколоночная схема, обеспечивающая полный анализ пробы с регистрацией всех компонентов. Отбор пробы производится автоматически, для удобства проверки и калибровки прибора предусмотрена возможность ввода жидкой пробы вручную с помощью шприца.
Установка состоит из стеклянной колбы с инфракрасным нагревателем; разгонка осуществляется со скоростью 1 5 мл / мин в две стадии: до 180 С при нормальном давлении, а затем под вакуумом. Однако при использовании микропилотных установок даже такие усовершенствованные методы разгонки требуют многочасовой наработки продукта, что, естественно, затягивает экспериментальное исследование процессов и испытание катализаторов.
Важным вопросом проектирования новых установок является выбор оборудования ( вторая группа проблем), которое должно не только исправно работать длительное время, но во многих случаях и отвечать требованиям физического моделирования. При отсутствии или невозможности использования выпускаемой аппаратуры ее конструируют и изготавливают индивидуально. При сооружении экспериментальных и особенно микропилотных установок во многих случаях оправдано применение материалов более дефицитных и дорогостоящих, чем те, что используются для промышленных установок. Это дает возможность работать с агрессивными продуктами, позволяет многократно использовать оборудование на разных установках и одновременно снижает затраты времени на его обслуживание, ремонт и замену изношенных деталей.
Используемый индикатор уровня ЭИУ-1ВМ состоит из силового 4 и электронного 3 блоков. Силовой блок питает стабилизированным напряжением схему электронного блока. Ввиду крайне ограниченной площади приборного щита микропилотных установок применяют малогабаритные вторичные приборы АСК со световым отсчетом. Наличие в этих приборах фоторезисторного контактного устройства позволяет с помощью электронного реле 6 подключать дополнительную сигнализацию и осуществлять автоматическое позиционное регулирование уровня в газосепараторе.
Большое количество информации, получаемой при непрерывной работе хроматографа, может быть обработано только с помощью вычислительной техники. Анализируемое вещество следует подавать в хроматограф по специальной пробоотборной системе, обеспечивающей достоверность и представительность отбираемых проб в каждый момент времени. При этом в блоке отбора пробы должны поддерживаться постоянная температура и стабильное давление, а также должна быть исключена возможность конденсации компонентов анализируемого вещества. Таким образом, для определения состава продуктов на выходе микропилотной установки необходим комплекс средств, включающий систему подготовки пробы, анализатор ( хроматограф) и вычислительное устройство.
Программа - проведения опытов может быть составлена и занесена на соответствующий носитель как самим экспериментатором, так и ЭВМ на основе обработки результатов предыдущих экспериментов и планирования очередной серии опытов. Использование числового программного управления позволяет включать крупные универсальные ЭВМ в контур автоматизированной системы научных исследований. Получаемые в ходе опытов данные автоматически регистрируются на машинном носителе информации и по окончании серии опытов передаются в автономную ЭВМ, которая эти данные обрабатывает и интерпретирует, а затем выдает на машинном носителе информации новую программу дальнейшего проведения экспериментов. Эта программа вводится в устройство числового программного управления, обеспечивающее автоматическое проведение эксперимента на лабораторной или микропилотной установке.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11