УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к области оборудования для проведения химических процессов в изолированном объеме при нагреве и повышенном давлении и может быть, в частности, применена в технологиях кислотного гидролиза клетчатки, и других производствах, требующих изоляции рабочего объема от влияния окружающей среды.
Известна установка для проведения гидролиза, включающая реактор и блок индикации и регулировки некоторых параметров процесса (RU 119643). Известная установка работает в цикличном режиме, в ее состав входит лишь один реактор. Недостатком известного устройства является отсутствие системы подачи реагентов.
Наиболее близким к предлагаемой модели является устройство для гидролиза целлюлозосодержащего сырья, включающее реактор, систему подачи реагентов и систему отбора продуктов реакции (RU 101446). Существенными недостатками известного устройства являются: отсутствие блока индикации и управления, из-за чего невозможно провести коррекцию процесса гидролиза, наличие только одного реактора, при выходе из строя которого, производство останавливается, нагрев производится магнетроном, что требует соблюдения особых мер защиты персонала от излучения.
Задачей предлагаемой модели является создание безопасного надежного универсального устройства непрерывно-периодического действия для проведения различных химических процессов, протекающих под давлением при нагреве.
В результате использования предполагаемой полезной модели обеспечивается возможность точного отслеживания и регулирования заданных параметров технологического процесса, повышается надежность работы устройства, обеспечивается возможность проведения профилактического обслуживания отдельных модулей реактора без остановки всего процесса. При этом первоначальные капиталовложения на развертывание производства могут быть снижены за счет запуска минимально необходимого числа модулей. При необходимости, по мере расширения производства, могут быть установлены дополнительные модули.
Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство непрерывно-периодического действия для термохимических процессов под давлением, включает реактор, состоящий из нескольких идентичных модулей, каждый из которых состоит из рабочей камеры с установленными в ней датчиками уровня температуры и давления, оснащенной нагревателем и клапаном сброса избыточного давления, вводного и выводного трубопроводов, перекрываемых управляемыми клапанами, магистраль ввода реагентов, магистраль отбора продуктов реакции, блок управления клапанами, соединенный цифровой магистралью с блоком индикации и управления процессом, соединенного с датчиками уровня, давления и температуры, нагревателями и клапанами модулей реактора, при этом все вводные и выводные трубопроводы модулей соединены, соответственно, с магистралью ввода реагентов и магистралью отбора продуктов реакции.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема устройства непрерывно-периодического действия для проведения термохимических процессов под давлением, которая включает в себя реактор, состоящий из несколько идентичных модулей. Каждый модуль состоит из рабочей камеры 1 с установленными в ней датчиками уровня 7, температуры 9 и давления 8, оснащенной нагревателем 14 и клапаном сброса избыточного давления 6, а также вводного 12 и выводного 13 трубопроводов, перекрываемых управляемыми клапанами 4 и 5, соответственно, магистраль ввода реагентов 2, магистраль отбора продуктов реакции 3, блок управления клапанами 10, соединенный цифровой магистралью 15 с блоком индикации и управления процессом 11, который соединен с датчиками уровня, давления и температуры и нагревателями сигнальной шиной 16, а также с клапанами посредством сигнальной шины 17. При этом все вводные 12 и выводные 13 трубопроводы модулей соединены, соответственно, с магистралью ввода реагентов 2 и магистралью отбора продуктов реакции 3.
Принцип работы устройства рассмотрим на примере проведения кислотного гидролиза растительной клетчатки. В исходном состоянии все клапаны 4 и 5 закрыты. Для начала производственного цикла из блока индикации и управления процессом 11 по цифровой магистрали подают сигнал в блок управления клапанами 10, который формирует разрешающий сигнал, поступающий по сигнальной шине 17 на клапан 4 первого модуля реактора. При этом клапан открывается и обеспечивает подачу сырья и реагентов из магистрали 2 по вводному трубопроводу 12 в рабочую камеру реактора 1 первого модуля. Рабочую камеру продолжают заполнять до тех пор, пока на блок индикации и управления процессом 11 не поступит сигнал с датчика уровня 7 по сигнальной шине 16. По этому сигналу клапан 4 первого модуля реактора закрывается, изолируя модуль от магистрали ввода. После этого производят запуск рабочего цикла в первом модуле реактора. Блок индикации и управления процессом 11 обеспечивает поддержание необходимых условий процесса гидролиза (T=190-270°C, P=2-14 атм.) по заданной оператором программе. Нагрев производят посредством нагревателя 14. Защита рабочего объема осуществляется с помощью клапана сброса избыточного давления 6. Показания датчиков температуры 9 и давления 8 поступают в блок индикации и управления по сигнальной шине 16, где происходит их обработка, а также их визуализация в цифровом виде. После перекрытия клапана 4 первого модуля реактора подают сигнал на открытие клапан 4 второго модуля реактора с последующей подачей в него сырья и реагентов из магистрали 2. Последовательность запуска рабочего режима второго и последующих модулей реактора идентична описанной выше. По завершении технологического цикла переработки сырья в каждом конкретном модуле реактора по сигнальной шине 17 подают сигнал на открывание управляемого клапана 5 соответствующего модуля, обеспечивая выгрузку продуктов в магистраль отбора продуктов реакции 3 через выводной трубопровод 13. Затем управляемый клапан 5 закрывают, после чего данный модуль реактора готов для проведения следующего технологического цикла. Таким образом осуществляют непрерывно-периодическую последовательность переработки сырья в модулях реактора.
При необходимости ремонта или профилактического обслуживания любого из модулей реактора его изолируют от магистралей ввода реагентов 2. и отбора продуктов реакции 3, не прерывая технологического процесса