УСТРОЙСТВО ЗАГРУЗКИ ХИМИЧЕСКОГО РЕАКТОРА

Полезная модель относится к аппаратам химической технологии и может быть использована при автоматической загрузке реагентов в реактор периодического действия и выгрузке из него продуктов реакции после окончания процесса.
Известно устройство загрузки реагентов в рабочую емкость с предварительной откачкой воздуха вакуумным методом посредством эжектора (патент РФ 2396213, опубликовано: 10.08.2010).
Существенными недостатками известного устройства являются достаточно продолжительный период предварительной подготовки рабочего объема к приему реагентов, а также необходимость подключения к магистрали, обеспечивающей нормальную работу эжектора. Кроме того, в устройстве не предусмотрено автоматическое дистанционное управление вентилями, из-за чего устройство оказывается трудоемким в обслуживании и небезопасным в случае проведения процессов с участием вредных химических реактивов, легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ.
Также известно устройство, в котором загрузка жидких реагентов осуществляется посредством электрических насосов (РФ №2010151485, Заявка: 2010151485/05, 18.05.2009 Приоритет: 19.05.2008 US 61/071,812. Дата публикации: 27.06.2012) Способ и устройство для приготовления раствора чувствительного к сдвигу вещества).
К недостаткам известного устройства следует отнести наличие подвижных элементов, непосредственно соприкасающихся с потоками реагентов, что может приводить к их коррозии и попаданию посторонних примесей в среду реагента. Кроме того, используемые механизмы с электроприводом имеют недостаточно высокий ресурс и могут провоцировать взрыв паров огнеопасных реагентов в случае возникновения искры.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание полностью автоматического устройства загрузки реагентов в химический реактор и выгрузки из него продуктов реакции, обеспечивающее уменьшение времени подготовительной фазы удаления остаточного воздуха из реактора, удобство и безопасность эксплуатации и отсутствие неконтролируемых примесей в продуктах химического процесса.
В результате использования предлагаемой полезной модели реализуется автоматизированная дистанционная процедура загрузки реагентов в химический реактор и выгрузки из него продуктов реакции, при которой исключается их контакт с остаточной воздушной средой, и подверженными коррозии подвижными механическими элементами, отпадает необходимость применения электрических насосов, эжекторов и других аналогичных устройств, обладающих низкой износостойкостью деталей и требующих частого профилактического обслуживания, характеризующихся относительно высоким уровнем шума.
Технический результат достигается тем, что устройство загрузки химического реактора включает в себя герметичный химический реактор, оснащенный датчиком уровня, нижним патрубком и патрубком сброса давления с врезанным в него электромагнитным клапаном, герметичную расходную емкость, оснащенную патрубком сброса давления с врезанным в него электромагнитным клапаном, герметичную приемную емкость, оснащенную входным патрубком и патрубком сброса давления с врезанным в него электромагнитным клапаном, пневмопровод загрузки, пневмопровод выгрузки, трубопровод подачи реагентов и микропроцессорный блок управления, соединенный сигнальными кабелями с датчиком уровня и электромагнитными клапанами; при этом химический реактор и расходная емкость соединены через электромагнитные клапаны с пневмомагистралью, соответственно, пневмопроводом выгрузки и пневмопроводом загрузки, трубопровод подачи реагентов через электромагнитный клапан соединяет расходную емкость с нижним патрубком реактора, к которому также, через электромагнитный клапан, присоединен входной патрубок приемной емкости.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема устройства загрузки химического реактора.
Устройство включает в себя герметичный химический реактор 1, оснащенный датчиком уровня 6, нижним патрубком 2 и патрубком сброса давления 4 с врезанным в него электромагнитным клапаном 5, герметичную расходную емкость 7, оснащенную патрубком сброса давления 27 с врезанным в него электромагнитным клапаном 28, герметичную приемную емкость 14, оснащенную входным патрубком 26 и патрубком сброса давления 15 с врезанным в него электромагнитным клапаном 16, пневмопровод загрузки 10, пневмопровод выгрузки 3, трубопровод подачи реагентов 8 и микропроцессорный блок управления 18, соединенный сигнальным кабелем 19 с датчиком уровня и сигнальными кабелями 20, 21, 22, 23, 24, 25 и 29 с электромагнитными клапанами 5, 9, 11, 12, 16, 17 и 28, соответственно. При этом химический реактор 1 соединен с пневмомагистралью 13 пневмопроводом выгрузки 3 через электромагнитный клапан 12, расходная емкость 7 соединена с пневмомагистралью 13 пневмопроводом загрузки 10 через электромагнитный клапан 11, расходная емкость 7 соединена с нижним патрубком 2 реактора 1 трубопроводом подачи реагентов 8 через электромагнитный клапан 9, входной патрубок 26 приемной емкости 14 соединен с нижним патрубком 2 реактора через электромагнитный клапан 17.
Работает устройство на примере проведения реакции переэтерификации растительного масла метиловым спиртом при поучении метилового эфира жирных кислот (МЭЖК) следующим образом.
Перед запуском технологического цикла в герметичную расходную емкость 7 помещают заранее приготовленную, смесь реагентов (например, в виде ультрадисперсной эмульсии, приготовленной методом ультразвуковой кавитации). В случае приготовления МЭЖК эту смесь готовят из растительного масла (например, экстрагированного из микроводорослей), метилового эфира и, при необходимости, катализатора. Перед началом загрузки все ЭМК закрыты.
Сначала производят операцию удаления воздуха из реактора в следующем порядке: Из МБУ по кабелям 23, 25 и 24 подается сигнал на открывание ЭМК 12, 17 и 16, соответственно. Эти клапаны открываются, и из пневмомагистрали 13 поступает инертный газ (например, аргон, азот, углекислый газ и т.п.), который, проходя по контуру, образованному пневмопроводом 3, внутренней полостью реактора 1, нижним патрубком 2 реактора, входным патрубком 26 приемной емкости 14, внутренней полостью реактора самой приемной емкости и патрубком сброса давления 15, вытесняет воздух из реактора и приемной емкости. После этого МБУ подает сигнал закрывания ЭМК 12, 17 и 16, по сигнальным цепям 23, 25 и 24, соответственно, и эти клапаны закрываются.
Затем освобождают от воздуха пространство над смесью реагентов в расходной емкости 7. Для этого МБУ по сигнальным кабелям 22 и 29 подает сигнал на открывание ЭМК 11 и 28, соответственно. Эти клапаны открываются, и инертный газ из пневмомагистрали 13 проходит по пневмопроводу 10, вытесняя воздух из расходной емкости 7 через патрубок сброса давления 27. После того воздух расходной емкости будут заменен инертным газом, МБУ закрывает ЭМК 11 и 28, подав соответствующий сигнал по сигнальным кабелям 22 и 29. После этого устройство готово к проведению процедуры загрузки реагентов в реактор.
В момент запуска процедуры загрузки из микропроцессорного блока управления (МБУ) 18 по сигнальным кабелям (СК) 20, 21 и 22 поступают сигналы на открытие ЭМК 5, 9 и 11, соответственно. При этом газ под давлением, поступающий из пневмомагистрали 13 через пневмопровод 10 и его открытый ЭМК 11, заставляет смесь реагентов подниматься по заборному трубопроводу 8. Смесь реагентов через открытый ЭМК 9 поступает в химический реактор 1 по его нижнему патрубку 2, вытесняя воздух в атмосферу по патрубку сброса давления 4 через его открытый ЭМК 5. Когда уровень реагентов в реакторе 1 достигает уровня срабатывания датчика 6, последний посылает соответствующий сигнал в МБУ по СК 19. Получив сигнал датчика уровня, МБУ посылает сигнал на закрытие ЭМК 5, 9 и 11, соответственно, по СК 20, 21 и 22. После закрытия ЭМК 5, 9 и 11 в реакторе 1 осуществляют технологический цикл переработки реагентов в продукты реакции переэтерификации - МЭЖК и глицерин. По окончании технологического цикла МБУ подает сигнал на открытие ЭМК 12, 16 и 17 по СК 23, 24 и 25, соответственно. При этом газ под давлением из пневмомагистрали 13 через пневмопровод 3 через его открытый ЭМК 12 поступает в реактор 1 и вытесняет продукты реакции через нижний патрубок 2 и его открытый ЭМК 17 в герметичную приемную емкость 14. По мере заполнения приемной емкости, избыточный воздух выходит из нее через патрубок сброса давления и его открытый ЭМК 16. Когда все продукты реакции из реактора 1 переместятся в приемную емкость 14, МБУ подает сигнал на закрытие ЭМК 12, 16 и 17 по СК 23, 24 и 25, после чего устройство загрузки готово к проведению очередного цикла загрузки.