CN206838039U - 一套智能型微通道反应组合设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一套智能型微通道反应组合设备，该设备包括原料系统、微通道反应系统、产物处理系统和智能控制系统。原料系统、微通道反应系统和产物处理系统通过管道依次连接。智能控制系统通过信号传输线实现对整套微通道反应组合设备的实时检测和控制。本实用新型可大幅度降低反应物料间的传质阻力，可及时迅速传到反应热能，缩短反应时间、减少副反应。同时本实用新型通过智能控制系统可实现对整个生产过程中的实时检测、实时控制以及紧急情况下的紧急停车。与现有技术相比，本实用新型具备高效、快速以及智能自动控制的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉微化工领域，尤其涉及一套智能型微通道反应组合设备。
背景技术
化学工业在人们的生产和生活中占有重要地位，21世纪以来，化工过程正在向着高效、快速、易控、安全、环保的方向发展。在化学工程领域，目前最具有创新性、发展最快的是微化工技术，微化工技术涉及化工、材料、微加工以及微电子等领域，多种学科综合性强，体现了现代科学发展的特点。
微化工技术的核心是使用微系统来取代现有的技术手段，而微系统的构建是以微反应器为核心。微反应器，一般是指利用微加工和精密加工技术制造的一种新型的微型化的反应系统，其由众多的微小通道组成，微通道的特征尺度在10μm～3000μm范围内，比常规的管式反应器的尺寸要小得多，但微反应器从本质上来讲仍是一种连续流动的管式反应器。微反应系统通常包括换热、混合、分离、分析和控制等高度集成单元。因具备大比表面积、微小反应体积和微通道内流体独特的流动传质等特性，决定其拥有常规反应器所不可比拟的优良传热、传质和混合性能。
本实用新型针对微化工技术高效传质传热能力、反应过程可控、安全环保、反应体积和能耗小的特点，将自动化控制技术应用于微化工领域，发明了一套智能型微通道反应组合设备，在具备微化工技术已有优点的技术上，该设备可实现智能化控制，在无人操作的情况下可实现设备的正常运行以及在故障发生时的智能停车。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一套传质传热能力强、反应过程可控、安全环保、反应体积和能耗小的智能自动化微通道反应组合设备。
为解决上述问题，本实用新型所述的一套智能型微通道反应组合设备，其特征在于：该组合设备包括原料系统、微通道反应系统、产物处理系统和智能控制系统；所述的原料系统、微通道反应系统、产物处理系统通过管道依次进行连接；所述的产物处理系统通过管道与所述的原料系统相连；所述的智能控制系统通过数据传输线路和电源线路可实现对整套组合设备的实时控制。
所述的原料系统由原料储罐I、原料储罐II、原料输送泵I、原料输送泵II、T型混合器、混合原料再分器和混合原料缓冲罐组成；所述的原料储罐I、原料储罐II分别通过原料输送泵I、原料输送泵II与所述的T型混合器相连，并通过管道依次与所述的混合原料再分器和混合原料缓冲罐相连；所述的混合原料缓冲罐另一端与所述的微通道反应系统相连。
所述的微通道反应系统由智能控温型微通道反应器、反应产物缓冲罐组成；所述的智能控温型微通道反应器上端与所述的原料系统中的混合原料缓冲罐相连，另一端通过反应产物缓冲罐与所述的产物处理系统相连。
所述的产物处理系统由产物分离装置、产物输送泵I、产物输送泵II、产物储罐I、产物储罐II、未反应原料输送泵I、未反应原料输送泵II组成；所述的产物分离装置上端与所述的微通道反应系统中的反应产物缓冲罐相连，下端产物出口通过分别通过产物输送泵I、产物输送泵II与所述的产物储罐I和产物储罐II相连，下端未反应原料出口分别通过未反应原料输送泵I、未反应原料输送泵II与所述的原料系统中的原料储罐I和原料储罐II相连。
所述的智能控制系统由实时流量检测控制装置、实时温度检测控制装置、产物实时分析检测装置、实时智能决策装置和智能紧急停车装置组成；所述的实时智能决策装置为所述的智能控制系统的核心，其上端分别通过数据传输线和电源传输线与所述的实时流量检测控制装置、实时温度检测控制装置、产物实时分析检测装置进行并联连接，其下端通过数据传输线将分别与所述的实时流量检测控制装置、实时温度检测控制装置、产物实时分析检测装置进行并联连接；所述的智能紧急停车装置上端通过数据传输线和电源线路与所述的实时智能决策装置相连，其另一端通过电源线与供电线路相连；所述的实时流量检测控制装置通过数据传输线路与原料输送泵I、原料输送泵II、产物输送泵I、产物输送泵II、未反应原料输送泵I和未反应原料输送泵II相连；所述的实时温度检测控制装置通过数据传输线分别与混合原料预热装置、智能控温型微通道反应器相连；所述的产物实时分析检测装置通过数据传输线与反应产物缓冲罐相连。
本实用新型与现有技术相比具有以下特点：
1、本实用新型中设有微通道反应系统，该系统以微反应器核心，可实现常规化工生产技术到微化工技术的转变。由于微通道反应器的存在，与常规化工生产设备相比，本实用新型所发明的设备具有传质传热能力强、反应过程可控、安全环保、反应体积和能耗小的优点。
2、本实用新型将智能自动化控制技术应用于微化工技术领域，与现有的微反应器相比，本实用新型所发明的设备具有自动化水平高、设备安全性高的优点，可实现反应过程中的无人化操作以及事故状态下的紧急停车。
3、本实用新型结构简单，易于实施。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1-原料系统 11-原料储罐I 12-原料储罐II 13-原料输送泵I 14-原料输送泵II 15-T型混合器 16-混合原料再分器 17-混合原料缓冲罐 18-混合原料预热装置 2-微通道反应系统 21-智能控温型微通道反应器 22-反应产物缓冲罐 3-产物处理系统 31-产物分离装置 32-产物输送泵I 33-产物输送泵II 34-产物储罐I 35-产物储罐II 36-未反应原料输送泵I 37-未反应原料输送泵II 4-智能控制系统 41-实时流量检测控制装置42-实时温度检测控制装置 43-产物实时分析检测装置 44-实时智能决策装置 45-智能紧急停车装置。
具体实施方式
一套智能型微通道反应组合设备，该组合设备包括原料系统1、微通道反应系统2、产物处理系统3和智能控制系统4；原料系统1、微通道反应系统2、产物处理系统3通过管道依次进行连接；产物处理系统3通过管道与原料系统1相连；智能控制系统4通过数据传输线路和电源线路可实现对整套组合设备的实时控制。
其中：
原料系统1由原料储罐I11、原料储罐II12、原料输送泵I13、原料输送泵II14、T型混合器15、混合原料再分器16和混合原料缓冲罐17组成；原料储罐I11、原料储罐II12分别通过原料输送泵I13、原料输送泵II14与T型混合器15相连，并通过管道依次与混合原料再分器16和混合原料缓冲罐17相连；混合原料缓冲罐17另一端与所述的微通道反应系统2相连。
微通道反应系统2由智能控温型微通道反应器21、反应产物缓冲罐22组成；智能控温型微通道反应器21上端与原料系统1中的混合原料缓冲罐17相连，另一端通过反应产物缓冲罐22与产物处理系统3相连。
产物处理系统3由产物分离装置31、产物输送泵I32、产物输送泵II33、产物储罐I34、产物储罐II35、未反应原料输送泵I36、未反应原料输送泵II37组成；产物分离装置31上端与微通道反应系统2中的反应产物缓冲罐22相连，下端产物出口通过分别通过产物输送泵I32、产物输送泵II33与产物储罐I34和产物储罐II35相连，下端未反应原料出口分别通过未反应原料输送泵I36、未反应原料输送泵II37与原料系统1中的原料储罐I11和原料储罐II12相连。
智能控制系统4由实时流量检测控制装置41、实时温度检测控制装置42、产物实时分析检测装置43、实时智能决策装置44和智能紧急停车装置45组成；实时智能决策装置44为智能控制系统4的核心，其上端分别通过数据传输线和电源传输线与实时流量检测控制装 置41、实时温度检测控制装置42、产物实时分析检测装置43进行并联连接，其下端通过数据传输线将分别与实时流量检测控制装置41、实时温度检测控制装置42、产物实时分析检测装置43进行并联连接；智能紧急停车装置45上端通过数据传输线和电源线路与实时智能决策装置44相连，其另一端通过电源线与供电线路相连；实时流量检测控制装置41通过数据传输线路与原料输送泵I13、原料输送泵II14、产物输送泵I32、产物输送泵II33、未反应原料输送泵I36和未反应原料输送泵II37相连；实时温度检测控制装置42通过数据传输线分别与混合原料预热装置18、智能控温型微通道反应器21相连；产物实时分析检测装置43通过数据传输线与反应产物缓冲罐22相连。
实施例1一套智能型微通道反应组合设备，该组合设备包括原料系统1、微通道反应系统2、产物处理系统3和智能控制系统4。
原料储罐I11和原料储罐II12中的反应物原料分别通过各自的原料输送泵I13和原料输送泵II14输送至T型混合器15中。反应物原料经过初步混合后，通过管道输送至混合原料再分器16中实现反应物原料的进一步充分混合，然后经过管道输送至混合原料缓冲罐17中，再经过管道将混合后的反应物原料输送至混合原料预热装置18中进行预热，使其达到反应所需的温度。
混合原料预热装置18中的反应物原料通过管道输送至智能控温型微通道反应器21中进行反应，同时通过智能控温型微通道反应器21的控温装置控制反应过程中的温度；智能控温型微通道反应器21中反应后的产物经过管道输送至反应产物缓冲罐22中。
反应产物缓冲罐22中的反应产物经过管道输送至产物分离装置31中进行产物和未反应的反应物的分离，将分离得到的产物分别通过产物输送泵I32、产物输送泵II33输送至产物储罐I34和产物储罐II35中。产物分离装置31中分离出的未反应的反应物分别经过未反应原料输送泵I36、未反应原料输送泵II37输送至原料储罐I12和原料储罐II13中。
在上述微通道反应进行的同时，智能控制系统4对整个微反应的过程进行实时检测和智能化控制，可实现整套组合设备的高效、快速、安全、环保、低能耗的运行。实时流量检测控制装置41对原料输送泵I13、原料输送泵II14、产物输送泵I32、产物输送泵II33、未反应原料输送泵I36和未反应原料输送泵II37的流量进行检测，并将检测结果通过数据传输线传输至实时智能决策装置44。实时温度检测控制装置42对混合原料预热装置18、智能控温型微通道反应器21的温度进行实时检测，并将检测结果传输至实时智能决策装置44。产物实时分析检测装置43对反应产物缓冲罐22中产物的浓度进行实时检测，并将结果传输至实时智能决策装置44。实时智能决策装置44根据来自于实时流量检测控制装置41、实时温度 检测控制装置42、产物实时分析检测装置43中的检测数据，进行综合分析后做出决策，并将决策指令分别通过实时流量检测控制装置41、实时温度检测控制装置42、产物实时分析检测装置43传输至原料输送泵I13、原料输送泵II14、产物输送泵I32、产物输送泵II33、未反应原料输送泵I36和未反应原料输送泵II37、混合原料预热装置18、智能控温型微通道反应器21中，实现对整个微通道反应过程的流量和温度的控制。
智能决策装置44根据来自与实时流量检测控制装置41、实时温度检测控制装置42、产物实时分析检测装置43的实时检测数据，进行智能分析判断微通道反应过程是否存在发生事故的可能。当整套组合设备发生事故时，智能决策装置44发出紧急停车指令，并通过数据传输线传输至智能紧急停车装置45。紧急停车装置45在接收到停车指令后，将对整套组合设备进行断电处置。
Claims (5)
1.一套智能型微通道反应组合设备，其特征在于：该组合设备包括原料系统(1)、微通道反应系统(2)、产物处理系统(3)和智能控制系统(4)；所述的原料系统(1)、微通道反应系统(2)、产物处理系统(3)通过管道依次进行连接；所述的产物处理系统(3)通过管道与所述的原料系统(1)相连；所述的智能控制系统(4)通过数据传输线路和电源线路可实现对整套组合设备的实时控制。
2.如权利要求1所述的一套智能型微通道反应组合设备，其特征在于：所述的原料系统(1)由原料储罐I(11)、原料储罐II(12)、原料输送泵I(13)、原料输送泵II(14)、T型混合器(15)、混合原料再分器(16)和混合原料缓冲罐(17)组成；所述的原料储罐I(11)、原料储罐II(12)分别通过原料输送泵I(13)、原料输送泵II(14)与所述的T型混合器(15)相连，并通过管道依次与所述的混合原料再分器(16)和混合原料缓冲罐(17)相连；所述的混合原料缓冲罐(17)另一端与所述的微通道反应系统(2)相连。
3.如权利要求1所述的一套智能型微通道反应组合设备，其特征在于：所述的微通道反应系统(2)由智能控温型微通道反应器(21)、反应产物缓冲罐(22)组成；所述的智能控温型微通道反应器(21)上端与所述的原料系统(1)中的混合原料缓冲罐(17)相连，另一端通过反应产物缓冲罐(22)与所述的产物处理系统(3)相连。
4.如权利要求1所述的一套智能型微通道反应组合设备，其特征在于：所述的产物处理系统(3)由产物分离装置(31)、产物输送泵I(32)、产物输送泵II(33)、产物储罐I(34)、产物储罐II(35)、未反应原料输送泵I(36)、未反应原料输送泵II(37)组成；所述的产物分离装置(31)上端与所述的微通道反应系统(2)中的反应产物缓冲罐(22)相连，下端产物出口通过分别通过产物输送泵I(32)、产物输送泵II(33)与所述的产物储罐I(34)和产物储罐II(35)相连，下端未反应原料出口分别通过未反应原料输送泵I(36)、未反应原料输送泵II(37)与所述的原料系统(1)中的原料储罐I(11)和原料储罐II(12)相连。
5.如权利要求1所述的一套智能型微通道反应组合设备，其特征在于：所述的智能控制系统(4)由实时流量检测控制装置(41)、实时温度检测控制装置(42)、产物实时分析检测装置(43)、实时智能决策装置(44)和智能紧急停车装置(45)组成；所述的实时智能决策装置(44)为所述的智能控制系统(4)的核心，其上端分别通过数据传输线和电源传输线与所述的实时流量检测控制装置(41)、实时温度检测控制装置(42)、产物实时分析检测装置(43)进行并联连接，其下端通过数据传输线将分别与所述的实时流量检测控制装置(41)、实时温度检测控制装置(42)、产物实时分析检测装置(43)进行并联连接；所述的智能紧急停车装置(45)上端通过数据传输线和电源线路与所述的实时智能决策装置(44)相连，其另一端通过电源线与供电线路相连；所述的实时流量检测控制装置(41)通过数据传输线路与原料输送泵I(13)、原料输送泵II(14)、产物输送泵I(32)、产物输送泵II(33)、未反应原料输送泵I(36)和未反应原料输送泵II(37)相连；所述的实时温度检测控制装置(42)通过数据传输线分别与混合原料预热装置(18)、智能控温型微通道反应器(21)相连；所述的产物实时分析检测装置(43)通过数据传输线与反应产物缓冲罐(22)相连。
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