PL238324B1

PL238324B1 - Aparatura przepływowa do prowadzenia procesów pod wysokim ciśnieniem w trybie ciągłym

Info

Publication number: PL238324B1
Application number: PL422686A
Authority: PL
Inventors: Jacek Arabas; Janusz Jurczak; Kuba Machnik; Paweł Marek Stępniak
Original assignee: Inst Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk; Inst Wysokich Cisnien Polskiej Akademii Nauk
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2021-08-09
Also published as: EP3476469A1; PL422686A1

Description

PL 238 324 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest aparatura przepływowa do prowadzenia procesów pod wysokim ciśnieniem w trybie ciągłym. Aparatura umożliwia prowadzenie procesów fizycznych i chemicznych (w tym reakcji chemicznych), w przepływie, pod ciśnieniem od 100 do 900 MPa (1000 do 9000 bar) i w temperaturach od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C).

Prowadzenie w przepływie procesów fizycznych i chemicznych (w tym reakcji chemicznych), opierających się na interakcji (w szczególności reakcji chemicznej) co najmniej dwóch substancji, w tym roztworów, jest niezwykle istotne z punktu widzenia przemysłowych zastosowań tych procesów, z powodu lepszej kontroli procesu, m.in. możliwości dokładnego zmieszania, znaczącego zwiększenia wydajności oraz eliminacji procesów (w tym reakcji) ubocznych. Dlatego tak istotne w przemyśle jest konstruowanie instalacji umożliwiających ciągłe prowadzenie procesów w stałych, zadanych warunkach, w szczególności ciśnienia i temperatury.

W technice znane są instalacje przepływowe umożliwiające prowadzenie procesów w różnych zakresach ciśnień. Reaktory umożliwiające prowadzenie przemiany chemicznej w roztworze wodnym, w superkrytycznych warunkach, operują pod ciśnieniem rzędu 20 MPa (200 bar) (FR-2 814 967 i US20090127209A1) generowanym przez sprężarki dowolnej konstrukcji. W najwydajniejszych układach używanych do produkcji polietylenu osiąga się ciśnienia do 340 MPa (3400 bar) (US20170022303). Wyższe ciśnienia uzyskiwane są wyłącznie w periodycznych reaktorach wsadowych, w których wprawdzie procesy można prowadzić pod ciśnieniem do 2000 MPa (20000 bar), ale nie mają one charakteru przepływowego (np. paskalizatory do ciśnieniowania żywności lub reaktory do syntezy chemicznej oferowane przez Instytut Wysokich Ciśnień PAN).

Znane są różne rozwiązania techniczne umożliwiające mieszanie i oddziaływanie dwóch substancji po ich uprzednim sprężeniu. US20160264911A1 ujawnia, że odpowiedni alkohol i kwas sprężane są niezależnie do ciśnienia ok. 25 MPa (250 bar), mieszane i wprowadzane do reaktora rurowego. Produkt wyprowadzany jest z układu w wyniku rozprężenia przez zawór regulujący ciśnienie. W podobny sposób działa bioreaktor (US20170015972A1) umożliwiający hodowlę kultur mikroorganizmów pod ciśnieniem do 150 MPa (1500 bar). W tym sposobie rozwiązaniem technicznym umożliwiającym doprowadzenie systemu do ciśnienia atmosferycznego jest także układ zaworów służący zarówno do próbkowania, jak i rozładunku reaktora. Analogiczna aparatura umożliwiająca prowadzenie reakcji pod wysokim ciśnieniem (maks. 100 MPa (1000 bar)) i w podwyższonej temperaturze (maks. 673,15 K (400°C)) opisana w US20040199030A1 posiada regulację ciśnienia pompą podającą, a wysokie ciśnienie panujące w rurze reaktora wynika z ograniczonego światła wylotu zakończonego zaworem regulującym.

US6221332B1 ujawnia urządzenie umożliwiające mieszanie lub reakcję co najmniej dwóch substancji opierające się na wstrzeliwaniu do komory mieszania substancji pod ciśnieniem sięgającym 300 MPa (3000 bar), uzyskanym za pomocą pomp pneumatycznych, z jednoczesnym spadkiem ciśnienia w komorze mieszania do 30 MPa (300 bar), co ogranicza stosowanie tego sposobu do przepływów co najmniej 500 ml/min i uniemożliwia prowadzenie procesów pod wysokim ciśnieniem przez długi czas, rzędu dziesiątek minut. Urządzenia pozwalające na prowadzenie procesów pod wysokim ciśnieniem w sposób periodyczny lub ciągły (w przepływie) także posiadają ograniczenia wynikające z konstrukcji urządzeń zasilających i układów dekompresji. Układy według CA2678033A1, US20150203606,

CN204848716 i US20170022303, pozwalają na prowadzenie procesów pod maksymalnym ciśnieniem 340 MPa (3400 bar), generowanym przez pneumatyczne sprężarki tłokowe, a rozładunek następuje przez zawór (najczęściej dławiący, iglicowy).

O użyteczności powyższych rozwiązań świadczą przykłady opisanych w stanie techniki procesów z użyciem przepływowych systemów wysokociśnieniowych (WO2017004320A1, PL194706B1, Douglas C. Elliott, Gary G. Neuenschwander, Todd R. Hart, R. Scott Butner, Alan H. Zacher, Mark H. Engelhard, James S. Young, and David E. McCready Ind. Eng. Res. 2004, 43, 1999-2004, Tahseen Razzaq, Toma N. Glasnov, and C. Oliver Kappe Eur. J. Org. Chem. 2009, 1321-1325) oraz szeroka oferta aparatów przepływowych takich wytwórców, jak np. Parr Instrument Company, Amar Equipments PVT. czy La Mesta Chimie Fine S.A.S.

W istniejącym stanie techniki brak jest jednak aparatury lub urządzenia, które umożliwiałyby prowadzenie procesu fizycznego i chemicznego (w tym reakcji chemicznej) pod ciśnieniem w zakresie od 100 do 900 MPa (1000 do 9000 bar) w trybie ciągłym (w przepływie), pozwalającym na pełne sterowanie ciśnieniem i temperaturą procesu oraz na kontrolę czasu przebywania substancji w aparaturze lub urzą

PL 238 324 B1 dzeniu, z ewentualną możliwością próbkowania oraz monitorowania (online) procesu w warunkach wysokociśnieniowych. W porównaniu z klasycznymi sposobami prowadzenia procesów pod wysokim ciśnieniem aparatura przepływowa według wynalazku zapewnia możliwość precyzyjnego i jednoczesnego sterowania ciśnieniem, czasem procesu, w tym szybkością przepływu i czasem przebywania substancji w aparaturze. Pozwala to na skrócenie czasu procesu, zwiększenie wydajności oraz czystości uzyskiwanych produktów.

Wynalazek dotyczy aparatury służącej do prowadzenia procesów pod ciśnieniem od 100 do 900 MPa (1000 do 9000 bar) i opcjonalnie z kontrolą temperatury w zakresie od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C), pozwalającej na utrzymywanie pożądanego ciśnienia przez określony czas oraz przy zachowaniu ciągłego przepływu, uzyskanie wysokich wydajności prowadzonego procesu, przy możliwości wprowadzania dowolnej liczby ciekłych substancji na różnych etapach. Cel wynalazku realizowany jest poprzez aparaturę umożliwiającą kontrolę ciśnienia i przepływu przez zastosowanie pomp tłokowych zarówno do podawania, jak i odbierania substancji procesowanej. Między innymi zsynchronizowana praca obu rodzajów pomp stanowi nieoczywiste rozwiązanie problemu jednoczesnej regulacji ciśnienia i przepływu, różne od stosowanych w stanie techniki układów sprężarka-zawór dławiący. Zastosowanie ujawnionych w niniejszym dokumencie elementów technicznych, ich kombinacji oraz właściwego ich połączenia umożliwia osiągnięcie korzystnego celu wynalazku.

Aparatura przepływowa według wynalazku zawiera programowalną jednostkę sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2) generującą ciśnienie w wysokociśnieniowym procesorze rurowym (7) i wymuszającą przepływ substancji procesowanej, wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 5, 10, 13, 13’, 16), wysokociśnieniowy przetwornik ciśnienia (4), wysokociśnieniową pompę dozującą (6) pozwalającą na wprowadzanie dodatkowych substancji do wysokociśnieniowego procesora rurowego (7) pod zadanym ciśnieniem, w którym zachodzą przedmiotowe procesy, wysokociśnieniowy procesor rurowy (7) (opcjonalnie wyposażony w urządzenie grzewcze, urządzenie chłodzące i/lub urządzenie grzewczo-chłodzące (8) oraz wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9) pracującą w trybie odwrotnym do pomp zasilających, której zadaniem jest utrzymanie stałego ciśnienia w wysokociśnieniowym procesorze rurowym oraz dekompresja poprzedzająca rozładunek procesora. Opcjonalnie aparatura przepływowa według wynalazku może być wyposażona w przetwornik temperatury (12). Opcjonalnie aparatura przepływowa według wynalazku może być wyposażona w wysokociśnieniową pompę próbkującą (14), która pozwala na pobieranie próbek substancji procesowanej z wysokociśnieniowego procesora rurowego (7). Opcjonalnie aparatura przepływowa według wynalazku może być wyposażona w moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15) oraz wysokociśnieniowy moduł analityczny (17), umożliwiający prowadzenie pomiarów analitycznych w czasie pracy procesora, w szczególności w oparciu o metody optyczne.

Minimalnie aparatura zawiera programowalną jednostkę sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowy procesor rurowy (7) oraz wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9). Istotną zmianą względem istniejących konstrukcji jest wykorzystanie wysokociśnieniowych pomp rozładowujących zamiast zaworów dławiących. Dzięki temu można precyzyjnie sterować wartością ciśnienia w wysokociśnieniowym procesorze rurowym oraz wydajnością procesu w szerszym zakresie niż ma to miejsce w przypadku użycia zaworów dławiących. Dekompresja dokonywana jest więc w sposób kontrolowany.

Istotą wynalazku jest aparatura przepływowa do prowadzenia procesów pod wysokim ciśnieniem w trybie ciągłym do substancji procesowanych, znamienna tym, że zawiera kolejno połączone płynoszczelnie elementami łączącymi: co najmniej jedną wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), co najmniej jeden wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7), co najmniej jedną wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9), oraz co najmniej jeden wysokociśnieniowy przetwornik ciśnienia (4, 11) znajdujący się pomiędzy wysokociśnieniową pompą zasilającą (2) i wysokociśnieniową pompą rozładowującą (9), przy czym elementy łączące (3, 5, 10, 13, 13’, 16) stanowią wysokociśnieniowe łączniki, zawory i inne elementy wysokociśnieniowej armatury procesowej, oraz dołączoną programowalną jednostkę sterującą CD, która steruje aparaturą przepływową, przy czym wymieniona aparatura przystosowana jest do procesów fizycznych i chemicznych w przepływie, pod ciśnieniem od 100 do 900 MPa (1000 do 9000 bar) i w temperaturze od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowa pompa zasilająca (2) ma konstrukcję tłokową bazującą na co najmniej dwóch siłownikach dwustronnego działania napędzanych elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób grawitacyjny lub

PL 238 324 B1 sterowany, przy czym siłowniki zapewniają ciągłość pompowania działając naprzemiennie, gdy jedne pompują ciecz pod wysokim ciśnieniem drugie napełniają się cieczą pod niskim ciśnieniem, a przesuw siłowników sterowany jest za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1), wykorzystującej sygnały z przetwornika ciśnienia i położenia tłoka.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowa pompa rozładowująca (9) ma konstrukcję tłokową bazującą na co najmniej dwóch siłownikach dwustronnego działania napędzanych elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób sterowany, przy czym siłowniki zapewniają ciągłość rozprężania, a przesuw siłowników sterowany jest za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1), wykorzystującej sygnały z przetwornika ciśnienia i położenia tłoka.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, Τ’) zbudowany jest z wysokociśnieniowych rur grubościennych o g/D>0,2 i średnicy wewnętrznej od 0,1 do 100 mm, poszczególne odcinki rur są ze sobą połączone, by uzyskać żądaną długość całkowitą procesora od 0,5 metra do 2 kilometrów.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, Τ’) zbudowany jest z rur, które mogą być proste lub zagięte.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7) zbudowany jest z rur, które mogą być dodatkowo wzmacniane poprzez wprowadzenie naprężeń wstępnych uzyskanych autofretażem lub nałożeniem warstwy wzmacniającej.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, Τ’) wyposażony jest w urządzenie grzewcze, urządzenie chłodzące i/lub urządzenie grzewczo-chłodzące (8, 8’), regulujące temperaturę w zakresie od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że dla procesów w skali laboratoryjnej jako urządzenie grzewcze, urządzenie chłodzące i/lub urządzenie grzewczo-chłodzące (8, 8) korzystne są wymienniki ciepła zasilane z termostatu cyrkulacyjnego regulującego temperaturę w zakresie od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C), zaś w skali przemysłowej korzystne jest urządzenie grzewcze, urządzenie chłodzące i/lub urządzenie grzewczo-chłodzące (8, 8’) dostosowane do prowadzonego procesu i wielkości procesora.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jeden przetwornik temperatury (12) znajdujący się pomiędzy wysokociśnieniową pompą zasilającą (2) i wysokociśnieniową pompą rozładowującą (9).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera co najmniej jedną wysokociśnieniową pompę próbkującą (14) umieszczoną przed wysokociśnieniową pompą rozładowującą (9).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowa pompa próbkująca (14) ma konstrukcję tłokową bazującą na siłowniku dwustronnego działania napędzanym elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonym w głowicę zaworową z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób sterowany, przy czym przesuw siłownika sterowany jest za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera wysokociśnieniowe moduły analityczne (17), które mają przepusty pomiarowe umożliwiające analizę substancji przepływających przez wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, Τ’) pod wysokim ciśnieniem, w szczególności przepusty optyczne umożliwiające analizę spektralną.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowe moduły analityczne (17) dołączone są do wysokociśnieniowego procesora rurowego (7, Τ’) za pomocą elementów łączących (3, 5, 10, 13, 13’, 16) takich jak rury wysokociśnieniowe oraz wysokociśnieniowe łączniki, wysokociśnieniowe zawory i inne elementy armatury procesowej.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera co najmniej jeden wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15) znajdujący się pomiędzy wysokociśnieniowymi procesorami rurowymi (7, Τ’).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15) zawiera trzy zawory napędzane elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie i sterowane za pomocą sterownika programowalnej jednostki sterującej (1).

PL 238 324 B1

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowy moduł zaworowy kieruje substancję procesowaną, w zależności od wyniku analizy próbki wykonanej przez wysokociśnieniowy moduł analityczny (17) i/lub pobranej przez wysokociśnieniową pompę próbkującą (14), do wysokociśnieniowej pompy rozładowującej (9) lub do kolejnego wysokociśnieniowego procesora rurowego (Τ).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że aparatura zawiera dodatkowo jeden lub więcej wysokociśnieniowych procesorów rurowych (7, Τ) zapewniających modułowość aparatury.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że aparatura zawiera dodatkowo jeden lub więcej modułów obejmujących wysokociśnieniowe pompy dozujące (6) oraz wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, Τ), przy czym moduły te umiejscowione są jeden za drugim.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że aparatura zawiera dowolną liczbę modułów obejmujących wysokociśnieniowe pompy dozujące (6), wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, Τ), wysokociśnieniowe pompy próbkujące (14), pomiędzy którymi znajdują się wysokociśnieniowe moduły zaworowe sterujący kierunkiem przepływu (15) i wysokociśnieniowe moduły analityczne (17).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera co najmniej jedną wysokociśnieniową pompę dozującą (6) znajdującą się za wysokociśnieniową pompą zasilającą (2).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowa pompa dozująca (6) ma konstrukcję tłokową bazującą na co najmniej dwóch siłownikach dwustronnego działania napędzanych elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób grawitacyjny lub sterowany, przy czym siłowniki zapewniają ciągłość pompowania działając naprzemiennie, gdy jedne pompują ciecz pod wysokim ciśnieniem drugie napełniają się cieczą pod niskim ciśnieniem, a przesuw siłowników sterowany jest elektronicznie za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1), wykorzystującej sygnały z przetwornika ciśnienia i położenia tłoka.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowe pompy zasilające (2), wysokociśnieniowe pompy dozujące (6), wysokociśnieniowe pompy rozładowujące (9) i wysokociśnieniowe pompy próbkujące (14) mają poruszający się w cylindrze siłownika gruby tłok lub nurnik o średnicy w zakresie od 1 do 100 mm, przy czym dla procesów w skali przemysłowej korzystne są nurniki.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że siłowniki wysokociśnieniowej pompy zasilającej (2), wysokociśnieniowej pompy dozującej (6), wysokociśnieniowej pompy rozładowującej (9) i wysokociśnieniowej pompy próbkującej (14) korzystnie napędzane są elektrycznie, szczególnie korzystnie silnikiem krokowym lub serwonapędem.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowe pompy zasilające (2), wysokociśnieniowe pompy dozujące (6), wysokociśnieniowe pompy rozładowujące (9) i wysokociśnieniowe pompy próbkujące (14) wysokociśnieniowe moduły analityczne (17) są połączone z wysokociśnieniowym procesorem rurowym (7, Τ) za pomocą rur wysokociśnieniowych i wysokociśnieniowej armatury procesowej, przy czym wysokociśnieniowe pompy dozujące (6) oraz wysokociśnieniowe pompy próbkujące (14) mogą być podłączone między wysokociśnieniowymi pompami zasilającymi (2) a wysokociśnieniowym procesorem rurowym (7, Τ), między wysokociśnieniowym procesorem rurowym (7, Τ) a wysokociśnieniowymi pompami rozładowującymi (9), jak również między każdą rurą procesora.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że wysokociśnieniowe pompy kontrolowane są przez programowalną jednostkę sterującą (1) koordynującą pracę wszystkich wysokociśnieniowych pomp w celu zapewnienia zadanych szybkości przepływu oraz ciśnienia.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że cieczą transmisyjną jest pojedyncza substancja lub mieszanina co najmniej dwóch substancji.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że do procesów w zakresie ciśnień i temperatur funkcjonowania aparatury stosuje się ciecze transmisyjne nie ulegające krzepnięciu w tych warunkach, w szczególności pod ciśnieniem w zakresie od 100 do 500 MPa (1000 do 5000 bar) korzystnie stosuje się ciecze transmisyjne wybrane spośród chloroformu, acetonitrylu,

PL 238 324 B1

N,N-dimetyloformamidu, acetonu, toluenu, octan etylu, heksanu, dichlorometanu, tetrahydrofuranu, metanolu, etanolu, glikolu etylenowego, glikolu propylenowego, n-propanolu, i-propanolu, eteru dietylowego, wody, kwasu sebacynowego oraz ich mieszanin, zaś do procesów pod ciśnieniem w zakresie od 100 do 900 MPa (1000 do 9000 bar) korzystnie stosuje się ciecze transmisyjne wybrane spośród toluenu, octan etylu, heksanu, dichlorometanu, tetrahydrofuranu, metanolu, etanolu, glikolu etylenowego, glikolu propylenowego, n-propanolu, i-propanolu, eteru dietylowego, wody, kwasu sebacynowego oraz ich mieszanin.

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że programowalna jednostka sterująca (1) zarządza procesem według zadanych parametrów procesu, wykorzystując sygnały wejściowe ciśnienia, temperatury, położenia i wyjściowe sterowania napędami pomp i zaworów oraz urządzenia grzewczego, chłodzącego i/lub grzewczo-chłodzącego (8, 81) wysokociśnieniowego procesora rurowego (7, Τ’).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera programowalną jednostkę sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 5, 10, 13, 13’, 16), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11), wysokociśnieniowe pompy dozujące (6, θ’), wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, 7), urządzenia grzewczo-chłodzące (8, θ’), wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9), wysokociśnieniowe przetworniki temperatury (12,12’), wysokociśnieniową pompę próbkującą (14) i wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera programowalną jednostkę sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 10, 13), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11), wysokociśnieniowy procesor rurowy (7), urządzenie grzewczo-chłodzące (8), wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9) i przetwornik temperatury (12).

Korzystnie, aparatura przepływowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera programowalną jednostkę sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 10, 13), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11), wysokociśnieniowy procesor rurowy (7), wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9) i przetwornik temperatury (12).

Przedmiot wynalazku w wariantach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia widok schematyczny wariantu wykonania aparatury przepływowej według wynalazku.

Fig. 2 przedstawia widok schematyczny innego wariantu wykonania aparatury przepływowej według wynalazku.

Fig. 3 przedstawia widok schematyczny kolejnego wariantu wykonania aparatury przepływowej według wynalazku.

Fig. 4 przedstawia ogólny schemat konstrukcji aparatury przepływowej według wynalazku.

W jednym wariancie, aparatura przepływowa według wynalazku wraz z oznaczeniami odsyłającymi do poszczególnych elementów konstrukcyjnych jest przedstawiona schematycznie na Fig. 1, gdzie (1) oznacza programowalną jednostkę sterującą, (2) oznacza wysokociśnieniową pompę zasilającą, (3) oznacza wysokociśnieniowy element łączący, (4) oznacza wysokociśnieniowy przetwornik ciśnienia, (5) oznacza wysokociśnieniowy element łączący, (6) oznacza wysokociśnieniową pompę dozującą, (7) oznacza wysokociśnieniowy procesor rurowy, (8) oznacza urządzenie grzewczo-chłodzące, (9) oznacza wysokociśnieniową pompę rozładowującą, (10) oznacza wysokociśnieniowy element łączący, (11) oznacza wysokociśnieniowy przetwornik ciśnienia, (12) oznacza wysokociśnieniowy przetwornik temperatury, (13) oznacza wysokociśnieniowy element łączący.

W innym wariancie, aparatura przepływowa według wynalazku wraz z oznaczeniami odsyłającymi do poszczególnych elementów konstrukcyjnych jest przedstawiona schematycznie na Fig. 2, gdzie:

(1) oznacza programowalną jednostkę sterującą, (2) wysokociśnieniową pompę zasilającą,

PL 238 324 B1 (3) oznacza wysokociśnieniowy element łączący, (4) oznacza wysokociśnieniowy przetwornik ciśnienia, (5) oznacza wysokociśnieniowy element łączący, (6) oznacza wysokociśnieniową pompę dozującą, (7) i (7) oznaczają wysokociśnieniowe procesory rurowe, (8) i (8’) oznaczają urządzenia grzewczo-chłodzące, (9) oznacza wysokociśnieniową pompę rozładowującą, (10) oznacza wysokociśnieniowy element łączący, (11) oznacza wysokociśnieniowy przetwornik ciśnienia, (12) i (12’) oznaczają wysokociśnieniowe przetworniki temperatury, (13) i (13’) oznaczają wysokociśnieniowe elementy łączące, (14) oznacza wysokociśnieniową pompę próbkującą, (15) oznacza wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu, (16) oznacza wysokociśnieniowy element łączący.

W kolejnym wariancie, aparatura przepływowa według wynalazku wraz z oznaczeniami odsyłającymi do poszczególnych elementów konstrukcyjnych jest przedstawiona schematycznie na Fig. 3, gdzie:

(1) oznacza programowalną jednostkę sterującą, (2) oznacza wysokociśnieniową pompę zasilającą, (3) oznacza wysokociśnieniowy element łączący, (4) oznacza wysokociśnieniowy przetwornik ciśnienia, (7) oznacza wysokociśnieniowy procesor rurowy, (8) oznacza urządzenie grzewcze, (9) oznacza wysokociśnieniową pompę rozładowującą, (10) oznacza wysokociśnieniowy element łączący, (11) oznacza wysokociśnieniowy przetwornik ciśnienia (12) oznacza wysokociśnieniowy przetwornik temperatury, (13) oznacza wysokociśnieniowy element łączący.

Ogólny schemat konstrukcji aparatury przepływowej według wynalazku wraz z oznaczeniami odsyłającymi do poszczególnych elementów konstrukcyjnych jest przedstawiony na Fig. 4, gdzie:

(1) oznacza programowalną jednostkę sterującą, (2) wysokociśnieniową pompę zasilającą, (4) oznacza wysokociśnieniowy przetwornik ciśnienia, (6) oznacza wysokociśnieniową pompę dozującą, (7) oznacza wysokociśnieniowy procesor rurowy, (8) oznacza urządzenie grzewcze, urządzenie chłodzące, i/lub urządzenie grzewczo- chłodzące, (9) oznacza wysokociśnieniową pompę rozładowującą, (14) oznacza wysokociśnieniową pompę próbkującą, (15) oznacza wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu, (17) oznacza wysokociśnieniowy moduł analityczny.

Na figurach przedstawiono tylko szczegóły niezbędne do zrozumienia wynalazku. Konstrukcje i szczegóły, które nie są konieczne dla zrozumienia wynalazku, ale są oczywiste dla specjalisty, zostały pominięte na figurach w celu podkreślenia jedynie cech charakterystycznych wynalazku.

Poniżej wskazano elementy konstrukcyjne aparatury przepływowej według wynalazku.

Programowalną jednostkę sterującą (1) może być sterownik PLC wraz z jego modułami analogowo-cyfrowymi. Programowalna jednostka sterująca (1) zarządza procesem według zadanych parametrów procesu, wykorzystując sygnały wejściowe ciśnienia, temperatury, położenia i wyjściowe sterowania napędami elektrycznymi lub hydraulicznymi lub pneumatycznymi pomp i zaworów oraz urządzeniami grzewczymi, chłodzącymi i/lub grzewczo-chłodzącymi wysokociśnieniowego procesora rurowego.

Wysokociśnieniowa pompa zasilająca (2) ma konstrukcję tłokową bazującą na co najmniej dwóch siłownikach dwustronnego działania napędzanych elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób grawitacyjny lub sterowany. Siłowniki zapewniają ciągłość pompowania działając naprzemiennie, gdy jedne pompują ciecz pod wysokim ciśnieniem drugie napełniają się cieczą pod niskim ciśnieniem, a przesuw siłowników sterowany jest za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1), wykorzystującej sygnały z przetwornika ciśnienia i położenia tłoka.

PL 238 324 B1

Wysokociśnieniowe pompa dozująca (6, 6) ma konstrukcję tłokową bazującą na co najmniej dwóch siłownikach dwustronnego działania napędzanych elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób grawitacyjny lub sterowany. Siłowniki zapewniają ciągłość pompowania działając naprzemiennie, gdy jedne pompują ciecz pod wysokim ciśnieniem drugie napełniają się cieczą pod niskim ciśnieniem, a przesuw siłowników sterowany jest za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1), wykorzystującej sygnały z przetwornika ciśnienia i położenia tłoka. Wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7) zbudowany jest z rur grubościennych o stosunku g/D > 0,2, (gdzie g - grubość ścianki, D - średnica wewnętrzna) o średnicy wewnętrznej od 0,1 do 100 mm, przy czym dla procesów w skali laboratoryjnej korzystne są rury o średnicy wewnętrznej w zakresie od 0,1 do 10 mm, zaś w skali przemysłowej korzystne są rury o średnicy w zakresie od 10 do 100 mm. Poszczególne odcinki rur są ze sobą połączone, by uzyskać żądaną długość całkowitą procesora od 0,5 metra do 2 kilometrów. Rury mogą być proste lub zagięte. Rury mogą być dodatkowo wzmacniane poprzez wprowadzenie naprężeń wstępnych uzyskanych autofretażem lub nałożeniem warstwy wzmacniającej.

Wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7) może być wyposażony w urządzenie grzewcze, urządzenie chłodzące i/lub urządzenie grzewczo-chłodzące (8, 8’), przy czym dla procesów w skali laboratoryjnej korzystne są wymienniki ciepła zasilane z termostatu cyrkulacyjnego regulującego temperaturę w zakresie od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C), zaś w skali przemysłowej korzystne są urządzenia grzewcze, urządzenia chłodzące i/lub urządzenia grzewczo-chłodzące dostosowane do prowadzonego procesu i wielkości procesora. Aparatura przepływowa według wynalazku może zawierać więcej niż jeden wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7), na przykład może zawierać dwa wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, 7) stanowiące kolejne moduły aparatury przepływowej.

Wysokociśnieniowa pompa rozładowująca (9) ma konstrukcję tłokową bazującą na co najmniej dwóch siłownikach dwustronnego działania napędzanych elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób sterowany. Siłowniki zapewniają ciągłość rozprężania, a przesuw siłowników sterowany jest za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1), wykorzystującej sygnały z przetwornika ciśnienia i położenia tłoka.

Wysokociśnieniowa pompa próbkująca (14) ma konstrukcję tłokową bazującą na siłowniku dwustronnego działania napędzanym elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonym w głowicę zaworową z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób sterowany. Przesuw siłownika sterowany jest za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1).

W zastosowaniach laboratoryjnych siłowniki wysokociśnieniowej pompy zasilającej (2), wysokociśnieniowej pompy dozującej (6), wysokociśnieniowej pompy rozładowującej (9) i wysokociśnieniowej pompy próbkującej (14) korzystnie napędzane są elektrycznie, szczególnie korzystnie silnikiem krokowym lub serwonapędem.

Wysokociśnieniowa pompa zasilająca (2), wysokociśnieniowa pompa dozująca (6), wysokociśnieniowa pompa rozładowująca (9) i wysokociśnieniowa pompa próbkująca (14) mają poruszający się w cylindrze siłownika gruby tłok lub nurnik (s/d < 10 dla maksymalnego zakresu ciśnień 900 MPa (9000 bar), gdzie s - skok, d - średnica) o średnicy w zakresie od 1 do 100 mm, przy czym dla procesów w skali przemysłowej korzystne są nurniki. Wysokociśnieniowe moduły analityczne (17) dołączone są do wysokociśnieniowego procesora rurowego i posiadają przepusty umożliwiające analizę substancji przepływających przez wysokociśnieniowy procesor rurowy (7) pod wysokim ciśnieniem, w szczególności przepusty optyczne (okna transparentne) umożliwiające analizę spektralną.

Wysokociśnieniowa pompa zasilająca (2), wysokociśnieniowa pompa dozująca (6), wysokociśnieniowa pompa rozładowująca (9) i wysokociśnieniowa pompa próbkująca (14) oraz wysokociśnieniowe moduły analityczne (17) są połączone z wysokociśnieniowym procesorem rurowym (7) za pomocą elementów łączących (3, 5, 10, 13, 13’, 16), np. łączników, zaworów i innych elementów wysokociśnieniowej armatury procesowej, przy czym wysokociśnieniowe pompy dozujące (6) oraz wysokociśnieniowe pompy próbkujące (14) mogą być podłączone między wysokociśnieniowymi pompami zasilającymi (2) a wysokociśnieniowym procesorem rurowym (7), między wysokociśnieniowym procesorem rurowym (7) a wysokociśnieniowymi pompami rozładowującymi (9), jak również między każdą rurą wysokociśnieniowego procesora.

Wysokociśnieniowa pompa zasilająca (2), wysokociśnieniowa pompa dozująca (6), wysokociśnieniowa pompa rozładowująca (9) i wysokociśnieniowa pompa próbkująca (14) kontrolowane są przez

PL 238 324 B1 programowalną jednostkę sterującą (1) obsługującą i koordynującą pracę wszystkich wysokociśnieniowych pomp w celu zapewnienia zadanych szybkości przepływu oraz ciśnienia. W szczególności programowalna jednostka sterująca (1) oparta jest o sterownik PLC.

Wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11) mogą być umieszczone pomiędzy wysokociśnieniową pompą zasilającą (2) i wysokociśnieniową pompą rozładowującą (9). Opcjonalne przetworniki temperatury (12) mogą być umieszczone pomiędzy wysokociśnieniową pompą zasilającą (2) i wysokociśnieniową pompą rozładowującą (9). Wysokociśnieniowe przetworniki (4, 11) oraz przetworniki temperatury (12, 12’) monitorują krytyczne warunki procesu, ciśnienie oraz temperaturę, odpowiednio.

Wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15) sterujący kierunkiem przepływu znajduje się pomiędzy wysokociśnieniowymi procesorami rurowymi (7, 73 i zawiera trzy zawory napędzane elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie i sterowane za pomocą programowalną jednostkę sterującą (1). Kieruje on substancję procesowaną w zależności od wyniku analizy próbki pobranej przez wysokociśnieniową pompę próbkującą (14) do pompy rozładowującej (9) lub do kolejnego wysokociśnieniowego procesora rurowego (7).

W jednym wariancie aparatura przepływowa według wynalazku może zawierać wiele modułów obejmujących dodatkowe wysokociśnieniowe pompy dozujące (6) oraz dodatkowe wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, 73. Moduły te umiejscowione są jeden za drugim.

W jednym wariancie aparatura przepływowa według wynalazku zawiera jednostkę zasilająco-sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 5, 10), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11), wysokociśnieniową pompę dozującą (6), wysokociśnieniowy procesor rurowy (7), urządzenie grzewczo-chłodzące (8), wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9) i przetwornik temperatury (12).

W jednym wariancie aparatura przepływowa według wynalazku zawiera jednostkę zasilająco-sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 5, 10, 13, 13’, 16), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11), wysokociśnieniowe pompy dozujące (6, 6), wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, 73, urządzenia grzewczo-chłodzące (8, 8), wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9), wysokociśnieniowy przetwornik temperatury (12, 12’), wysokociśnieniową pompę próbkującą (14) i wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15).

W jednym wariancie aparatura przepływowa według wynalazku zawiera jednostkę zasilająco-sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 10, 13), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11), wysokociśnieniowy procesor rurowy (7), urządzenie grzewczo-chłodzące (8), wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9) i wysokociśnieniowy przetwornik temperatury (12).

W jednym wariancie aparatura przepływowa według wynalazku zawiera jednostkę zasilająco-sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 10, 13), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11), wysokociśnieniowy procesor rurowy (7), wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9) i wysokociśnieniowy przetwornik temperatury (12).

W jednym wariancie aparatura przepływowa według wynalazku może zawierać więcej niż jedną wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), więcej niż jedną wysokociśnieniową pompę dozującą (6), więcej niż jeden procesor rurowy (7), więcej niż jedną wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9), więcej niż jedną wysokociśnieniową pompę próbkującą (14).

W innym wariancie aparatura przepływowa według wynalazku może zawierać dowolną liczbę modułów obejmujących wysokociśnieniowe pompy dozujące, wysokociśnieniowe procesory rurowe, wysokociśnieniowe pompy próbkujące, pomiędzy którymi znajdują się wysokociśnieniowe moduły zaworowe sterujące kierunkiem przepływu (15) i wysokociśnieniowe moduły analityczne (17).

W jednym wariancie aparatury przepływowej według wynalazku wszystkie wysokociśnieniowe komponenty aparatury przepływowej umieszczone są w boksie bezpieczeństwa.

Przez określenie „substancja procesowana” rozumie się substancję która poddawana jest procesowi za pomocą wynalazku. Substancją procesowaną może być czysta substancja stanowiąca jednocześnie ciecz transmisyjną, roztwór dowolnej substancji rozpuszczonej w cieczy transmisyjnej lub ciecz transmisyjna do której w dalszych częściach (kolejnych modułach) aparatury według wynalazku dodawana jest co najmniej jedna substancja rozpuszczona w cieczy transmisyjnej.

Cieczą transmisyjną może być pojedyncza substancja lub mieszanina dwóch substancji. Do procesów w zakresie ciśnień i temperatur funkcjonowania aparatury przepływowej według wynalazku stosuje się ciecze transmisyjne nie ulegające krzepnięciu w tych warunkach. Do procesów pod ciśnieniem w zakresie od 100 do 500 MPa (1000 do 5000 bar) korzystnie stosuje się ciecze transmisyjne wybrane

PL 238 324 B1 spośród chloroformu, acetonitrylu, N,N-dimetyloformamidu, acetonu, toluenu, octan etylu, heksanu, dichlorometanu, tetrahydrofuranu, metanolu, etanolu, glikolu etylenowego, glikolu propylenowego, n-propanolu, i-propanolu, eteru dietylowego, wody, kwasu sebacynowego oraz ich mieszanin. Do procesów pod ciśnieniem w zakresie od 100 do 900 MPa (1000 do 9000 bar) korzystnie stosuje się ciecze transmisyjne wybrane spośród toluenu, octan etylu, heksanu, dichlorometanu, tetrahydrofuranu, metanolu, etanolu, glikolu etylenowego, glikolu propylenowego, n-propanolu, i-propanolu, eteru dietylowego, wody, kwasu sebacynowego oraz ich mieszanin.

Połączenia poszczególnych elementów zapewniają techniczną szczelność aparatury, umożliwiającą prowadzenie procesu pod zadanym ciśnieniem.

Elementy łączące stanowią rury wysokociśnieniowe, łączniki, zawory i inne elementy wysokociśnieniowej armatury procesowej.

Łatwość skalowania przedstawionej konstrukcji pozwala na opracowywanie procesów w skali od laboratoryjnej do przemysłowej. Poprzez zmianę wielkości pomp oraz średnicy i długości procesora można uzyskiwać parametry prowadzonego procesu potrzebne do pracy w pożądanej skali.

Aparatura przepływowa według wynalazku może być stosowana do realizacji procesów przedstawionych w opisie stanu techniki, a także, między innymi, do poszukiwania nowych reakcji chemicznych, w szczególności charakteryzujących się ujemną objętością aktywacji; optymalizacji warunków reakcji chemicznych w skali laboratoryjnej, w szczególności charakteryzujących się ujemną objętością aktywacji; prowadzenia procesów w sposób czysty poprzez zahamowanie reakcji ubocznych; paskalizacji i postfunkcjonalizacji żywności; wysokociśnieniowej termicznej obróbki (PATS - ang. pressure assisted thermal sterilization) produktów, w szczególności kosmetyków, w celu zwiększenia ich trwałości; wysokociśnieniowej funkcjonalizacji i/lub sterylizacji kosmetyków, żywności i innych bio- produktów

Znawcy dziedziny zrozumieją, że aparatura, urządzenia i inne elementy uwzględnione w niniejszym opisie i zilustrowane załączonymi figurami stanowią nieograniczające warianty wykonania niniejszego wynalazku, którego zakres określają zastrzeżenia patentowe. Cechy zilustrowane bądź opisane względem jednego wariantu wykonania mogą być łączone z cechami z innych wariantów wykonania w zakresie, w jakim cechy takie są cechami kompatybilnymi, a nie alternatywnymi. Zakres niniejszego wynalazku obejmuje takie właśnie modyfikacje i wariacje.

Przykłady

Poniżej omówiono przykłady wykonania wynalazku w celu nakreślenia zasad budowy, funkcji, produkcji oraz użycia urządzeń i sposobów ujawnionych w niniejszym opisie. Odnośniki użyte w opisie odpowiadają odnośnikom pokazanym na poszczególnych figurach i w przykładach.

P r z y k ł a d 1

Niniejszy przykład dotyczy realizacji aparatury przepływowej według wariantu wynalazku przedstawionego na Fig. 1. Przykład 1 dotyczy laboratoryjnego reaktora przepływowego do prowadzenia reakcji chemicznych charakteryzujących się ujemną objętością aktywacji.

Reaktor przeznaczony jest do prowadzenia reakcji chemicznych dwóch substancji w następujących warunkach; ciśnieniu do 800 MPa (8000 bar), temperaturze od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C), przepływie nominalnym 1 mL/min dla czasu reakcji 30 minut.

Aparatura przepływowa według wynalazku zgodnie z przykładem 1 zawiera jedną wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), dwie wysokociśnieniowe pompy dozujące (6), jeden wysokociśnieniowy procesor rurowy (7), jedną wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11) i temperatury (12) oraz wysokociśnieniowe łączniki (3, 5, 10, 13), programowalna jednostkę - sterującą (1) ze sterownikiem PLC oraz termostat cyrkulacyjny (8). Wysokociśnieniowe pompy (2, 6) mają bliźniaczą konstrukcję bazującą na dwóch siłownikach nurnikowych dwustronnego działania, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym. Siłowniki napędzane są elektrycznie silnikiem krokowym. Aby zapewnić ciągłość pompowania siłowniki działają naprzemiennie, gdy jeden pompuje ciecz pod wysokim ciśnieniem drugi napełnia się cieczą pod niskim ciśnieniem.

Przesuw siłowników sterowany jest elektronicznie za pomocą sterownika PLC, wykorzystującego sygnały ciśnienia i położenia nurnika. Siłowniki tego typu dostarczane są np. przez Instytut Wysokich Ciśnień PAN, pod nazwą Micropump MP5.

Wysokociśnieniowa pompa zasilająca (2) zawiera siłowniki o średnicy nurnika 6 mm i objętości skokowej 1,4 ml (skok 50 mm). Zastosowany napęd silnikiem krokowym rozwija maksymalną szybkość pompowania 28 μl/s (przy rozdzielczości 100 kroków na sekundę). Wysokociśnieniowa pompa dozująca (6) zawiera siłowniki o średnicy nurnika 4 mm i objętości skokowej 0,5 ml (skok 40 mm). Zastosowany

PL 238 324 B1 napęd silnikiem krokowym rozwija maksymalną szybkość pompowania 12,5 μl/s (przy rozdzielczości 100 kroków na sekundę).

Wysokociśnieniowa pompa rozładowująca (9) zawiera siłowniki o parametrach siłowników wysokociśnieniowej pompy zasilającej, lecz w przeciwieństwie do niej, siłowniki są uzbrojone w zawory ssawne i tłoczne napędzane elektrycznie, hydraulicznie lub pneumatycznie i sterowane za pomocą sterownika PLC.

Wysokociśnieniowy procesor rurowy (7) zbudowany jest z typowych rur wysokociśnieniowych o średnicy zewnętrznej 3/8 (9,52 mm) i wewnętrznej 1/16 (1,6 mm) produkowanych np. przez firmę SANDVIK, Szwecja. Rury te przeznaczone są do statycznego ciśnienia pracy 1014 MPa (10140 bar) przy temperaturze pokojowej a więc większego niż zakładane maksymalne dopuszczalne ciśnienie pracy PS = 800 MPa (8000 bar). Jednak temperatura 403,15 K (130°C) obniża ich wytrzymałość o około 20%. Rura procesora jest podzielona np. na 10 prostych sekcji o długości 1,5 metra każda oraz 9 sekcji w kształcie litery U (minimalny dopuszczalny promień gięcia wynosi 50 mm). Długość tak zbudowanego procesora wynosi około 15 metrów. Standardowa długość produkcyjna rur wynosi od 4 do 7 metrów, a jak informuje producent, może dochodzić nawet do 16 metrów. Sekcje rury procesora są szczelnie łączone. Cała rura procesora jest umieszczona w rurze kąpieli termostatującej. Regulacja temperatury realizowana jest poprzez zmianę temperatury kąpieli, w której zanurzona jest wysokociśnieniowa rura procesowa. Potrzebny termostat cyrkulacyjny (8) dostępny jest np. w firmie HUBER, Niemcy.

Wysokociśnieniowe pompy (2, 6, 9), wysokociśnieniowy procesor rurowy (7) oraz wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11) i temperatury (12) są połączone ze sobą zgodnie ze schematem przedstawionym na Fig. 1 przy pomocy standardowych do tego zakresu ciśnienia łączników wysokociśnieniowych (3, 5, 10) np. firmy SITEC, Szwajcaria oraz identycznych rur wysokociśnieniowych jak te, z których zbudowany jest wysokociśnieniowy procesor rurowy.

Wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11) np. typu HP-2, firmy WIKA, Niemcy, powinny monitorować krytyczne warunki procesu i z tego powodu są umieszczone na wyjściu substancji procesowanej z pompy zasilającej (2) i na wejściu substancji procesowanej do pompy rozładowującej (9).

Przetworniki temperatury (12) np. termopary wysokociśnieniowe oferowane w Instytucie Wysokich Ciśnień PAN, monitorują krytyczne warunki procesu, korzystnie bezpośrednio temperaturę substancji procesowanej w procesorze rurowym (7).

Sterownik PLC wraz z jego modułami analogowo-cyfrowymi np. firmy MITSUBISHI, Japonia, wchodzący w skład jednostki zasilająco-sterującej (1), zarządza procesem wg zadanych parametrów procesu, wykorzystując sygnały wejściowe ciśnienia, temperatury i położenia nurników pomp.

Wszystkie wysokociśnieniowe komponenty aparatury umieszczone są w boksie bezpieczeństwa.

P r z y k ł a d 2

Aparatura przepływowa według wariantu wynalazku zgodnie z przykładem 2 została przedstawiona na Fig. 2. Wariant wynalazku zgodnie z przykładem 2 dotyczy laboratoryjnego reaktora przepływowego do prowadzenia reakcji chemicznych, charakteryzujących się ujemną objętością aktywacji, z możliwością powielenia procesu.

Reaktor przeznaczony jest do prowadzenia reakcji chemicznych dwóch substancji w następujących warunkach: ciśnieniu do 600 MPa (6000 bar), temperaturze od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C), przepływie nominalnym 1 ml/min dla czasu reakcji 30 minut lub 60 minut w przypadku powielenia procesu.

Aparatura przepływowa według wynalazku zgodnie z Przykładem 2 zawiera komponenty takie jak w urządzeniu według przykładu 1 (ale mogą być z szeregu o maksymalnym ciśnieniu pracy 700 MPa (7000 bar) a nie 1000 MPa (10000 bar)) oraz dodatkowo jedną wysokociśnieniową pompę próbkującą (14) podłączoną do linii łącznikiem (16), jeden wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15), oraz kolejne dwie wysokociśnieniowe pompy dozujące (Θ’), wysokociśnieniowy procesor rurowy (Τ’), wysokociśnieniowe łączniki (5’, 13’) oraz przetwornik temperatury (12’) i termostat cyrkulacyjny (8’).

Wysokociśnieniowa pompa próbkująca (14) to siłownik nurnikowy dwustronnego działania, uzbrojony w głowicę zaworową i napędzany elektrycznie silnikiem krokowym. Zawory w głowicy zaworowej, ssawny i tłoczny, są napędzane elektrycznie, hydraulicznie lub pneumatycznie i sterowane za pomocą sterownika PLC. Konstrukcja siłownika, głowicy zaworowej i napędu jest bliźniacza do tych zastosowanych w pompie rozładowującej (9). Przesuw siłownika oraz zamknięcie/otwarcie zaworów sterowane są elektronicznie za pomocą sterownika PLC. Wysokociśnieniowa pompa próbkująca (14) zawiera siłownik

PL 238 324 B1 o średnicy nurnika 4 mm i objętości skokowej 0,5 ml (skok 40 mm), a więc o parametrach siłowników pompy dozującej.

Wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15) składa się z trzech zaworów iglicowych napędzanych elektrycznie, hydraulicznie lub pneumatycznie i sterowanych za pomocą programowalnej jednostki - sterującej (1) ze sterownikiem PLC. Zawory tego typu wykonywane są np. przez Instytut Wysokich Ciśnień PAN. Moduł zaworowy kieruje substancję procesowaną, w zależności od wyniku analizy próbki pobranej przez wysokociśnieniową pompę próbkującą (14), do pompy rozładowującej (9) lub do kolejnego wysokociśnieniowego procesora rurowego (Τ’). W tym drugim przypadku istnieje możliwość zwiększenia ilości reagentów poprzez ich podanie pompami dozującymi (6’) podłączonymi do linii przed wejściem do tego procesora, za pomocą wysokociśnieniowego łącznika (5’).

Wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, 7) zbudowane są z typowych rur wysokociśnieniowych o średnicy zewnętrznej 1/4 (6,35 mm) i wewnętrznej 1/16 (1,6 mm) produkowanych np. przez firmę SANDVIK, Szwecja. Rury te przeznaczone są do statycznego ciśnienia pracy 789 MPa (7890 bar) przy temperaturze pokojowej a więc większego niż zakładane maksymalne dopuszczalne ciśnienie pracy PS = 600 MPa (6000 bar). Jednak temperatura 403,15 K (130°C) obniża ich wytrzymałość o około 20%. Rura każdego procesora jest podzielona np. na 10 prostych sekcji o długości 1,5 metra każda oraz 9 sekcji w kształcie litery U (minimalny dopuszczalny promień gięcia wynosi 25 mm). Długość tak zbudowanego procesora wynosi około 15 metrów. Standardowa długość produkcyjna rur wynosi od 4 do 7 metrów, a jak informuje producent, może dochodzić nawet do 16 metrów. Sekcje rury procesora są szczelnie łączone. Cała rura procesora jest umieszczona w rurze kąpieli termostatującej. Regulacja temperatury realizowana jest poprzez zmianę temperatury kąpieli, w której zanurzona jest wysokociśnieniowa rura procesowa. Konieczne jeden lub dwa termostaty cyrkulacyjne (8, 8’) dostępne są np. w firmie HUBER, Niemcy.

Wysokociśnieniowe pompy (2, 6, 6’, 9, 14), wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, Τ’) oraz przetworniki ciśnienia (4, 11) i temperatury (12, 12’) są połączone ze sobą zgodnie ze schematem przedstawionym na Fig. 2 przy pomocy standardowych do tego zakresu ciśnienia łączników wysokociśnieniowych (3, 5, 5’, 10, 13, 13’, 16) np. firmy SITEC, Szwajcaria oraz identycznych rur wysokociśnieniowych jak te, z których zbudowany jest wysokociśnieniowy procesor rurowy.

P r z y k ł a d 3

Aparatura przepływowa według wariantu wynalazku zgodnie z przykładem 3 została przedstawiona na Fig. 3. Wariant wynalazku zgodnie z przykładem 3 dotyczy paskalizatora przepływowego do wysokociśnieniowej funkcjonalizacji, pasteryzacji i sterylizacji kosmetyków, farmaceutyków, żywności i innych bio-produktów.

Procesor przeznaczony jest do ciśnieniowania substancji ciekłych w następujących warunkach: ciśnieniu do 600 MPa (6000 bar), temperaturze podwyższonej do 403,15 K (130°C), przepływie nominalnym 1 l/min dla czasu reakcji 6 minut.

Aparatura przepływowa według wynalazku zgodnie z przykładem 3 zawiera dwie wysokociśnieniowe pompy zasilające (2), jeden wysokociśnieniowy procesor rurowy (7), dwie wysokociśnieniowe pompy rozładowujące (9), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11) i temperatury (12) oraz wysokociśnieniowe łączniki (3, 10, 13), jednostkę zasilająco-sterującą (1) ze sterownikiem PLC oraz grzejnik elektryczny (8).

Wysokociśnieniowe pompy zasilające (2) mają bliźniaczą konstrukcję bazującą na dwóch siłownikach nurnikowych dwustronnego działania, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym. Siłowniki są napędzane elektrycznie serwonapędem. Aby zapewnić ciągłość pompowania siłowniki działają naprzemiennie, gdy jeden pompuje ciecz pod wysokim ciśnieniem drugi napełnia się cieczą pod niskim ciśnieniem. Przesuw siłowników sterowany jest elektronicznie za pomocą sterownika PLC, wykorzystującego sygnały ciśnienia i położenia nurnika. Wysokociśnieniowe pompy zasilające (2) zawierają siłowniki o średnicy nurnika 19 mm i objętości skokowej 51 ml (skok około 180 mm).

Wysokociśnieniowe pompy rozładowujące (9) mają bliźniaczą konstrukcję bazującą na dwóch siłownikach nurnikowych dwustronnego działania, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym. Siłowniki są napędzane elektrycznie serwonapędem. Przesuw siłowników sterowany jest elektronicznie za pomocą sterownika PLC, wykorzystującego sygnały ciśnienia i położenia nurnika. Siłowniki są uzbrojone w zawory ssawne i tłoczne napędzane elektrycznie, hydraulicznie lub pneumatycznie i sterowane za pomocą sterownika PLC. Wysokociśnieniowe pompy rozładowujące (9) zawierają siłowniki o średnicy nurnika 19 mm i objętości skokowej 51 mL (skok około 180 mm).

PL 238 324 B1

Parametry wyżej wymienionych siłowników (średnica nurnika, skok) są typowe dla siłowników w wodnych pompach wysokociśnieniowych stosowanych w przemyśle do cięcia strugą o wydajności ok. 3 l/min., np. HPPS 6045 firmy UHDE, Niemcy.

Wyposażenie aparatury w podwójne pompy zasilające i rozładowujące pozwala na większą elastyczność prowadzenia procesu w warunkach przemysłowych, w tym m.in. istnieje możliwość serwisowania w trakcie produkcji.

Wysokociśnieniowy procesor rurowy (7) zbudowany jest z typowych rur wysokociśnieniowych o średnicy zewnętrznej 30 mm i wewnętrznej 10 mm produkowanych np. przez firmę SANDVIK, Szwecja. Rury te przeznaczone są do statycznego ciśnienia pracy 625 MPa (6250 bar) a więc większego niż zakładane maksymalne dopuszczalne ciśnienie pracy PS = 600 MPa (6000 bar). Rury są dodatkowo wzmacniane autofretażem lub inną znaną w stanie techniki metodą i wtedy ich dopuszczalne ciśnienie pracy będzie przewyższać 800 MPa (8000 bar). Jednak temperatura 403,15 K (130°C) obniża ich wytrzymałość o około 20%.

Rura procesora jest podzielona np. na 10 prostych sekcji o długości 7 metrów każda oraz 9 sekcji w kształcie litery U (minimalny dopuszczalny promień gięcia wynosi 200 mm). Długość tak zbudowanego procesora wynosi około 78 metrów.

Standardowa długość produkcyjna rur wynosi od 4 do 7 metrów. Rury procesora są szczelnie łączone z linią zawierającą pozostałe komponenty. Grzanie t regulacja temperatury realizowane są poprzez grzejnik oporowy nawinięty na średnicy zewnętrznej rury i regulator temperatury.

Wysokociśnieniowe pompy (2, 9), wysokociśnieniowy procesor rurowy (7) oraz wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11) i temperatury (12) są połączone ze sobą zgodnie ze schematem przedstawionym na Fig. 3 przy pomocy łączników wysokociśnieniowych (3, 10, 13) np. firmy UHDE, Niemcy oraz identycznych rur wysokociśnieniowych jak te, z których zbudowany jest wysokociśnieniowy procesor rurowy. Wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11) np. typu HP-2, firmy WIKA, Niemcy, powinny monitorować krytyczne warunki procesu i z tego powodu są umieszczone na wyjściu cieczy z pompy zasilającej (2) i na wejściu cieczy do pompy rozładowującej (9).

Przetworniki temperatury (12) np. termopary wysokociśnieniowe oferowane w Instytucie Wysokich Ciśnień PAN, powinny monitorować krytyczne warunki procesu, korzystnie bezpośrednio temperaturę cieczy w procesorze rurowym (7).

Sterownik PLC wraz z jego modułami analogowo-cyfrowymi np. firmy MITSUBISHI, Japonia, wchodzący w skład programowalnej jednostki sterującej (1), zarządza procesem wg zadanych parametrów procesu, wykorzystując sygnały wejściowe ciśnienia, temperatury i położenia nurników.

Wszystkie wysokociśnieniowe komponenty aparatury umieszczone są w osobnym pomieszczeniu bezpieczeństwa.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Aparatura przepływowa do prowadzenia procesów pod wysokim ciśnieniem w trybie ciągłym do substancji procesowanych, znamienna tym, że zawiera kolejno połączone płynoszczelnie elementami łączącymi: co najmniej jedną wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), co najmniej jeden wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7’), co najmniej jedną wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9), oraz co najmniej jeden wysokociśnieniowy przetwornik ciśnienia (4, 11) znajdujący się pomiędzy wysokociśnieniową pompą zasilającą (2) i wysokociśnieniową pompą rozładowującą (9), przy czym elementy łączące (3, 5, 10, 13, 13’, 16) stanowią wysokociśnieniowe łączniki, zawory i inne elementy wysokociśnieniowej armatury procesowej, oraz dołączoną programowalną jednostkę sterującą (1), która steruje aparaturą przepływową, przy czym wymieniona aparatura jest przystosowana do procesów fizycznych i chemicznych w przepływie, pod ciśnieniem od 100 do 900 MPa (1000 do 9000 bar) i w temperaturze od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C).
2. Aparatura przepływowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wysokociśnieniowa pompa zasilająca (2) ma konstrukcję tłokową bazującą na co najmniej dwóch siłownikach dwustronnego działania napędzanych elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób grawitacyjny lub sterowany, przy czym siłowniki zapewniają ciągłość pompowania działając naprzemiennie, gdy jedne pompują ciecz pod wysokim ciśnieniem drugie napełniają się cieczą pod

PL 238 324 B1 niskim ciśnieniem, a przesuw siłowników sterowany jest za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1), wykorzystującej sygnały z przetwornika ciśnienia i położenia tłoka.
3. Aparatura przepływowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wysokociśnieniowa pompa rozładowująca (9) ma konstrukcję tłokową bazującą na co najmniej dwóch siłownikach dwustronnego działania napędzanych elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób sterowany, przy czym siłowniki zapewniają ciągłość rozprężania, a przesuw siłowników sterowany jest za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1), wykorzystującej sygnały z przetwornika ciśnienia i położenia tłoka.
4. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 3, znamienna tym, że wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7’) zbudowany jest z wysokociśnieniowych rur grubościennych o g/D > 0,2 i średnicy wewnętrznej od 0,1 do 100 mm, poszczególne odcinki rur są ze sobą połączone, by uzyskać żądaną długość całkowitą procesora od 0,5 metra do 2 kilometrów.
5. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 4, znamienna tym, że wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7’) zbudowany jest z rur, które mogą być proste lub zagięte.
6. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 5, znamienna tym, że wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7’) zbudowany jest z rur, które mogą być dodatkowo wzmacniane poprzez wprowadzenie naprężeń wstępnych uzyskanych autofretażem lub nałożeniem warstwy wzmacniającej.
7. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 6, znamienna tym, że wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7’) wyposażony jest w urządzenie grzewcze, urządzenie chłodzące i/lub urządzenie grzewczo-chłodzące (8, 8’), regulujące temperaturę w zakresie od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C).
8. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 7, znamienna tym, że dla procesów w skali laboratoryjnej jako urządzenie grzewcze, urządzenie chłodzące i/lub urządzenie grzewczo-chłodzące (8, 8’) korzystne są wymienniki ciepła zasilane z termostatu cyrkulacyjnego regulującego temperaturę w zakresie od 273,15 K do 403,15 K (0 do 130°C), zaś w skali przemysłowej korzystne jest urządzenie grzewcze, urządzenie chłodzące i/lub urządzenie grzewczo-chłodzące (8, 8’) dostosowane do prowadzonego procesu i wielkości procesora.
9. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 8, znamienna tym, że zawiera co najmniej jeden przetwornik temperatury (12) znajdujący się pomiędzy wysokociśnieniową pompą zasilającą (2) i wysokociśnieniową pompą rozładowującą (9).
10. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 9, znamienna tym, że dodatkowo zawiera co najmniej jedną wysokociśnieniową pompę próbkującą (14) umieszczoną przed wysokociśnieniową pompą rozładowującą (9).
11. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 10, znamienna tym, że wysokociśnieniowa pompa próbkująca (14) ma konstrukcję tłokową bazującą na siłowniku dwustronnego działania napędzanym elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonym w głowicę zaworową z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób sterowany, przy czym przesuw siłownika sterowany jest za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1).
12. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 11, znamienna tym, że dodatkowo zawiera wysokociśnieniowe moduły analityczne (17), które mają przepusty pomiarowe umożliwiające analizę substancji przepływających przez wysokociśnieniowy procesor rurowy (7, 7’) pod wysokim ciśnieniem, w szczególności przepusty optyczne umożliwiające analizę spektralną.
13. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 12, znamienna tym, że wysokociśnieniowe moduły analityczne (17) dołączone są do wysokociśnieniowego procesora rurowego (7, 7’) za pomocą elementów łączących (3, 5, 10, 13, 13’, 16) takich jak rury wysokociśnieniowe oraz wysokociśnieniowe łączniki, wysokociśnieniowe zawory i inne elementy armatury procesowej.
14. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 13, znamienna tym, że dodatkowo zawiera co najmniej jeden wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15) znajdujący się pomiędzy wysokociśnieniowymi procesorami rurowymi (7, 7’).

PL 238 324 B1
15. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 14, znamienna tym, że wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15) zawiera trzy zawory napędzane elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie i sterowane za pomocą sterownika programowalnej jednostki sterującej (1).
16. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 15, znamienna tym, że wysokociśnieniowy moduł zaworowy kieruje substancję procesowaną, w zależności od wyniku analizy próbki wykonanej przez wysokociśnieniowy moduł analityczny (17) i/lub pobranej przez wysokociśnieniową pompę próbkującą (14), do wysokociśnieniowej pompy rozładowującej (9) lub do kolejnego wysokociśnieniowego procesora rurowego (7’).
17. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 16, znamienna tym, że aparatura zawiera dodatkowo jeden lub więcej wysokociśnieniowych procesorów rurowych (7, 7’) zapewniających modułowość aparatury.
18. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 17, znamienna tym, że aparatura zawiera dodatkowo jeden lub więcej modułów obejmujących wysokociśnieniowe pompy dozujące (6) oraz wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, 7’), przy czym moduły te umiejscowione są jeden za drugim.
19. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 18, znamienna tym, że aparatura zawiera dowolną liczbę modułów obejmujących wysokociśnieniowe pompy dozujące (6), wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, 7’), wysokociśnieniowe pompy próbkujące (14), pomiędzy którymi znajdują się wysokociśnieniowe moduły zaworowe sterujący kierunkiem przepływu (15) i wysokociśnieniowe moduły analityczne (17).
20. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 19, znamienna tym, że dodatkowo zawiera co najmniej jedną wysokociśnieniową pompę dozującą (6) znajdującą się za wysokociśnieniową pompą zasilającą (2).
21. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 20, znamienna tym, że wysokociśnieniowa pompa dozująca (6) ma konstrukcję tłokową bazującą na co najmniej dwóch siłownikach dwustronnego działania napędzanych elektrycznie lub hydraulicznie lub pneumatycznie, uzbrojonych w głowice zaworowe z zaworem ssawnym i tłocznym, przy czym zawory działają w sposób grawitacyjny lub sterowany, przy czym siłowniki zapewniają ciągłość pompowania działając naprzemiennie, gdy jedne pompują ciecz pod wysokim ciśnieniem drugie napełniają się cieczą pod niskim ciśnieniem, a przesuw siłowników sterowany jest elektronicznie za pomocą programowalnej jednostki sterującej (1), wykorzystującej sygnały z przetwornika ciśnienia i położenia tłoka.
22. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 21, znamienna tym, że wysokociśnieniowe pompy zasilające (2), wysokociśnieniowe pompy dozujące (6), wysokociśnieniowe pompy rozładowujące (9) i wysokociśnieniowe pompy próbkujące (14) mają poruszający się w cylindrze siłownika gruby tłok lub nurnik o średnicy w zakresie od 1 do 100 mm, przy czym dla procesów w skali przemysłowej korzystne są nurniki.
23. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 22, znamienna tym, że siłowniki wysokociśnieniowej pompy zasilającej (2), wysokociśnieniowej pompy dozującej (6), wysokociśnieniowej pompy rozładowującej (9) i wysokociśnieniowej pompy próbkującej (14) korzystnie napędzane są elektrycznie, szczególnie korzystnie silnikiem krokowym lub serwonapędem.
24. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 23, znamienna tym, że wysokociśnieniowe pompy zasilające (2), wysokociśnieniowe pompy dozujące (6), wysokociśnieniowe pompy rozładowujące (9) i wysokociśnieniowe pompy próbkujące (14) wysokociśnieniowe moduły analityczne (17) są połączone z wysokociśnieniowym procesorem rurowym (7, 7’) za pomocą rur wysokociśnieniowych i wysokociśnieniowej armatury procesowej, przy czym wysokociśnieniowe pompy dozujące (6) oraz wysokociśnieniowe pompy próbkujące (14) mogą być podłączone między wysokociśnieniowymi pompami zasilającymi (2) a wysokociśnieniowym procesorem rurowym (7, 7’), między wysokociśnieniowym procesorem rurowym (7, 7’) a wysokociśnieniowymi pompami rozładowującymi (9), jak również między każdą rurą procesora.

PL 238 324 B1
25. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 24, znamienna tym, że wysokociśnieniowe pompy kontrolowane są przez programowalną jednostkę sterującą (1) koordynującą pracę wszystkich wysokociśnieniowych pomp w celu zapewnienia zadanych szybkości przepływu oraz ciśnienia.
26. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 25, znamienna tym, że cieczą transmisyjną jest pojedyncza substancja lub mieszanina co najmniej dwóch substancji.
27. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 26, znamienna tym, że do procesów w zakresie ciśnień i temperatur funkcjonowania aparatury stosuje się ciecze transmisyjne nie ulegające krzepnięciu w tych warunkach, w szczególności pod ciśnieniem w zakresie od 100 do 500 MPa (1000 do 5000 bar) korzystnie stosuje się ciecze transmisyjne wybrane spośród chloroformu, acetonitrylu, N,N-dimetyloformamidu, acetonu, toluenu, octan etylu, heksanu, dichlorometanu, tetrahydrofuranu, metanolu, etanolu, glikolu etylenowego, glikolu propylenowego, n-propanolu, i-propanolu, eteru dietylowego, wody, kwasu sebacynowego oraz ich mieszanin, zaś do procesów pod ciśnieniem w zakresie od 100 do 900 MPa (1000 do 9000 bar) korzystnie stosuje się ciecze transmisyjne wybrane spośród toluenu, octan etylu, heksanu, dichlorometanu, tetrahydrofuranu, metanolu, etanolu, glikolu etylenowego, glikolu propylenowego, n-propanolu, i-propanolu, eteru dietylowego, wody, kwasu sebacynowego oraz ich mieszanin.
28. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 27, znamienna tym, że programowalna jednostka sterująca (1) zarządza procesem według zadanych parametrów procesu, wykorzystując sygnały wejściowe ciśnienia, temperatury, położenia i wyjściowe sterowania napędami pomp i zaworów oraz urządzenia grzewczego, chłodzącego i/lub grzewczo-chłodzącego (8, 8’) wysokociśnieniowego procesora rurowego (7, 7’).
29. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 28, znamienna tym, że zawiera programowalną jednostkę sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 5, 10, 13, 13’, 16), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11), wysokociśnieniowe pompy dozujące (6, 6’), wysokociśnieniowe procesory rurowe (7, 7’), urządzenia grzewczo-chłodzące (8, 8’), wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9), wysokociśnieniowe przetworniki temperatury (12, 12’), wysokociśnieniową pompę próbkującą (14) i wysokociśnieniowy moduł zaworowy sterujący kierunkiem przepływu (15).
30. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 30, znamienna tym, że zawiera programowalną jednostkę sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 10, 13), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11), wysokociśnieniowy procesor rurowy (7), urządzenie grzewczo-chłodzące (8), wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9) i przetwornik temperatury (12).
31. Aparatura przepływowa według dowolnego z zastrz. 1 do 31, znamienna tym, że zawiera programowalną jednostkę sterującą (1), wysokociśnieniową pompę zasilającą (2), wysokociśnieniowe elementy łączące (3, 10, 13), wysokociśnieniowe przetworniki ciśnienia (4, 11), wysokociśnieniowy procesor rurowy (7), wysokociśnieniową pompę rozładowującą (9) i przetwornik temperatury (12).