Температура является ключевым параметром в таких операциях, как химический синтез, экстракция природных молекул, ферментация и даже биохимические процессы.
Эти этапы процесса происходят в самом разнообразном оборудовании — включая реакторы, ребойлеры, кристаллизаторы, фильтр-сушилки, сушилки, ферментеры и биореакторы — и все они имеют одну общую черту: рубашку, через которую циркулирует теплоноситель для регулирования температуры процесса.
Последовательные этапы периодического процесса осуществляются в пределах одной установки при различных температурах, обычно в диапазоне от –20 °C до 150 °C, хотя для сложных процессов этот диапазон может расширяться до +200 °C или даже -100 °C для сложных технологических процессов.
Представленное здесь устройство представляет собой блок регулирования температуры, используемый при температуре процесса выше температуры окружающей среды, до 150 °C. Необходимыми энергоносителями являются пар для нагрева и вода для охлаждения.
У операторов есть конкретные требования в отношении:
• Производительности: не должно быть потерь времени при переходах температуры.
• Качества продукции: температура должна быть точной и равномерной; продукт не должен перегреваться при контакте со стенкой емкости. Целевая температура процесса должна достигаться напрямую, без «перерегулирования».
• Безопасность: тепло, выделяемое в результате экзотермических реакций, должно эффективно отводиться.
• Техническое обслуживание оборудования: многократная подача пара, воды или рассола вызывает крайне разрушительную коррозию. Их целесообразно заменить вторичным контуром теплоносителя, известным как «монофлюидная» система, в которой одна и та же бескислородная жидкость циркулирует через рубашку реактора во всём диапазоне температур.
На протяжении многих лет компания CELSIUS специализируется на проектировании и производстве специализированных установок, известных как тепловые блоки, монофлюидные блоки или установки регулирования температуры. «однофлюидная» теплоноситель выбирается в зависимости от диапазона температур — вода, водно-гликолевая смесь или термомасло — и нагревается или охлаждается в соответствии с технологическими требованиями с использованием местных источников энергии, таких как пар, электричество, вода, водно-гликолевая смесь, рассол, термомасло или даже жидкий азот для криогенных температур. Чтобы избежать напряжений, вызванных перепадами и колебаниями температуры, в качестве теплообменников используются спирально-змеевиковые трубчатые теплообменники.
Все компоненты, необходимые для регулирования температуры — циркуляционный насос, теплообменники, регулирующие клапаны, запорные клапаны, контрольно-измерительные приборы, системы автоматизации и т. д. — смонтированы в единый блок, установленный на раме. Агрегат поставляется на объект в полностью собранном, смонтированном, изолированном и подключенном виде, что позволяет свести к минимуму время на монтаж, подключение и ввод в эксплуатацию на объекте (часто относящемся к категории «Севезо»).
Энергетический модуль поставляется с паспортной табличкой CE и сертификатом соответствия CE в соответствии с Европейской директивой по оборудованию, работающему под давлением PED 2014/68/EU и, где это применимо, Директивой ATEX 2014/34/EU для оборудования, используемого во взрывоопасных средах; он также включает протокол квалификации установки (IQ) для облегчения валидации оборудования FDA.
Опираясь на обширный опыт, компания CELSIUS обладает полным спектром знаний и навыков, необходимых для проектирования и изготовления данного технологического оборудования, которое регулирует температуру реакционной массы внутри производственного резервуара.
На основании заданной температуры массы и показаний температурных датчиков как в реакторе, так и в одножидкостном контуре система автоматизации выбирает подходящий теплообменник и управляет запорными и регулирующими клапанами.
Кроме того, система автоматизации CELSIUS включает цифровой двойник реактора и энергетического модуля. Модель реактора создается на основе его эксплуатационных характеристик — таких как рубашка, система перемешивания и содержание растворителя. Во время эксплуатационного моделирования значения температуры управляют работой регулирующих клапанов. В свою очередь, положения клапанов позволяют рассчитывать скорости потока, характеристики расхода и коэффициенты теплопередачи в рубашке и теплообменнике; это позволяет определять температуры внутри реактора и однофазного контура для следующего временного шага.
Благодаря использованию параметров установки, предоставленных оператором, данное моделирование позволяет цифровому двойнику системы — состоящему из реактора и энергетического модуля — работать в течение нескольких недель до поставки. Это облегчает оптимизацию параметров управления, тем самым сокращая этап ввода в эксплуатацию до одного дня благодаря использованию настроек, предварительно откалиброванных с учетом реальных условий эксплуатации.
---