Solution de contrôle de pression de vide de haute précision (pression positive et négative) pour réacteur en verre double couche

1. Qu'est-ce qu'un réacteur en verre double couche ?

Le réacteur en verre double couche est conçu avec du verre double couche. La couche interne peut être placée dans le solvant de réaction pour remuer la réaction, et la couche intermédiaire peut être passée à travers différentes sources de froid et de chaleur (liquide réfrigéré, eau chaude ou huile chaude) pour une réaction de chauffage ou de refroidissement cyclique.

Dans le réacteur en verre hermétique, dans les conditions de température constante définies, la réaction d'agitation peut être effectuée sous vide jusqu'à une pression légèrement positive selon les besoins et le reflux et la distillation de la solution réactionnelle peuvent être effectués. C'est un équipement de fabrication idéal pour les usines modernes de chimie fine, les produits biopharmaceutiques et la synthèse de nouveaux matériaux.


Le réacteur en verre double couche est le même que les autres réacteurs. La pression du vide est une variable de contrôle importante dans le processus de réaction. Différents processus de réaction nécessitent souvent des valeurs différentes de vide (pression négative) ou de pression (pression positive).

Cependant, dans la grande majorité des réacteurs à cuve agitée en verre, il existe actuellement de graves lacunes dans le contrôle précis de la pression du vide, qui se reflètent principalement dans les aspects suivants :

1. Il n'existe pas de méthode de contrôle automatique et beaucoup d'entre eux reposent uniquement sur l'extraction de pompes à vide et une intervention manuelle, ce qui ne peut qu'améliorer l'environnement de vide simple mais ne peut pas atteindre le contrôle.
2. Certains contrôleurs de pression à vide adoptent également un mode de contrôle d'admission d'air de type commutateur, la pression à vide fluctue considérablement et souvent beaucoup d'entre eux ne peuvent pas atteindre le contrôle du programme.
3. La méthode de contrôle est unique et il est impossible de contrôler le degré de vide sur toute la plage (1 Pa ~ 0,1 MPa), et elle ne peut être contrôlée que dans une certaine plage. De plus, la plupart des réacteurs à cuve agitée en verre ne disposent pas de capacités d'alimentation et de contrôle de pression micro-positive.
4. De nombreux réacteurs utilisent des vannes papillon ou des vannes à bille pour contrôler le débit de pompage. Pour les petits réacteurs en verre, la vitesse de réponse des vannes papillon et des vannes à bille est trop lente pour atteindre un contrôle précis de la pression du vide, en particulier lorsque la température change. Ce phénomène est particulièrement évident dans le processus réactionnel.
5. De même, une pompe à vide à vitesse réglable est également utilisée pour contrôler le degré de vide du réacteur. Cependant, il existe également un problème de vitesse de réponse lente, entraînant de grandes fluctuations de la pression du vide. De plus, seul le réglage du débit de pompage ne peut contrôler que la plage de vide faible (haute pression) proche d'une pression atmosphérique, et il est impuissant à contrôler la plage de vide plus élevé (basse pression).
6. De nombreux réacteurs ont des exigences strictes pour les pièces gazeuses (ou liquides), exigeant des vannes sanitaires (ou de qualité alimentaire), mais la plupart des vannes de régulation électriques actuelles ne peuvent pas répondre à cette exigence particulière.

Afin de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus dans le réacteur en verre double couche, cet article vous montrera une solution complète et mature, c'est-à-dire utiliserRégulateur de pression proportionnel de KAOLUet un contrôleur PID à double canal de haute précision, combiné à des jauges à vide de différentes plages, un réacteur, une pompe à vide et une source d'air à pression positive, constituent une boucle de contrôle en boucle fermée.

Grâce au mode bidirectionnel de contrôle simultané de l'amont et de l'aval (admission et échappement), le contrôle de programmation automatique de la gamme complète de vide et de micro pression positive peut être atteint, ce qui peut atteindre une précision de contrôle élevée et communiquer avec l'ordinateur hôte pour atteindre le contrôle central.

2. Méthode de contrôle de la pression du vide (pression positive et négative, haute et basse pression)

Généralement, nous prenons une pression atmosphérique standard (pression absolue de 1Bar ou 750 Torr) comme point de référence et stipulons qu'une pression inférieure à la pression atmosphérique standard est un environnement de pression négative ou de vide, et une pression supérieure à la pression atmosphérique standard est un environnement à pression positive (pression).

Ensuite, le contrôle de l’environnement de travail sous pression d’air du réacteur agité est un problème typique de contrôle de pression sous vide (pression positive et négative ou haute et basse pression).

Une méthode typique de contrôle des pressions positives et négatives est la méthode de l'équilibre dynamique, dont le principe est illustré à la figure 1.

Le principe de base de la méthode d'équilibre dynamique est que l'entrée et la sortie d'air dans le récipient sous pression contrôlée atteignent un certain équilibre. La ligne de flèche noire sur la figure 1 représente la direction du flux de gaz et la ligne de flèche rouge représente la transmission et la direction du signal électrique.

Parmi eux, la source d'air à haute pression est utilisée comme source de pression positive et la pompe à vide fournit une source de pression négative pour pomper l'air. Le régulateur de processus collecte le signal du capteur et le compare à la valeur définie pour ajuster simultanément l'ouverture des vannes d'entrée et de sortie afin que le débit d'entrée et de sortie puisse atteindre la valeur définie dans un état équilibré.

L’utilisation de la méthode de l’équilibre dynamique dans le contrôle de la pression du vide présente deux avantages principaux :

1. La plage de contrôle est vaste et peut atteindre un contrôle continu du vide à la pression positive.
2. Il offre une précision de contrôle élevée sur toute la plage. Lors du contrôle dans la plage de vide poussé (basse pression), l'ouverture de la soupape d'échappement est fixe et l'ouverture de la soupape d'admission est ajustée. Lors du contrôle dans une plage de vide faible ou de pression légèrement positive, l'ouverture de la soupape d'admission est fixe et l'ouverture de la soupape d'échappement est ajustée.

3. Solutions

Le dispositif de contrôle de la pression sous vide est principalement composé d'une source d'air à haute pression,Régulateur de pression proportionnel au vide de KAOLU, un capteur de pression à vide, un régulateur de processus PID et une pompe à vide.

1. Source d'air à haute pression
   La source de gaz à haute pression fournit généralement du gaz à haute pression supérieure à la pression réglée pour le processus de contrôle de pression micro-positive. La source de gaz est généralement une bouteille de gaz à haute pression et une bouteille de gaz à haute pression produit du gaz à une pression fixe via une soupape de réduction de pression.
   
   Cette pression fixe doit être légèrement supérieure à la pression micro-positive à contrôler. Si le réacteur doit uniquement être contrôlé dans la plage du vide (pression négative), une source de gaz à haute pression n'est pas nécessaire et l'atmosphère peut être utilisée directement.
   
   
2. Régulateur de pression proportionnel au vide de KAOLU
   KAOLU 'Le régulateur de pression proportionnel au vide est une vanne de régulation électronique à réponse rapide, comprenant une vanne à pointeau électrique.KAOLU 'Le régulateur de pression proportionnel au vide convient au réglage de l'admission de petit débit. Pour les réacteurs en verre double couche de petit volume, les vannes de régulation d'entrée et de sortie peuvent utiliser directement des vannes à pointeau à commande électronique, tandis que pour les réacteurs de grand volume, des vannes à pointeau électroniques sont sélectionnées pour les vannes d'entrée.
   
   L'heure d'ouverture complète deKAOLULe régulateur de pression proportionnel au vide est de 0,8 s. Le temps de réponse rapide est l’un des facteurs importants pour garantir la précision du contrôle.
   
   
3. Capteur de pression à vide
   Le capteur est la clé de la mesure de la pression sous vide tout au long du processus de réaction, et sa précision de mesure détermine également la précision du contrôle de la température du réacteur et de la pression sous vide ainsi que l'efficacité du processus. Il est généralement recommandé d’utiliser un vacuomètre capacitif de haute précision.
   
   Dans toute la plage de pression du vide, deux spécifications de jauges à vide capacitives (10Torr et 1000Torr) peuvent essentiellement couvrir toute la plage de la basse pression (vide) à la pression légèrement positive (haute pression), et elles peuvent également garantir la précision de la mesure × 0,25. % sous n'importe quelle pression de vide. La sortie du signal de la jauge à vide capacitive correspondant à la plage de mesure est généralement une tension cc de 0 ~ 10 V, et la tension de sortie a une relation linéaire avec la valeur de mesure du degré de vide.
   
   Certains réacteurs utilisent une jauge Pirani pour mesurer dans la plage du vide, mais l'erreur de mesure de la jauge Pirani est relativement importante et le signal de tension de sortie correspondant a une relation non linéaire avec le degré de vide, donc la jauge Pirani est généralement utilisée pour la mesure et le réacteur. le contrôle de la pression du vide ne nécessite pas une grande précision de contrôle.
   
   Une attention particulière doit être accordée au fait que la capacité de mesure de pression positive de la jauge à vide capacitive est très limitée et que la jauge Pirani ne peut pas mesurer la pression positive. Si un contrôle de pression positive doit être effectué, un capteur de pression positive avec une précision correspondante est requis.
   
   
4. Régulateur de processus PID
   Le régulateur de processus est la clé pour atteindre le contrôle de la pression du vide, et sa précision d'acquisition et sa précision de réglage déterminent la précision du contrôle final de la pression du vide. Cette solution utilise un régulateur de procédé PID à double canal de très haute précision, dans lequel deux canaux indépendants sont utilisés pour régler respectivement la vanne d'entrée et la vanne de sortie.
   
   Chaque canal est configuré avec des opérations AD 24 bits, DA 16 bits et des opérations à virgule flottante double précision, qui peuvent atteindre un pourcentage de sortie minimum de 0,01 %. Il s'agit du plus haut niveau de configuration pour les régulateurs PID industriels au monde. Il s'agit également d'une vanne de régulation électronique, qui peut facilement atteindre une précision de contrôle de la pression du vide supérieure à ± 1 %.
   
   Le régulateur de processus PID double canal de très haute précision possède des fonctions puissantes. Les paramètres PID peuvent être auto-réglés et plusieurs ensembles de paramètres PID peuvent être stockés pour répondre aux besoins de différents processus de réaction. Il dispose également d'un protocole de communication standard MODBUS, et le contrôle de plusieurs régulateurs peut être atteint via l'ordinateur hôte de contrôle central. Le logiciel informatique fourni avec la machine peut effectuer des réglages à distance, l'acquisition de données, l'affichage et le stockage du contrôleur PID, ce qui facilite grandement le débogage du système de contrôle de pression sous vide.

4. Conclusion

En résumé, la solution de contrôle précis de la pression du vide proposée dans cet article peut non seulement répondre aux besoins de contrôle précis de la pression du vide (pression positive et négative) dans les réacteurs en verre double couche, mais peut également être utilisée dans d'autres réacteurs et compétences rotatives qui contrôle de la pression du vide.

La solution décrite dans cet article est un système de contrôle de pression et de vide avec une structure discrète. Le système de contrôle peut également être intégré en fonction des besoins et de la conception spécifique du réacteur. La vanne à commande électronique et le régulateur PID sont intégrés dans un instrument, ce qui est plus pratique pour l'ensemble du réacteur en matière de conception et de mise en kit.

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