玻璃反应器

下图这个挤压反应器的玻璃棒，每操作一个试样后，怎么清洁，清洁影响检测效率，大家怎么操作的？[img=,690,356]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707191606_01_2154459_3.png[/img]

[color=#ff0000]摘要：针对双层玻璃反应釜中存在的无法进行真空压力自动和准确控制等问题，本文提出了完整和成熟的解决方案，即采用卫生级电动调节阀和高精度双通道PID控制器，结合不同量程的真空计，与反应器、真空泵和正压气源构成闭环控制回路。通过上下游（进气和排气）同时控制的双向模式，可实现真空度全量程和微正压的自动程序控制，可达到很高的控制精度，并可与上位机通讯实现中央控制。[/color][align=center][img=玻璃反应器高精度真空度控制系统,690,368]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212082226547967_8886_3221506_3.jpg!w690x368.jpg[/img][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][size=18px][color=#ff0000]1. 问题的提出[/color][/size][/b] 双层玻璃反应釜为双层玻璃设计，内层放入反应溶媒可做搅拌反应，夹层可通以不同的冷热源（冷冻液，热水或热油）做循环加热或冷却反应。在设定恒温条件下的密闭玻璃反应器内，可根据使用要求在真空至微正压条件下进行搅拌反应，并能做反应溶液的回流与蒸馏，是现代精细化工厂、生物制药和新材料合成的理想中试、生产设备。 双层玻璃反应釜与其他反应器一样，真空压力是反应过程中的一个重要控制变量，不同反应过程往往需要不同的真空度（负压）或压力（正压）值。但在目前绝大多数玻璃搅拌釜反应器中，真空压力的准确控制还存在严重不足，主要体现在以下几个方面： （1）无自动化控制手段，很多还仅靠真空泵的抽取加人工干预，仅能提高简单的真空环境但无法实现控制。 （2）有些真空压力控制器还采用开关式进气控制方式，真空压力波动非常大，往往很多也无法实现程序控制。 （3）控制方式单一，无法进行全量程的（1Pa~0.1MPa）真空度控制，只能在某一区间进行控制。另外，绝大多数玻璃搅拌釜反应器都不具备微正压供给和控制能力。 （4）许多反应器对抽气速率控制采用蝶阀或球阀控制，对于较小尺寸的玻璃反应器而言，蝶阀和球阀的响应速度太慢，无法实现真空压力的准确控制，特别是在温度变化的反应过程中这种现象尤为明显。 （5）同样，也有采用可调转速的真空泵来进行反应器的真空度控制，但同样存在响应速度慢导致真空压力波动大的问题。另外，仅调节抽气速率也只能控制接近一个大气压的低真空（高压）范围，对较高真空（低压）区间的控制则无能为力。 （6）很多反应器对接气（或接液）部件有严格要求，要求卫生级（或食品级）阀门，而目前大多数电动调节阀都无法满足这种特殊要求。 为解决双层玻璃反应釜存在的上述问题，本文将提出完整和成熟的解决方案，即采用卫生级电动调节阀和高精度双通道PID控制器，结合不同量程的真空计，与反应器、真空泵和正压气源构成闭环控制回路。通过上下游（进气和排气）同时控制的双向模式，可实现真空度全量程和微正压的自动编程控制，可达到很高的控制精度，并可与上位机通讯实现中央控制。[b][size=18px][color=#ff0000]2. 真空压力（正负压、高低气压）控制方法[/color][/size][/b] 一般我们以一个标准大气压（绝对压力为1Bar 或 750 Torr）为参考点，规定小于标准大气压为负压或真空环境，大于标准大气压为正压（压力）环境。那么，搅拌式反应器的气压工作环境的控制就是一个典型的真空压力（正负压或高低气压）控制问题。 正负压控制的典型方法是动态平衡法，其原理如图1所示。[align=center][b][color=#ff0000][img=真空压力动态平衡法控制原理框图,600,262]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212082224430816_252_3221506_3.jpg!w690x302.jpg[/img][/color][/b][/align][align=center][b][color=#ff0000]图1 真空压力动态平衡法控制原理框图[/color][/b][/align] 动态平衡法的核心原理是被控压力容器内的进气和出气达到某种设定平衡。图1中的黑色箭头线代表气体流动方向，红色箭头线代表电信号的传递和方向。 其中高压气源作为正压源，真空泵进行抽气提供负压源，过程调节器采集传感器信号经过与设定值比较后同时调节进气和出气阀门的开度，使得进气和出气流量达到设定的平衡状态。 在真空压力控制中采用动态平衡法主要有两个优势： （1）控制区间非常宽泛，可以实现从真空到正压全量程的连续控制。 （2）在全量程具有很高的控制精度。在高真空（低压）区间控制时，固定抽气阀开度，调节进气阀开度大小。在低真空或微正压区间控制时，固定进气阀开度，调节抽气阀开度。[b][size=18px][color=#ff0000]3. 解决方案[/color][/size][/b] 依据上述真空压力动态平衡法控制原理，针对双层玻璃反应釜的真空压力控制，解决方案提出的控制装置结构如图2所示。[align=center][b][color=#ff0000][img=双层玻璃反应釜真空压力控制装置结构示意图,690,360]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212082225130500_9388_3221506_3.jpg!w690x360.jpg[/img][/color][/b][/align][align=center][b][color=#ff0000]图2 反应器真空压力控制装置结构图[/color][/b][/align] 从图2可以看出，真空压力控制装置主要由高压气源、电动阀门、真空压力传感器、PID过程调节器和真空泵几部分组成。以下是对前四部分内容的介绍。 [color=#ff0000]（1）高压气源[/color] 高压气源一般为微正压控制过程提供大于设定压力的高压气体。气源一般为高压气瓶，高压气瓶经减压阀输出固定压力的气体，此固定压力需略大于所需控制的微正压。若反应器只需在真空（负压）范围内控制，则无需高压气源，直接采用大气即可。 [color=#ff0000]（2）电动阀门[/color] 解决方案中的电动阀门是一种快速响应的电子调节阀，包括电动针阀和电动球阀。电动针阀适用于小流量进气调节，电动球阀用于大流量排气调节。对于小容积的双层玻璃反应器，进气和出气调节阀可以直接用电控针阀；而对于大容积反应器，则进气阀选择电子针阀，排气阀选择电控球阀。电子针阀的全程开启时间为0.8s，电子球阀的全程开启时间有1s和7s两种规格，快速响应时间是保证控制精度的重要因素之一。另外，无论是针型阀还是球阀，都有卫生级、食品级和耐酸腐蚀的对应型号。 [color=#ff0000] （3）真空压力传感器[/color] 传感器是整个反应过程中真空压力测量的关键，其测量精度也决定了反应器温度和真空压力控制精度以及工艺的有效性。一般推荐采用精度较高的电容真空计，在整个真空压力范围内，通过两种规格的电容真空计（10Torr和1000Torr）基本可以覆盖整个低压（真空）至微正压（高压）区间，而且还可以保证在任意真空压力下的精度为测量值×0.25%。电容真空计对应测量范围的信号输出一般为0~10V直流电压，此输出电压与真空度测量值呈线性关系。 有些反应器采用的是皮拉尼计进行真空范围内的测量，但皮拉尼计的测量误差较大，同时相应的输出电压信号与真空度呈非线性关系，所以一般采用皮拉尼计进行对控制精度要求不高的反应器真空压力控制。在使用中需要特别注意的是，电容真空计的正压测量能力非常有限，皮拉尼计无法测量正压，如果要进行正压控制，则还需要配备相应精度的正压压力传感器。 [color=#ff0000] （4）PID过程调节器[/color] 过程调节器是实现真空压力控制的关键，其采集精度和调节精度决定了真空压力的最终控制精度。本解决方案采用的是超高精度的双通道PID过程调节器，其中有两个独立通道分别用来调节进气阀和出气阀。每个通道配置的都是24位AD、16位DA和双精度浮点运算，可实现0.01%的最小输出百分比，这是目前国内外工业用PID调节器最高级别的配置，结合电容真空计和快速调电子调节阀，可轻松实现优于±1%的真空压力控制精度。 超高精度双通道PID过程调节器具有强大的功能，PID参数可以自整定，可存储多组PID参数以满足不同反应工艺需要，并具有MODBUS标准通讯协议，通过上位机可实现多台调节器的中央控制。随机配备的计算机软件可对PID调节器进行远程设置、数据采集、显示和存储，极大方便了真空压力控制系统的调试。[b][size=18px][color=#ff0000]4. 总结[/color][/size][/b] 综上所述，本文所提出的真空压力准确控制解决方案，除了可满足双层玻璃反应器真空压力（正负压）准确控制需要之外，也可以用于其他各种反应器和旋转蒸馏器中的真空压力控制。 本文解决方案描述的是一种分立结构形式的真空压力控制系统，也可以按照需要和具体反应器设计对控制系统进行集成，将电控阀门和PID调节器集成为仪器，更便于反应器的整体布局设计和配套。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

随着我国社会经济的迅速发展，不可避免地伴随着大量废弃物排放，这导致了严重的环境污染和生态破坏。这些因素正危及我国居民生存安全。另外，调查表明环境污染问题也会影响到我国的可持续性发展。所以，保护与治理环境是构建环境友好、和谐社会和实现我国社会经济叮持续发展的重要任务。传统污染物处理方法不能彻底消除降解污染物，也容易造成二次污染，使用范围窄。仅适合特定的污染物，还伴随着能耗高，不适合大规模推广等缺陷。近些年来，利用光催化技术降解和消除污染物得到人们的广泛关注。光催化氧化技术是一种集高效节能、操作简便、反应条件温和、同时可减少二次污染等突出特点于一身的一项新的污染治理技术，而且从地球卜物质循环的角度来看，光催化技术可以将大量的有机污染物降解为CO2和H2O．从而被植物利用．形成了循环，如图l所示，可以说光催化技术正足人类所急需的一种技术。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281052_374718_2556116_3.jpg 光催化技术起源于20世纪70年代．自从日本学者Fujishima和Honda发现了利用TiO2单晶可将水光催化分解之后。世界范围内，便开始了光催化氧化技术在污水处理、空气净化、抗菌杀毒等方面的应用研究，于是光催化技术受到全世界的广泛关注。并得到了快速发展。如今人们对于光催化技术的研究主要分为对光催化剂的研究(如TiO2、ZnO)和对光催化反应条件的研究，其中。对反应条件的研究中，人们为了让光催化氧化反应能稳定和高效的进行，会设计出相应的反应器，用来为反应提供良好的平台，一个设计良好的反应器，将能大大提高反应体系的反应效率，从而达到高效、节能、稳定等目的。1 光催化反应器的设计依据 光催化反应器的设计主要目的是为了给光催化氧化反应提供高效和稳定的反应空间和环境。实现光催化过程对光的充分利用，从而提高反应效率。由于光催化反应需要有光子参与，光催化剂才能将光能转化成为化学反应所需的能量，来进行催化降解作用，因而在设计反应器的时候，最主要的两个理论依据就是光的传输理论和催化反应动力学理论。光的传输以及在光在反应器中的分布直接影响到催化剂对于光的吸收效率。充分均匀的催化剂分散可保证光在传输途中浪费少，这样催化剂对光的利用效率高，反之将会有较多催化剂由于得不到或者只接受到很少的光照而不能充分的进行光催化氧化反应。2 国内外光催化反应器的发展 早期的光催化研究大多是在一些很随意的反应条件下进行的。比如在液相光催化反应中，催化剂与污染物溶液混合时，一般的实验过程都是人工用玻璃棒进行搅拌。由于人为误差的因素难以避免，会对结果的准确性和再现性产生较大影响。为了满足对光催化反应器准确、稳定和高效的要求，反应器的设计也在不断的变化。一个设计较好的反应器，不仪可以提高光催化反应的效率，而且可以将其大规模化。可高效稳定的进行光催化作业，从而实现产业化。到目前为止，有一些类型的反应器已经用于诸如污水和空气处理的工业化应用。2．1流动床光催化反应器 流动床光催化反应器是将催化剂与待降解物质直接混合的一种反应器。一直以来，人们都在为满足不同的光催化反应要求，设计不同的反应器。应用最多的儿种类型的反应器包括椭圆型、底灯型和柱型，如图2所示。这几种反应器的特点是不仅效率较高，制作难度低。而且可以用于大多数的反应类型，可以同时满足液相和气相两种类型的光催化反应，因而得到了广泛的应用。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281053_374721_2556116_3.jpg 椭圆型反应器(图2(a)所示)是将灯管和反应区分别放在椭圆的2个焦点上，这样可以很好的将灯管所发出的光集中在反应区内，减少了光的浪费，提高了整体的效率。虽然反应器中的反应区在椭圆型焦点上，但是这不表示灯管所发出的所有光线都能达到反应器，而且这种类型的反应器．光的传输路程较长，这样就增加了光在传输过程中的损失，并且反应区域内光的分布不均匀。底灯型反应器(图2(b)所示)是对椭圆型反应器的改进，它的光源位于抛物线的焦点上，但是光源的光线并不是聚焦在另一个焦点，而是从下往上射人反应区，光进入了反应区域后就不会再被反射回来。更大程度的利用了光源。柱型反应器是现在比较成熟的类型，一般可分为中灯外反应区(图2(c)所示)和中反应区外灯(图2(d)所示)2种。柱型反应器有着较高的光利用率和良好的对称性(可使光在反应区内均匀的分布，减少局部差异)。一些发达园家，这两种反应器已经用来处理污水，在这2种反应器中．光从光源发出来后，基本上都会通过反应区。特别是中灯外反应区这样的反应器．光的利用率几乎可以达到最大。在光源的光照强度合适的情况下，甚至可以不需要反射壁。都可以达到光的最大利用率。而且这种柱型的反应器制造难度小，成本低。适合大规模的生产和运用。因此现在的大多数针对反应器的研究，也是以柱型为模型来进行的。2．2 固定床光催化反应器 在近年来，人们将催化剂固定在一些载体表面来进行催化反应．即固定床反应器，这样避免了光催化剂的分离问题。固定床与传统的流动床的区别在于，催化剂不随液体或者气体一起流动．而是固定在玻璃或者其它介质表面，污染物流经其表面来进行反应。这样一来，人们就可能更精确的了解催化剂的性质，并易于控制催化反应的进行，也易于催化剂和反应物的分离。基于这种思路，人们设计了一些新型的光催化反应器，其中效果比较好的是平板型和喷泉型，如图3所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281053_374722_2556116_3.jpg 平板型的反应器是将催化剂固定在平板上，在光照的条件下．将污染物液体或者气体缓慢的通过催化剂表面降解，属于层流型反应器。这种反应器的好处在于制造简单，待降解物经过催化剂的时候光照时间和光照强度基本一致，并很容易控制流动速度。当流速放慢的时候可提高反应物的降解程度。但是所需时问也就相应增加；当加快流速的时候虽然降解的程度不如流速慢的情况．但是所需时间较少。这种平板反应器可以根据不同的降解需求。调整流速，达到相应的效果。平板型的反应器还有另一个其他反应器不具备优点，由于催化剂是固定在平板上的。不会随着待降解物的流动而流动，也就省去了后续催化剂分离的步骤。但是也由于催化剂固定的原因，在降解一定时间后，催化剂的催化效率会降低，而更换催化剂比较困难，并且光的损失也比较严重。因为光源发出的光最多只有50％被利用．即使加装了反射壁．也会有大量的光损失掉。鉴于平板型反应器的造价低．易于控制的优点，很多实验室都运用平板反应器来进行一系列的光催化研究。 喷泉型反应器是近几年由Puma和Yueu等人提出的，此类反应器与平板型反应器大致相同，将催化剂固定在斜面上，在顶部固定光源，将待降解物斜面中心的喷嘴喷出，然后在重力作用下流经催化剂从而得到降解。此种反应器主要是用于研究催化剂的反应效率．由于结构相对比较复杂，所以应用也较少。还有很多种新型的反应器．比如球型反应器．这种反应器在理论上能达到非常高的光利用率，并且无论是光的分布。还是污染物的分布．还有催化剂的分布都能达到非常高的均匀性和稳定性．反应效率也是非常理想的，但是制作非常的困难．所以现在这种球型的反应器并不常见，是一种理想化的反应器。3 结语 随光催化技术的提高，光催化反应器也在被不断的改进和优化．越来越受到人们的重视．特别是光催化技术实现工业化后，反应器的设计需要进行系统的优化没计才能使光催化反应效率达到最优值，一个设计优良的反应器，不仅可以提高反应效率，还能减少对能源和原材料的浪费．提高经济效益。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206291103_374928_2556116_3.jpg

[color=#000099][b]摘要：目前的一次性生物反应器袋充气压力控制普遍只使用了电气比例阀或双阀压力控制器，此种充气控制方式中，压力安全监控无法自动反馈和响应、所控压力并不是真正的反应器袋压力，且充气速度较慢。本文针对现有技术存在的问题进行了改进，提出采用串级控制法，通过外置压力控制器和传感器，以比例阀作为执行机构组成双闭环控制回路，可大幅提高控制精度和充气速度，更重要的是可实现充气压力安全监控和报警自动处理。[/b][/color][align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][size=18px][color=#000099]一、问题的提出[/color][/size][/b]一次性生物反应器（Single Use Bioreactor）或用后可弃生物反应器(Disposable bioreactor）是使用一次性袋的生物反应器，代替由不锈钢或玻璃制成的培养容器，简称SUBs。与可重复使用的生物反应器相比，一次性生物反应器(SUBs)具有的重要优势是减少了工艺认证难度，无需清洁认证，缩短了停机时间和周转时间。在所有的一次性生物反应器使用过程中，都存在一个充气步骤，需要将反应器充气到指定压力。但一次性生物反应器生物反应器袋并不属于压力容器，过度加压会造成反应器袋的破裂、泄漏或其他故障。因此，一次性反应器袋的准确充气加压必须考虑到在生长期间引入、消耗和产生的气体，以及培养基、消泡剂和其它引入流体的影响。目前常用的SUB充气控制装置是采用电气比例阀，也有采用类似电气比例阀的双阀压力控制器，整个充气压力控制装置如图1所示。[align=center][img=一次性生物反应器典型充气压力控制系统结构示意图,690,246]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211011730388558_6420_3221506_3.jpg!w690x246.jpg[/img][/align][align=center][color=#000099]图1 一次性生物反应器袋典型充气压力控制系统结构示意图[/color][/align]在实际应用中，图1所示的充气压力控制系统存在以下两方面问题：（1）安全性问题：在图1充气压力控制系统中，双阀压力控制器或电气比例阀都内置有压力传感器，此传感器测量的是出压口处的压力，并不代表一次性生物反应器袋的内部压力。因为，出于安全性考虑，还需增加一个压力表来监控反应器袋的真实压力。因此，很多SUB制造商希望更准确的直接控制一次性生物反应器袋的内部压力，并同时具有报警功能。（2）准确性和滞后问题：由于压力控制器和电气比例阀远离反应器袋，所控压力与反应器袋希望的压力值有一定偏差，而且这种充气控压方式存在明显滞后现象，充气速度较慢。[b][size=18px][color=#000099]二、串级回路充气压力控制[/color][/size][/b]为了解决上述一次性生物反应器袋充气压力控制中存在的问题，本文提出一种更精确可靠且快速的充气压力控制方法，其核心技术是采用串级控制方法，即对图1所示的压力控制系统进行了改良，增加一个独立的压力控制器。新型充气压力控制系统如图2所示。[align=center][img=生物反应器袋新型串级双回路充气压力控制系统结构示意图,690,346]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211011731023461_8401_3221506_3.jpg!w690x346.jpg[/img][/align][align=center]图2 生物反应器袋新型串级双回路充气压力控制系统结构示意图[/align]图2所示的升级改良后的新型充气压力控制系统，主要有以下几方面的特点：（1）所采用经典的串级控制法，以电气比例阀作为独立的内部执行回路，再外接独立的压力控制器和压力传感器，结合电气比例阀组成外部控制回路，由此构成的串级控制结构形式，可充分发挥串级控制法能提高控制精度和加快充气速度的优势，有效提高压力控制精度和缩短充气时间，此特性对大容积一次性反应器袋的充气过程尤为具有优势。（2）外接的压力传感器直接安装在反应器袋上，更能准确监测反应器袋的内部压力。（3）外接的压力控制器具有超压报警功能和相应的开关控制信号输出。如果反应器袋内部压力超过设定警戒线后，可立刻报警并输出开关信号驱动安全阀放气。（4）压力控制器采用的是24位ADC和16位DAC，具有超高的压力测量和控制信号模拟量输出精度，另外通过双精度浮点运算，可实现最小0.01%的超高精度压力控制调节。（5）压力控制器可存储多个充气压力控制参数，便于不同容积大小的一次性生物反应器袋的充气压力控制而无需再进行设置和调整。（6）控制器可具有两通道形式，即一个压力控制器可同时控制两个电气比例阀实现两个一次性生物反应器袋的充气压力控制。（7）压力控制器带RS 485通讯，标准MODBUS协议，即可独立运行，也可与上位机通讯。（8）随机配的软件可方便采用计算机对压力控制器进行遥控，避免繁复的仪器按钮操作。[b][size=18px][color=#000099]三、总结[/color][/size][/b]综上所述，通过上述新型串级控制系统，可有效提高一次性生物反应器袋充气过程中压力控制的安全性、精度和速度，并具有操作便捷和可扩展的特点。同时此种串级双回路结构适用于各种形式和规格的电气转换器、电气比例阀和双阀压力控制器。[align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

炎热的秋过去了，终于可以静下心来写些东西了，细细想来也许标题应该用：“我的DIY之路”或者是：“乐趣中的财富”，总之就是一点心得，虽然已经过了轻狂的年纪，依旧少许些不那么淡定（哈。。。见谅了）在这个论坛我发表的第一个贴子已经是很多年前的事了，也是第一个动手用家用微波炉制作的“微波反应器”，虽然技术含量不是很高，获得了很多回帖与支持，使我倍感欣慰，后来陆续制作了“旋风分离器”，“半导体制冷反应器”以及没有在论坛上发出的一些制作，多年的实验室DIY知识积累为我打下了扎实的动手能力基础，在加工配件的同时跟着老师傅学会了电焊板金等技能，在此对这些工作在一线的老师傅表示深深的敬意。他们传授的经验是我们无法从书本上获知的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191656_647634_1866229_3.jpg这是年前做的一个实验室用的微型反应器，虽然有些简陋，但效果非同一般，规模化的设备已经投入了生产，这台也就结束了它的使命被放弃到了仓库里。还是回归正题吧，年前和朋友品茶聊天工程中，说起他们厂的酯化反应收率问题，这个是在15度，滴加放热反应，收率一直在60-70之间徘徊，就开玩笑的说，你这么喜欢折腾和不考虑改善这个工艺提高收率，也许能挣大钱，在钱的诱惑下（哈。。。。），我决定试试。尝试了各种方法，最后发现问题，就是要解决温度梯度和浓度梯度问题。发现问题就能找到解决问题的办法，发现微型管道反应器是最好的，他的主要功能就是解决：温度梯度，浓度梯度，压力梯度，密度梯度问题明天继续写。。。。。

[size=16px][color=#339999][b]摘要：针对目前连续流反应器或微反应器压力控制中存在手动背压阀控制不准确、电动或气动背压阀响应速度太慢、无法适应不同压力控制范围和控制精度要求、以及耐腐蚀和耐摩擦性能较差等诸多问题，本文提出了相应的解决方案。解决方案的核心是分别采用了低压和高压压力精密控制装置，低压控制采用电动针阀可实现0.7MPa以下压力控制，高压控制采用先导阀和气动背压阀可实现20MPa以下压力控制。[/b][/color][/size][align=center][size=16px] [img=连续流反应器和微通道反应器的精密压力控制解决方案,600,401]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306151529297690_1768_3221506_3.jpg!w690x462.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 连续流反应是反应组分在受控的工艺条件下通过连续流动进行混合，并通过加热和加压可实现更快的反应速度，而物质之间的有限相互作用使得反应更安全、更易优化以及更易进行工艺放大。近些年来，连续流反应技术已经从小众的学术应用研究转变为一种公认的强大的工业技术，其优势在于该技术所表现出安全、高效、高质与低成本的特点。[/size][size=16px] 按照流动管路的粗细，连续流反应器分为管式反应器和微通道反应器两大类，如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=01.连续流反应器几种典型形式,650,175]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306151534309713_433_3221506_3.jpg!w690x186.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 连续流反应器的几种典型形式[/b][/color][/size][/align][size=16px] 大多数连续流反应装置主要由八个基本部分组成：流体和试剂递送、混合、反应器、淬灭、压力调节、收集、分析和纯化，如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=02.标准双进料连续流反应过程示意图,650,175]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306151534519826_773_3221506_3.jpg!w690x186.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 标准双进料连续流反应过程示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 连续流反应面临的挑战之一是控制所有过程参数，如温度和压力。如图2所示，反应器压力是连续流化学反应的重要环节，要求在各种苛刻的条件下进行恒压控制，这使得连续流反应器压力控制过程面临着以下挑战：[/size][size=16px] （1）目前多采用手动背压阀进行压力控制，存在压力控制不准、手动调节频繁的问题。[/size][size=16px] （2）目前也出现了电动和气动背压阀进行压力控制，但存在响应时间太长的问题，不太适合连续流反应过程中的压力稳定控制。[/size][size=16px] （3）各种连续流反应过程中会要求不同的压力环境，这就要求压力调节阀仅能满足低压压力控制，又能满足高压压力控制要求。[/size][size=16px] （4）连续流化学反应会涉及到很多腐蚀性气体或液体，这同样对压力控制阀的材质提出很高的要求，要求压力调节阀具有耐腐蚀和耐摩擦的优异性能。[/size][size=16px] 针对上述连续流反应器中存在的上述技术挑战和问题，本文提出了相应的解决方案。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 如图2的连续流反应过程所示，连续流反应器的压力控制的工作原理非常简单，当传送系统以一定压力将流体和试剂传递到反应器中时，可以通过调节阀开度大小来改变反应器出口端的介质流动速度来调节反应器内的压力，调节阀开度的大小则是根据压力传感并采用PID控制器来进行调节，使得反应器的压力始终恒定在设定压力上。[/size][size=16px] 连续流反应器会涉及到从低压到高压的多种压力环境，为了满足不同压力条件的要求，本解决方案采用了低压和高压两个压力控制技术方案。[/size][size=16px][color=#339999][b]2.1 低压压力控制方案[/b][/color][/size][size=16px] 低压压力是指表压为0~0.7MPa的压力范围，反应器低压压力控制装置结构如图3所示。低压压力控制装置由压力传感器、电动针阀和压力控制器组成并构成闭环控制回路，其中压力控制器获得压力传感器信号并与压力设定值比较后，PID控制输出信号驱动电动针阀的开度变化，由此改变通过针阀的流量大小而最终实现反应器的压力恒定控制。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=03.连续流反应器低压压力控制装置结构示意图,550,276]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306151535125789_463_3221506_3.jpg!w690x347.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 连续流反应器低压压力控制装置结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 为了保证控制精度，低压压力控制系统三个器件的技术指标如下：[/size][size=16px] （1）压力传感器：根据压力控制精度要求，可在1%~0.05%内选择不同的压力传感器。[/size][size=16px] （2）电动针阀：电动针阀为步进电气驱动的针型阀，具有从0.9、2.25和2.75mm三种通径，工作压力范围为-1~7bar，其最大特点是具有1秒以内的高响应速度，采用FFKM全氟醚橡胶做密封件的超强耐腐蚀性和耐摩擦性，非常适应于微反应器的压力和流量控制。[/size][size=16px] （3）压力控制器：有单通道和双通道可选，双通道控制器还可同时用于温度的测量和控制，其中每个通道都为24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比。压力控制器具有程序控制和PID参数自整定功能，配备有具有标准MODBUS协议的RS485接口，并自带计算机软件，可通过计算机运行软件进行控制器的远程参数设置、运行和控制过程的曲线显示和存储。[/size][size=16px][color=#339999][b]2.2 高压压力控制方案[/b][/color][/size][size=16px] 高压压力是指表压为0.5~20MPa的压力范围，反应器高压压力控制装置结构如图4所示。高压压力控制装置由压力传感器、先导阀、背压阀和压力控制器组成并构成闭环控制回路，其中压力控制器获得压力传感器信号并与压力设定值比较后，PID控制输出信号驱动先导阀，先导阀再驱动背压阀的开度变化，由此改变通过背压阀的流量大小而最终实现反应器的压力恒定控制。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=04.连续流反应器高压压力控制装置结构示意图,550,276]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/06/202306151535309222_5324_3221506_3.jpg!w690x347.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图4 连续流反应器高压压力控制装置结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在高压压力控制装置中采用了相同的压力传感器和压力控制器，其他器件的技术指标如下：[/size][size=16px] （1）先导阀：工作压力范围0~0.5MPa，综合精度小于±1.5%FS。[/size][size=16px] （2）背压阀：工作压力范围0.5~20MPa，综合精度小于±10%FS。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，通过上述的解决方案，可以很好的解决连续流反应器的压力准确控制问题，特别是采用了电动针阀和高精度压力控制器的低压压力控制装置，可广泛应用于低压低流量的微流道反应器中，可很方便的构成多通道微反应器压力控制系统，并能保证很高的压力控制精度和长期稳定性。[/size][align=center][b][color=#339999][/color][/b][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]

[img=,566,400]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707071446_01_3194653_3.jpg[/img][url=http://www.fameinstrument.cn/article/?36.html]光生物反应器[/url]BR101光生物反应器完全可定制，可选配多种荧光光源，可适应各种探头和传感器，并通过专用藻类管理软件监测和控制藻类生长。外部控制电脑（或笔记本）可同时控制多达256台生物反应器，每个反应器都有各自的编程，可在一台计算机上运行命令同时控制多台反应器。 PBR101是一款先进的、专业的研究及生产型藻类培养系统。通过该系统可以轻松简单地找到最适合藻株生长的条件，可以直接将最佳 条件应用于批量生产，可大大节省时间、财力和精力。PBR101由科学家、工程师及现实世界的真正用户共同设计，电脑控制，采用突破性的技术以模拟生长及生产环境，如温度、培养周期/强度，CO2。选择预编程实验，或轻松设计您自己的方案，生长变量可根据用户自定义方案动态变化。[img=,375,206]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707071451_01_3194653_3.png[/img][b]描述[/b]• 紧凑，功能强大• 可编程• 软件易于使用，节省时间、人力和经费• 精确地进行养藻类和蓝绿细菌（藻氰菌）等的培养和监测• 精确化规模化生产• 促进培养条件的优化，获得最佳培养条件及最高产量• 外部控制电脑（或笔记本）可同时控制多达256台生物反应器，每个反应器都有各自的编程，可在一台计算机上运行命令同时控制多台反应器。[b]技术规格[/b]反应容器： 聚碳酸酯，柱形加热和冷却： +10 to +50℃LED： 定制 — 专为 PBR101设计磁力搅拌器： 计算机控制气体流量计： 计算机控制数据传输： 以太网 + USB控制软件： Algal CommandLogic Control：微处理器温度传感器： 直接输入Algal Command藻类生长测定：定制设计浊度器[img=,354,255]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707071452_01_3194653_3.png[/img]

玻璃反应釜主要是利用其双层的玻璃特点，我们可以在中间的夹层放置反应物料（有点叫反应溶媒），通过在常压或者负压的情况下进行搅拌反应，玻璃反应釜通过双层反应釜夹层，注入恒温的（高温或低温）热溶液或冷却液，对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷，并且可以提供搅拌。玻璃反应釜怎样才能精确到恒温？是个头痛的事情，只是大家有几个重要的细节没有注意，如果把这几点做好玻璃反应釜恒温精确是没有问题的。本文由上海岩征工程师给大家讲下玻璃反应釜温度精确恒温的方法，仅供参考。　　一、玻璃反应釜的保温层做的是否合理。　　二、反应釜的接头是否位置的合理分配还有衔接合理。　　三、反应釜配备的温度源配置是否合理，温度源的功率是否合理，选配的结构、还有厂家的质量是否温度。　　四、温度源的重要性，在选配的时候必须注重厂家质量的把关。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/05/201605311024_595350_3782_3.jpg