압력 조절 원자로 는 무엇 인가? 원칙, 기술 및 응용 방법

핵심 질문에 답합니다.압력 조절 원자로 는 무엇 이며, 고압 화학 공정 에서 어떻게 정밀 한 압력 조절 을 유지 합니까?압력 조절 원자로 (pressure control reactor) 는 가동 압력을 +/-0.01에서 +/-0 사이 유지하는 활성 압력 조절 시스템으로 장착된 화학 원자로이다.진공에서 작동 범위 (-0) 에서 설정값의 1 MPa.1 MPa) ~ 50 MPa (초중심 물 산화) 주요 구성 요소는 증기 / 액체 출구에 있는 역압 조절기 (BPR) 이다.압력 송신기 피드백 (반응 시간 0) 과 PID (비례적-종합적-파생) 제어 루프.1~5초) 에 따라 표면 압력 유지에 필요한 질소 또는 관성 가스 패드 및 압력 완화 장치 (PSV MAWP에서 설정)단일 구제 밸브의 MAWP의 110%까지 축적되는 경우)이 원자로들은 수소화 (2-15 MPa), 중합화 (1-30 MPa), 초중심적인 CO2 추출 (7-48 MPa),압력이 반응 운동에 직접적으로 영향을 미치는 수열 합성 (10-40 MPa), 단계 행동, 그리고 제품 선택성.

1기본 압력 제어 원칙 및 기술

압력 조절 원자로 시스템은 세 가지 공학적 원칙에 의존합니다.

• 역압 조절 및 흐름 조절역압 조절기 (BPR) 는 원자로 출구에 설치된 스프링 부하 또는 돔 부하 밸브로 출류를 조절함으로써 상류 압력을 유지합니다.돔 로딩 된 BPR (Air-Loaded 또는 I/P 제어) 는 조종사 압력 신호를 사용합니다 (0.02-0.1 MPa 공기 또는 질소) 를 원격으로 제어 압력을 설정하여 자동 조정이 가능합니다. BPR 크기는 ISA-75에 따라 Cv (흐름 계수) 계산이 필요합니다.01: Cv = Q x sqrt ((SG / 델타-P), 여기서 Q는 흐름, SG는 특수 중력, 그리고 델타-P는 밸브를 가로 질러 압력 하락입니다.100L의 수소화 원자로에서 5MPa의 작동 압력과 10L/min의 환기 가스 흐름은 Cv = 10 x sqrt을 필요로 합니다.0.09/4.9) = 135.
• PID 제어 루프 및 압력 송신기 피드백압력 조절 루프는 압력 송신기 (로즈마운트 3051S, 스핀의 정확도 +/-0.04%, 응답 시간 100 ms), PID 컨트롤러 (DCS 또는 독립, 스캔 속도 0.1-1초),그리고 최종 제어 요소 (BPR 또는 제어 밸브). PID 튜닝은 지글러-니콜스 또는 코헨-콘 방법을 사용합니다: 5 MPa 수소화 원자로의 경우 전형적인 튜닝 매개 변수는 Kp = 2-5, Ti = 10-30 초, Td = 2-5 초입니다.캐스케드 제어 (외부 루프 압력), 내부 루프 흐름) 가스 소비 또는 생산으로 인한 빠른 압력 장애에 대한 반응을 향상시킵니다.
• 과압 보호 및 ASME UG-125 준수ASME 제8장 1부 UG-125은 모든 압력 용기에 압력 완화 장치 (PRV 또는 펌프 디스크) 가 있어야 하며, 설정 압력은 최대 허용 작업 압력 (MAWP) 을 초과하지 않아야 한다.1발 밸브 보호용, 축적량은 110% MAWP로 제한됩니다; 여러 밸브에 대해 116% MAWP. 폭발 디스크 (반면 작용 또는 전면 작용) 는 응답 시간 < 5 밀리 초에 장애 개방 보호를 제공합니다.스프링 로딩 된 PSV는 50~200 밀리 초 안에 반응합니다.일반적인 구성은 PSV의 상류에 분출 디스크를 사용합니다 (입구 파이프 손실에 대한 ASME UG-135에 따른 3% 허용 규칙) 가용성을 제공하면서 PSV를 공정 오염으로부터 격리합니다.

2주요 압력 조절 구성

산업 압력 조절 원자로 구성은 압력 범위, 단계 상태 및 제어 정확성 요구 사항에 따라 선택됩니다.

• 무활성 패드로 가스 단계 상공 압력 조절질소 또는 아르곤 담요는 입구에 압력 절감 조절기를 사용하여 원자로 증기 공간에서 일정한 상부 압력을 유지합니다.3 MPa) 와 환기구에 있는 역압 조절기 (세트 0.05-0.1 MPa above pad pressure) 이 구성은 산화 민감 반응, 연화성 용매 처리 및 응축성이 없는 가스를 생성하는 반응에 표준입니다.제어 정밀도 +/-00.02 MPa 50~100L의 증기 부피로
• 초중심적 시스템용 액체상 역압 조절초중심적 CO2 추출 (7-48 MPa) 및 초중심적 물 산화 (22-40 MPa) 를 위해, 원자로 출구에 있는 액체 단계 BPR는 +/-0.1 MPa의 정확도로 압력을 유지한다.BPR는 200C (CO2) 또는 600C (SCWO) 온도와 5-200 kg/h의 흐름을 처리해야 합니다.다단계 압력 감축 (첫 번째 BPR 5 MPa, 두 번째 0.1 MPa) 은 동굴화 및 플래시 끓는 것을 방지합니다. 출구에 있는 코리오리스 질량 흐름 미터는 밀도 기반의 단계 검증을 제공합니다.
• 연속 흐름 원자로의 차차 압력 조절연속 흐름 시스템에서 압력은 출구에 BPR에 의해 유지되며 공급 펌프 (HPLC 또는 미터링) 는 입구 흐름을 제어합니다.차차 압력 (델타-P = P_in - P_out) 는 고정 된 촉매 베드 또는 마이크로 리액터 채널을 통해 흐릅니다.- 200g 촉매를 통한 50ml/min의 흐름과 함께 10MPa의 팩 베드 흐름 원자로 (베드 길이 100mm, 빈 분자 0.4)에르곤 방정식은 델타-P = 150 x mu x v x (1-eps) ^ 2 / (eps ^ 3 x D_p ^ 2) + 1을 예측합니다..75 x rho x v^2 x (1-eps) / (eps^3 x D_p), 10 MPa를 처리하고 200 mL/min까지 흐르는 BPR를 요구합니다.

압력 조절 구성 비교 행렬

자주 묻는 질문 (FAQ)

질문: 압력 조절 원자로의 압력 완화에 대한 ASME UG-125 요구 사항은 무엇입니까?

A: ASME 제8부 1부 paragraph UG-125 requires that every pressure vessel be protected by a pressure relief device (spring-loaded PSV or burst disc) with set pressure not exceeding the maximum allowable working pressure (MAWP)단일 구제 장치의 경우, 축적 (구제 과정에서 최대 압력) 은 MAWP의 110%를 초과해서는 안됩니다. 여러 장치 (PSV + 병렬로 터진 디스크) 의 경우,축적량은 MAWP의 116%로 제한됩니다.3% 규칙 (UG-135) 은 PSV의 적절한 작동을 보장하기 위해 입구 파이프 압력 하락을 설정 압력의 3%로 제한합니다.

질문: 화학 원자로의 역압 조절기 (BPR) 의 크기는 어떻게 될까요?

A: BPR 크기는 ISA-75.01 흐름 계수 방정식을 사용합니다: Cv = Q x sqrt ((SG / 델타-P), 여기서 Q는 최대 흐름 속도 (액의 gpm, 가스의 scfm), SG는 특수 중력,그리고 델타-P는 밸브를 통해 압력 하락100L의 수소화 원자로에서 5MPa에서 10L/min의 질소 유출 흐름: Cv = 10 x sqrt ((0.96 / 49) = 1.40선택된 BPR는 산하에 대한 계산 값의 1.5-2.0배의 Cv를 가집니다. 재료는 공정 매체와 온도와 호환되어야합니다.

질문: PID 조정 매개 변수는 원자로 압력 조절에 전형적입니다.

A: 중용량 대량 원자로 (100~2000 L) 에서 가스 단계 압력 조절을 위한 전형적인 지글러-니콜스 PID 조정 매개 변수는: 비율 이득 Kp = 2-5, 통합 시간 Ti = 10-30초,파생 시간 Td = 2~5초, 컨트롤러 스캔 속도는 0.1-1 초입니다. 프로세스 시간 상수 (압량 용량 분배로 환기 속도는) 는 일반적으로 10-100 초입니다.더 빠른 반응 미세 반응기 (<1mL), 10-50 밀리초의 스캔 속도가 Kp = 0.5-2로 사용됩니다.내부 흐름 루프) 가 빠른 가스 소비 또는 생성 반응에 장애 거부를 향상.

질문: 일부 압력 조절 원자로에서 PSV의 상류에 폭발 디스크가 설치되는 이유는 무엇입니까?

A: PSV의 상류에 있는 폭발 디스크는 세 가지 이점을 제공합니다: (1) PSV를 설정 압력에서 PSV가 열리지 않도록 할 수있는 프로세스 매진, 부식 또는 폴리머 축적으로부터 고립;(2) 실패-열린 방출, PSV의 경우 50-200 ms에 비해 <5 밀리초에서 터진 디스크가 열리기 때문에; (3) 터진 디스크와 PSV 사이의 알람 압력 측정기는 디스크 파열을 감지하여 교체하도록 촉구합니다.3% 규칙 (ASME UG-135) 은 결합 된 입구 파이프 및 폭발 디스크 압력 하락에 적용됩니다., 분출 디스크가 열릴 때 PSV가 여전히 올바르게 작동하는지 확인하기 위해 신중한 수압 분석이 필요합니다.