一种反应器的原料微小流量输送及计量控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种小流量进料系统，尤其是一种常温固态物料的进料系统。


背景技术：

2.化工原料有很多是以固态的形式存在，固体物料的输送不易做到精确控制，尤其是流量很小时。最简单有效的办法是首先加热熔化成液态，然后使用泵类设备进行输送和流量控制。在研究中物料的流量很小，需要使用微型计量泵，如注射泵、单柱塞泵、双柱塞泵、蠕动泵，齿轮泵等，这些泵的优点是易于控制，缺点是价格高昂、使用条件苛刻、不耐高温、寿命短。
3.而压缩气体作为流体输送动力可以很好的弥补泵的这些缺点，可以很好的应用在微流量流体输送领域，尤其是反应器的进料中，但是截止目前未见相4报道。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种反应器的原料微小流量输送及计量控制系统，尤其是一种常温固体加热后变为液态的物料的输送及计量控制系统，更尤其是使用在实验研究中的反应器的进料中，主要适用于催化剂小试(中试)反应器的进料。
5.本实用新型的技术方案为：一种反应器的原料微小流量输送及计量控制系统，包括熔料罐、计量管、气体管道、plc控制单元、测温元件、温度控制单元，所述熔料罐设有熔料罐进气阀和熔料罐排气阀，所述计量管设有计量管进料阀、计量管出料阀和液位计，所述液位计用于检测计量管内物料的液位；
6.所述气体管道连接三通接头ⅰ的口ⅰ，所述三通接头ⅰ的口ⅱ连接熔料罐进气阀，所述三通接头ⅰ的口ⅲ连接止回阀的入口，所述止回阀的出口连接压缩空气阀的入口，所述压缩空气阀的出口连接三通接头ⅲ的口ⅰ，所述三通接头ⅲ的口ⅱ连接计量管，所述三通接头ⅲ的口ⅲ连接计量管排气阀；
7.所述熔料罐通过计量管进料阀与计量管连接，所述计量管出料阀连接出料管道，所述出料管道设有微型电磁阀，所述微型电磁阀连接plc控制单元；所述出料管道的出料端设有针孔；
8.所述熔料罐、计量管设有测温元件，所述测温元件用于测量熔料罐、计量管内物料的温度；所述熔料罐、计量管以及熔料罐与计量管之间的液体管道分别连接温度控制单元，所述温度控制单元用于控制熔料罐、计量管以及熔料罐与计量管之间的液体管道内物料的温度；所述plc控制单元用于控制微型电磁阀的开关频率，进而控制出料的流量。
9.固态物料在熔料罐中熔化，压缩空气经气体管道、三通接头ⅰ进入熔料罐，利用压缩空气经计量管进料阀压入到空的计量管中，达到需要的液位后自动停止输料，关闭计量管进料阀及计量管排气阀。待温度稳定后打开计量管出料阀，往反应器中输料，流量的控制通过plc控制的微型电磁阀和针孔控制。
10.进一步地，所述熔料罐进气阀和熔料罐排气阀位于熔料罐顶部的两端；所述计量
管进料阀、计量管出料阀位于计量管的下端。
11.进一步地，所述气体管道的入口端设有压力调节阀。
12.进一步地，所述液位计可以是任意形式的液位计，优选为电子液位计，更优选为磁致伸缩液位计，具有高精度。
13.进一步地，所述计量管进料阀、计量管排气阀、熔料罐进气阀、压缩空气阀、熔料罐排气阀、熔料罐物料排空阀和计量管物料排空阀均为手动阀。
14.进一步地，所述熔料罐与计量管进料阀之间设有电磁阀，所述熔料罐的底部依次通过电磁阀、计量管进料阀与计量管连接。电磁阀在从熔料罐向计量管输送物料时当达到设定液位后可以自动关闭。
15.进一步地，所述熔料罐设有液位开关。
16.进一步地，所述熔料罐的底部设有熔料罐物料排空阀。
17.进一步地，所述计量管的底部设有计量管物料排空阀。
18.进一步地，所述熔料罐、计量管设有测温元件，优选为热电阻。
19.进一步地，所述微型电磁阀为超微型电磁阀。
20.进一步地，所述熔料罐、计量管以及熔料罐与计量管之间的液体管道内物料的温度相等。
21.进一步地，所述熔料罐和计量管，均具有加热和温度控制功能，并且二者具有相同的温度值。
22.进一步地，所述熔料罐为具有1个自动控温功能的熔料罐，所述计量管为2个自动控温功能的物料液位计量管。
23.进一步地，所述针孔的大小为0.5-3mm。
24.进一步地，所述温度控制单元为温控表。
25.进一步地，所述plc控制单元与显示单元连接，所述显示单元用于显示微型电磁阀的开关频率、出料流量。
26.进一步地，所述气体管道还设有三通接头ⅱ，所述气体管道连接三通接头ⅱ的口ⅰ，所述三通接头ⅱ的口ⅱ连接三通接头ⅰ的口ⅰ；所述三通接头ⅱ的口ⅲ连接止回阀；
27.所述计量管为2个，每个计量管分别设有各自的止回阀、压缩空气阀、三通接头ⅲ、计量管、计量管排气阀、计量管进料阀、计量管出料阀、液位计。
28.所述出料管道还设有三通接头ⅳ，所述三通接头ⅳ的口ⅰ和口ⅲ分别连接对应计量管的计量管出料阀，所述三通接头ⅳ的口ⅱ连接微型电磁阀。
29.当其中一侧计量管物料使用完毕后切换到另一侧计量管运行，反复切换保证物料连续输入到反应器中。
30.进一步地，气体管道、熔料罐与计量管之间的液体管道、出料管道的材质为不锈管。
31.本实用新型的有益效果：
32.(1)本实用新型可以采用一台大的熔料罐和2台小的计量管。两台计量管切换操作，保证了连续运行和连续运行时计量管温度的恒定，防止由于切换后由于熔料罐和计量管内物料的温度不一致造成的流量波动。
33.(2)当使用电子液位计时，液位开关可以与电磁阀联锁，保证了每次从熔料罐向计
量管加料时具有恒定的加料量。
34.(3)微型电磁阀，尤其是超微型电磁阀，当与plc控制单元和管道上的针孔组合使用时可以保证具有很小的流量，并且流量非常稳定。
35.(4)与依靠重力从熔料罐向计量管加料不同，该系统采用压缩空气作为动力从熔料罐向计量管输送物料，因此熔料罐可以放在较低的位置。
36.(5)本实用新型结构简单，使用方便，用于反应器的进料具有自动化程度高，进料流量调节范围大，进料流量准确度高，进料流量波动小等优点。
附图说明
37.图1是本实用新型的结构示意图一。
38.图2是本实用新型的结构示意图二。
39.图中：1、液位计，2、计量管排气阀，3-1、三通接头ⅰ，3-2、三通接头ⅱ，3-3、三通接头ⅲ，3-4、三通接头ⅳ，4、压缩空气阀，5、止回阀，6、不锈钢管道，7、调压阀及压力表，8、熔料罐，9、熔料罐进气阀，10、熔料罐排气阀，11、计量管进料阀，12、电磁阀，13、液位开关，14、测温元件，15、熔料罐物料排空阀，16、计量管物料排空阀，17、温度控制系统，18、计量管出料阀，19、微型电磁阀，20、plc控制单元，21、针孔，22、计量管，23、出料管道，3-11、三通接头ⅰ的口ⅰ，3-12、三通接头ⅰ的口ⅱ，3-13、三通接头ⅰ的口ⅲ，3-21、三通接头ⅱ的口ⅰ，3-22、三通接头ⅱ的口ⅱ，3-23、三通接头ⅱ的口ⅲ，3-31、三通接头ⅲ的口ⅰ，3-32、三通接头ⅲ的口ⅱ，3-33、三通接头ⅳ的口ⅲ，3-41、三通接头ⅳ的口ⅰ，3-42、三通接头ⅳ的口ⅱ，3-43、三通接头ⅳ的口ⅲ。
具体实施方式
40.下结合附图对本实用新型的具体实施方式作出简要说明。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
42.如图1和图2所示，一种反应器的原料微小流量输送及计量控制系统，包括液位计1、计量管排气阀2、三通接头ⅰ3-1、三通接头ⅱ3-2、三通接头ⅲ3-3、三通接头ⅳ3-4、压缩空气阀4、止回阀5、气体管道6、压力调压阀7、熔料罐8、熔料罐进气阀9、熔料罐排气阀10、计量管进料阀11、电磁阀12、测温元件13、液位开关14、熔料罐物料排空阀15、计量管物料排空阀16、温度控制系统17、计量管出料阀18、微型电磁阀19、plc控制单元20、针孔21和计量管22；熔料罐8为1个，计量管22为2个，2个计量管22对称设置于熔料罐8的左右两侧，每个计量管22分别设有各自的止回阀5、压缩空气阀4、三通接头ⅲ3、计量管排气阀2、计量管进料阀11、电磁阀12、计量管出料阀18、液位计1。
43.熔料罐8的顶部设有熔料罐进气阀9和熔料罐排气阀10，熔料罐8的底部设有熔料罐物料排空阀熔料15，熔料罐8设有液位开关14，液位开关14可以与电磁阀12联锁，保证了
每次从熔料罐8向计量管22加料时具有恒定的加料量；计量管22的下端设有计量管进料阀11和计量管出料阀18，计量管22的底部设有计量管物料排空阀16，计量管22内设有液位计1，液位计1为电子液位计1，电子液位计1为磁致伸缩液位计1；熔料罐8、计量管22分别设有测温元件13，测温元件13为热电阻，测温元件13用于测量熔料罐8、计量管22内物料的温度。熔料罐8、计量管22以及熔料罐8与计量管22之间的液体管道分别连接温度控制单元17，温度控制单元17为温控表，温度控制单元17用于控制熔料罐8、计量管22以及熔料罐8与计量管22之间的液体管道内物料的温度，使熔料罐8、计量管22以及熔料罐8与计量管22之间的液体管道内物料的温度相等。计量管进料阀11、计量管排气阀2、熔料罐进气阀9、压缩空气阀4、熔料罐排气阀10、熔料罐物料排空阀15和计量管物料排空阀16均为手动阀。
44.气体管道6连接三通接头ⅱ的口ⅰ3-21，三通接头ⅱ的口ⅱ3-22连接三通接头ⅰ的口ⅰ3-11，三通接头ⅰ的口ⅱ3-12连接熔料罐进气阀9，三通接头ⅰ的口ⅲ3-13连接左侧的止回阀5的入口，止回阀5的出口连接压缩空气阀4的入口，压缩空气阀4的出口连接三通接头ⅲ的口ⅰ3-31，三通接头ⅲ的口ⅱ3-32连接左侧的计量管22，三通接头ⅲ的口ⅲ3-33连接计量管排气阀2；三通接头ⅱ的口ⅲ3-23连接右侧的止回阀5的入口，止回阀5的出口连接压缩空气阀4的入口，压缩空气阀4的出口连接三通接头ⅲ的口ⅰ3-31，三通接头ⅲ的口ⅱ3-32连接右侧的计量管2，三通接头ⅲ的口ⅲ3-33连接计量管排气阀2。气体管道6的入口端设有压力调节阀7，压力调节阀7为带有压力表的压力调节阀7。
45.熔料罐8的底部依次通过电磁阀12、计量管进料阀11分别与左右两两侧的计量管12连接，左侧的计量管出料阀18连接三通接头ⅳ的口ⅰ3-41，右侧的计量管出料阀18连接三通接头ⅳ的口ⅲ3-43，三通接头ⅳ的口ⅱ42连接出料管道23，出料管道23的出料端与反应器连接，出料管道23设有微型电磁阀19，微型电磁阀19与plc控制单元20电性连接，plc控制单元20与显示单元电性连接，出料管道23的出料端设有针孔21。plc控制单元20用于控制微型电磁阀19的开关频率，进而控制出料的流量；微型电磁阀19，尤其是超微型电磁阀19，当与plc控制单元20和出料管道23上的针孔21组合使用时可以保证具有很小的流量，并且流量非常稳定。
46.压缩空气进入气体管道6，经过三通接通ⅱ3-2后分成3路，分别流入熔料罐8和两个计量管22。首先在熔料罐8内加入到一定量的固体物料，加入量由液位开关决定。待熔料罐8的物料熔化并且温度恒定后加入到计量管22中，具体做法是：打开手阀(计量管进料阀)11、手阀(计量管排气阀)2、手阀(熔料罐进气阀)9，关闭手阀(压缩空气阀)4和手阀(熔料罐排气阀)10，手阀(熔料罐物料排空阀)15和手阀(计量管物料排空阀)16平时为关闭状态。打开电磁阀12，物料在压缩空气的推动下从熔料罐8缓慢流入到计量管22中，当达到所要的液位后电磁阀12联锁关闭，停止进料，然后关闭手阀(计量管进料阀)11、手阀(计量管排气阀)2、手阀(熔料罐进气阀9)，打开手阀(压缩空气阀)4和手阀(熔料罐排气阀)10，待计量管22内温度恒定后首先标定出计量管22内单位高度液位所对应的物料重量。然后重新按照上述步骤重新加满另一计量管22物料，待温度恒定后打开其中一侧的阀门(计量管出料阀)18，打开微型电磁阀19，物料由计量管22经出料管道23进入反应器，进料量通过微型电磁阀19的开关频率和针孔21的大小决定，但当针孔大小恒定不变后仅由微型电磁阀19的开关频率决定。针孔21的大小可以为1mm。
47.当其中的一侧计量管22内的物料使用完后打开另一侧计量管22的阀门(计量管出
料阀)18，关闭该侧计量管的阀门(计量管出料阀)18。然后按照上述步骤重新加满一计量管22的物料备用。
48.实施例1
49.萘气相氧化制苯酐催化剂测试中，萘的进料采用上述系统进料，萘的熔点80.5℃。熔料罐8和计量管22以及熔料罐8和计量管22之间输送物料的中间管及管道伴热均为90℃。每小时测量萘流量的数据，见下表。
[0050][0051]
实施例2
[0052]
均四甲苯气相氧化制均苯四甲酸二酐催化剂测试中，均四甲苯的进料采用上述系统进料，萘的熔点70.8℃。熔料罐8和计量管22以及熔料罐8和计量管22之间输送物料的中间管及管道伴热均为90℃。每小时测量均苯流量的数据，见下表。
[0053][0054]
采用上述进料系统有效解决了操作人员劳动强度大的问题，并且系统可以做到长时间连续平稳的运行，流量控制精度高，稳定好。
[0055]
使用本实用新型，两台计量管22切换操作，保证了连续运行和连续运行时计量管22温度的恒定，防止由于切换后由于熔料罐8和计量管22内物料的不一致造成的流量波动。与依靠重力从熔料罐8向计量管22加料不同，该系统采用压缩空气作为动力从熔料罐8向计量管22输送物料，因此熔料罐8可以放在较低的位置。本实用新型结构简单，使用方便，用于反应器的进料具有自动化程度高，进料流量调节范围大，进料流量准确度高，进料流量波动小等优点。
[0056]
以上对本实用新型的具体实施方式进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依照本实用新型申请范围所做的均等变化或改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。