Folyamatirányítási Fejlesztési Kft
Chemiflex Compact R e a k t o r
F o l y a m a t i r á n y í t ó
H-1043 Budapest, Dugonics u.11. Telefon: +36-1-363-8813 Fax: +36-1-468-2592 www.batchcontrol.hu
R e n d s z e r
Alkalmazási terület 100 - 10 000 l-es batch reaktorok folyamatirányítása tipikusan a gyógyszeriparban, élelmiszeriparban, háztartásvegyiparban, stb. Előnyösen használható termelőüzemekben, ahol magas flexibilitási és szigorú minőségi követelmények vannak. Úgyszintén javasolható kísérleti üzemekben méretnövelési feladatoknál.
A rendszer felépítése A Chemiflex Compact reaktor folyamatirányító rendszer fejlesztőinek célja az volt, hogy olyan világos struktúrájú, egységes vezérlési-irányítástechnikai rendszer álljon rendelkezésre, amely flexibilitásának köszönhetően egyszerűen alkalmazható reaktorok automatikus működtetésére. Szemben a hagyományokkal a Chemiflex rendszer az „egy készülék -. egy vezérlés” felépítéstől az összetett, több készüléket alkalmazó teljes gyártósorok vezérléséig alkalmazható.
SCADA Műszer/operátori helyiség
PLC Irányítástechnikai hálózat
Remote IO
Erősáramú kapcsolótér
Robbanásveszélyes tér
Remote IO
Egy készülék - egy vezérlés (Package Unit) Több reaktor esetén különböző rendszertechnikai felépítés között lehet választani: - a reaktor Package Unit-ok csatlakoztathatók az üzemi DCS rendszerhez ugyanúgy, mint más saját vezérléssel rendelkező önálló technológiai egység például centrifugák, vákuumszárítók, stb. Ez a rendszertechnika különösen hatékony a feladatmegosztást eredményez az egyedi PLC-k és a központi DCS között. Ez a leggyorsabb, legmegbízhatóbb és validálási szempontból is a legegyszerűbb megoldás.
DCS
Pl. Ethernet Pl. PROFIBUS
PLC Műszer/operátori helyiség
Irányítástechnikai hálózat
Robbanásveszélyes tér
Irányítástechnikai hálózat
Irányítástechnikai hálózat
Remote IO
Erősáramú kapcsolótér
PLC
PLC
Remote IO
Remote IO
Remote IO Remote IO
Remote IO
Package Unit
Reaktor Package Unit integrálása üzemi folyamatirányító rendszerbe - lehetnek olyan megfontolások, melyek nem egyedi PLC vezérléssel kívánják a rendszert kialakítani. Ekkor az reaktoronkénti PLC helyett egy közös nagyobb központi egységgel is felépíthető a rendszer. Néhány reaktor esetén a reaktorok számától függő méretű PLC alkalmazása javasolt, míg több reaktorból álló rendszernél DCS alkalmazása lehet indokolt . Ez utóbbi különösen akkor racionális, ha a reaktorokon kívül egyéb üzemi irányítástechnikai feladat is van (pl. tartálypark, technológiai egységek koordinálása, stb.).
Központi PLC vagy DCS Műszer/operátori helyiség
(mérete a rendszer nagyságától függ) Irányítástechnikai hálózat
Erősáramú kapcsolótér
Robbanásveszélyes tér
Remote IO Remote IO
Remote IO
Remote IO
Több reaktor nagyobb központi egységgel
Remote IO
Remote IO
CHEMIFLEX Compact elemei - terepi technológiai eszközök (többnyire Ex mérőműszerek, beavatkozók, termoblokk, stb.) - központi vezérlőszekrény (nem Ex, több reaktort szolgál ki) - terepi Remote IO (Ex Zóna 1, reaktoronként 1 vagy 2 mérőkörök számától függően) - erősáramú Remote IO (nem Ex, reaktoronként 1) - terepi munkaállomás (Ex Zóna 1, darabszáma az üzem méretétől függ). Az irányító rendszer elemei nem Ex kivitelben is elérhetők!
CHEMIFLEX Compact elemei A reaktor előzetesen kidolgozott mérőkörökkel rendelkezik, melyekből az adott alkalmazásnak megfelelően lehet választani:
Funkció Reaktor belső hőmérséklet Hőmérsékletmérés gombaszelepben Reaktor belső nyomás Rreaktor pH Reaktor vezetőképesség ürítéskor Keverő vezérlés Reaktor súlymérés Köpeny belépő (alsó) Köpeny kilépő (felső) Köpeny nyomás Cirkulációskör belépő hőmérséklet Páracső hőmérséklet Párlat hőmérséklet Páraáram 1. szedő hőmérséklet 1. szedő nyomása 1. szedő szintje 2. szedő hőmérséklet 2. szedő nyomása 2. szedő szintje Komponens mennyiség Adagolószivattyú fordulatszám Adagolótartály szintje Adagolótartály túltöltés-védelem Adagolótartály súlymérés Oldószer mennyiség Vízmennyiség Savmennyiség Lúgmennyiség Termék vezetőképesség
Méréstartomány -30 … 170 ºC -30 … 170 ºC -1 … 6 barg 1 … 14 pH 0…1000 µS 0…100 ford/min 0…35 000 kg -30 … 170 ºC -30 … 170 ºC 0… 7 bar abs -30 … 170 ºC 0 … 150 ºC 0 … 150 ºC 0 … 1000 l/min 0 … 150 ºC -1…6 bar 0… 900 mm 0 … 150 ºC -1…6 bar 0… 900 mm 0…1000 l/min 0…100 ford/min 0… 2 000 mm ON/OFF 0…3000 kg 0…1000 l/min 0…1000 l/min 0…1000 l/min 0…1000 l/min 0…1000 µS/cm
Pontosság ±0,5 % ±0,5 % ±0,5 % ±0,5 % ±0,5 % ±0,5 % ± 0,5 % ±1% ±1% ± 1,5 % ±1% ±0,5 % ±0,5 % ±1% ±0,5 % ± 1,5 % ± 3 mm ±0,5 % ± 1,5 % ± 3 mm ±0,2 % ±0,5 % ± 3 mm N/A ±0,2 % ±0,2 % ±0,2 % ±0,2 % ±0,2 % ± 2,5 %
Alarm HH,H,L,LL HH,H,L,LL H H,L Nincs Nincs Nincs Nincs Nincs Nincs Nincs Nincs Nincs Nincs Nincs Nincs H,L Nincs Nincs H,L Nincs Nincs H,L HH Nincs Nincs Nincs Nincs Nincs H
Választható fűtő/hűtő rendszerek (a gépészeti megoldás is a szállítás része) Centrálís monofluid rendszer – központilag előállított 3 különböző hőközlő közeggel végzi az egyes reaktorok fűtését-hűtését.
Forró
Közepes
Forró
Közepes
Hideg
Hideg
Energiaigény – forró (max. 160 ºC), közepes (5…20 ºC) és hideg (min. -30 ºC) hőközlő közeg (pl. Marlotherm). Egyedi monofluid rendszer – reaktoronként egyedileg állítja elő a monofluid szükséges hőmérsékletét szokásos hőközlő közegekből (gőz, hűtővíz, hűtőmetanol).
Gőz
Hűtővíz
Hűtőközeg
Energiaigény – gőz (6 bar), hűtővíz (10…20 ºC) és hűtőközeg (-30 ºC).
Direkt rendszer – közvetlenül a szokásos hőközlő közegeket használja (gőz, hűtővíz, hűtőmetanol)
Gőz
Hűtővíz
Hűtőközeg Kondenz
Hűtővíz
Hűtőgözeg
Energiaigény – gőz (6 bar), hűtővíz (10…20 ºC) és hűtőközeg (-30 ºC). Valamennyi köpenyvezérlés kényszercirkulációs, minimális szelepszámmal kialakított és nagypontosságú speciális batch hőmérsékletszabályozóval rendelkezik (konzervativ PID bázisú heat up algoritmussal, adaptációval vagy modellbázisú PCC). Az ábrán egy tipikus hűtési fázis végrehajtásának hőmérsékletgörbéje látható. Kivitel: Compact (az ábrán egy monofluid blokk látható – kiállításon és felszerelve)
Ez egy tipikus hűtési görbe, melyen látható, hogy még vezetett alapjel esetén is rövid beállási tranziens után pontosan tartja az előírt alapjelet.
Alapműveleti koncepció A CHEMIFLEX Compact irányító rendszere az S88.01 által javasolt alapműveleti koncepción alapul. Az alapműveletek komplexek – nem egyes berendezésmodulok (köpeny, keverőmotor, stb.) irányítását végzik (Simple Phase), hanem technológiai feladatok megvalósítására alkalmasak (Primary Process Task). Azonban a fejlesztő ezeket a komplex alapműveleteket elemi fázisokból állította össze (köpenyvezérlés, keverőmotor vezérlés, stb.), így szükség esetén ez az építkezési szint is elérhető és a műveletek átalakíthatók, újak készíthetők . Ezzel sikerült a két módszer hátrányait elkerülni és előnyeit egyesíteni. Ezzel is egyszerűsítve a receptúra írását. Mindezek után a receptura vezérlés az alábbi struktúra szerint épül fel:
Receptúra 1. művelet: Felfűtés 2. művelet: Reflux 3. művelet: Adagolás 4. művelet: Hőntartás 5. művelet: 5oC/óra hűtés 3. művelet: 2oC/óra hűtés 4. művelet: Hőntartás 5. művelet: Ürítés
Műveleti paraméterek
Fázisparaméterek
1. paraméter: Hőmérséklet 2. paraméter: Idő 3. paraméter: Mennyiség 4. paraméter: Végfeltétel 5. paraméter: stb.
1. paraméter: Hőmérséklet 2. paraméter: Idő 3. paraméter: Mennyiség 4. paraméter: Végfeltétel 5. paraméter: stb.
Receptúraművelet
Alapművelet
Alapműveleti könyvtár
Fáziskönyvtár 1. fázis: Hőmérséklet 2. fázis: Idő 3. fázis: Mennyiség 4. fázis: Végfeltétel 5. fázis: stb.
1. alapművelet: Termikus 2. alapművelet: Reflux 3. alapművelet: Adagolás 4. alapművelet: Inertizálás 5. alapművelet: stb.
Műveleti választék A reaktor 20 előre definiált és kidolgozott tipikus alapművelettel rendelkezik. Ezek a következők:
Alapművelet
Leírás
01 Hőmérsékleti manipulációk
Hőntartás, gyors felfűtés, gyors hűtés, lineáris felfűés, lineáris hűtés.
02 Reflux
Forralás refluxszal
04 Atmoszférikus desztillálás
Desztillálás előírható hajtóerővel légköri nyomáson
05 Vákuum desztillálás
Desztillálás előírható hajtóerővel vákuum alatt
06 Adagolás nyomás függvényében
Állandó nyomás tartása a reaktor páraterében reagens adagolásával
07 Adagolás hőmérséklet függvényében
Állandó hőmérséklet tartása a reaktorban reagens adagolásával
08 Adagolás pH függvényében
Állandó pH tartása a reaktorban reagens adagolásával
09 Adagolás reflux alatt
Állandó páraáram tartása a reaktor páracsővébn reagens adagolásával
10 Inertizálás
Reaktor, kondenzátor és szedők inertizálása
11 Beszivatás
Reagens beszívatása pl. hordóból
12 Nyomatás
Kinyomatás tartályba, másik készülékbe vagy hordóba.
13 Ürítés
Reaktor tartalmának atmoszférikus vagy nitrogénnel történő ürítése
14 Folyadékbemérés vezetékről
Oldószer vagy más komponens betöltése nyomás alatti vezetékről
15 Folyadékbemérés szivattyúval
Oldószer vagy más komponens betöltése szivattyúval
16 Folyadékbemérés tartályból
Oldószer vagy más komponens betöltése tartályból
17 Szilárd anyag bemérés
Szilárd anyag betöltése reaktorba munkanyiláson át enyhe elszívás mellett
18 Üres
Kézi végrehajtás receptura futása alatt
19 Tartalék 20 Mintavétel
Mintavétel reaktorból
Valamennyi mért jel, valamint a beavatkozók működtető és visszacsatoló jelei egy Remote IOra vannak kötve, amely egy PROFIBUS hálózaton tartja a kapcsolatot a központi egységgel (10. ábra).
Valamennyi erősáramú jel (motorműködtetések, visszajelzések), szintén egy Remote IO-ra (erősáramú Remote IO) vannak kötve, amely egy PROFIBUS hálózaton tartja a kapcsolatot a központi egységgel. Az erősáramú Remote IO tartalmaz egy frekvenciaváltót is. Ez egy komplett egységként a kapcsolótérbe
Összehasonlítás A Chemiflex Compact reaktor folyamatirányító rendszer a hagyományos reaktor folyamatirányítási eljárásokkal összehasonlítva:
Chemiflex Compact
Hagyományos megoldások
Irányított reaktor készülhet el egy hosszú hétvége A megrendeléstől számítva 2-3 hónap átfutású alatt a gyógyszeriparban szokásos nyomon-követhe- egy irányított reaktor beindítása. A dokumentőségi és dokumentálási feltételrendszernek megfe- táció biztosítása különösen nehézkes folyamat. lelően A termelő üzemekben sokszor kritikusak a hely- A hagyományos gépészeti és irányítástechnikai problémák, a megoldás a kompakt, 1 m3-nél kisebb megoldás helyigénye 4-8 m3 is lehet, ami soktermoblokk. szor komoly problémákat okoz és ezért szükségmegoldásokhoz vezet. A megoldás újdonságainak (modell bázisú szabályozás, split range, stb.) köszönhetően az előállítható hőfokprofil a korábbiaknál lényegesen pontosabban illeszkedik a technológus által előírtakhoz.
A kialakuló hőfokprofil a hangolás függvényében folyamatos túlfűtések és túlhűtések, vagy nagyfokú pontatlansággal beálló lassan reagáló szabályozás eredményeként jön létre
Számos helyen használt, tesztelt típusmegoldások Egyedi megoldás egyedi teszteléssel, egyedi (dobozos szoftver) egyedi alkalmazása szoftver.
A termékismertetőben használt képek tájékoztató jellegűek. A változás jogát fenntartjuk
