Folyamatirányítási Fejlesztési Kft. Chemiflex Compact. H-1043 Budapest, Dugonics u.11. Telefon: Fax:

Átírás

1 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 R e n d s z e r H-1043 Budapest, Dugonics u.11. Telefon: Fax:

2 Alkalmazási terület 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. Műszer/operátori helyiség SCADA PLC Erősáramú kapcsolótér Robbanásveszélyes tér 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.

3 Pl. Ethernet DCS Pl. PROFIBUS PLC PLC PLC Műszer/operátori helyiség Erősáramú kapcsolótér Robbanásveszélyes tér 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.). Műszer/operátori helyiség Központi PLC vagy DCS (mérete a rendszer nagyságától függ) Erősáramú kapcsolótér Robbanásveszélyes tér Több reaktor nagyobb központi egységgel

4 CHEMIFLEX Compact elemei - terepi technológiai eszközök (többnyire Ex mérőműszerek, beavatkozók, termoblokk, stb.) - központi vezérlőszekrény (nem Ex, több reaktort szolgál ki) - terepi (Ex Zóna 1, reaktoronként 1 vagy 2 mérőkörök számától függően) - erősáramú (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 Méréstartomány Pontosság Alarm Reaktor belső hőmérséklet ºC ±0,5 % HH,H,L,LL Hőmérsékletmérés gombaszelepben ºC ±0,5 % HH,H,L,LL Reaktor belső nyomás -1 6 barg ±0,5 % H Rreaktor ph 1 14 ph ±0,5 % H,L Reaktor vezetőképesség ürítéskor µs ±0,5 % Nincs Keverő vezérlés ford/min ±0,5 % Nincs Reaktor súlymérés kg ± 0,5 % Nincs Köpeny belépő (alsó) ºC ± 1 % Nincs Köpeny kilépő (felső) ºC ± 1 % Nincs Köpeny nyomás 0 7 bar abs ± 1,5 % Nincs Cirkulációskör belépő hőmérséklet ºC ± 1 % Nincs Páracső hőmérséklet ºC ±0,5 % Nincs Párlat hőmérséklet ºC ±0,5 % Nincs Páraáram l/min ± 1 % Nincs 1. szedő hőmérséklet ºC ±0,5 % Nincs 1. szedő nyomása -1 6 bar ± 1,5 % Nincs 1. szedő szintje mm ± 3 mm H,L 2. szedő hőmérséklet ºC ±0,5 % Nincs 2. szedő nyomása -1 6 bar ± 1,5 % Nincs 2. szedő szintje mm ± 3 mm H,L Komponens mennyiség l/min ±0,2 % Nincs Adagolószivattyú fordulatszám ford/min ±0,5 % Nincs Adagolótartály szintje mm ± 3 mm H,L Adagolótartály túltöltés-védelem ON/OFF N/A HH Adagolótartály súlymérés kg ±0,2 % Nincs Oldószer mennyiség l/min ±0,2 % Nincs Vízmennyiség l/min ±0,2 % Nincs Savmennyiség l/min ±0,2 % Nincs Lúgmennyiség l/min ±0,2 % Nincs Termék vezetőképesség µs/cm ± 2,5 % H

5 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).

6 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.

7 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: Műveleti paraméterek Fázisparaméterek Receptúra 1. művelet: Felfűtés 2. művelet: Reflux 3. művelet: Adagolás 4. művelet: Hőntartás o 5. művelet: 5 C/óra hűtés o 3. művelet: 2 C/óra hűtés 4. művelet: Hőntartás 5. művelet: Ürítés 1. paraméter: Hőmérséklet 2. paraméter: Idő 3. paraméter: Mennyiség 4. paraméter: Végfeltétel 5. paraméter: stb. Receptúraművelet Alapműveleti könyvtár 1. alapművelet: Termikus 2. alapművelet: Reflux 3. alapművelet: Adagolás 4. alapművelet: Inertizálás 5. alapművelet: stb. Műveleti választék 1. paraméter: Hőmérséklet 2. paraméter: Idő 3. paraméter: Mennyiség 4. paraméter: Végfeltétel 5. paraméter: stb. Alapművelet Fáziskönyvtár 1. fázis: Hőmérséklet 2. fázis: Idő 3. fázis: Mennyiség 4. fázis: Végfeltétel 5. fázis: stb. 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

8 Valamennyi mért jel, valamint a beavatkozók működtető és visszacsatoló jelei egy ra vannak kötve, amely egy PROFIBUS hálózaton tartja a kapcsolatot a központi egységgel (10. ábra). Valamennyi erősáramú jel (motorműködtetések, visszajelzések), szintén egy -ra (erősáramú ) vannak kötve, amely egy PROFIBUS hálózaton tartja a kapcsolatot a központi egységgel. Az erősáramú 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 Irányított reaktor készülhet el egy hosszú hétvége alatt a gyógyszeriparban szokásos nyomon-követhetőségi és dokumentálási feltételrendszernek megfelelően A termelő üzemekben sokszor kritikusak a helyproblémák, a megoldás a kompakt, 1 m3-nél kisebb termoblokk. Hagyományos megoldások A megrendeléstől számítva 2-3 hónap átfutású egy irányított reaktor beindítása. A dokumentáció biztosítása különösen nehézkes folyamat. A hagyományos gépészeti és irányítástechnikai megoldás helyigénye 4-8 m3 is lehet, ami sokszor 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. Számos helyen használt, tesztelt típusmegoldások (dobozos szoftver) egyedi alkalmazása A kialakuló hőfokprofil a hangolás függvényében folyamatos túlfűtések és túlhűtések, vagy nagyfokú pontatlansággal beálló lassan reagáló szabályozás eredményeként jön létre Egyedi megoldás egyedi teszteléssel, egyedi szoftver. A termékismertetőben használt képek tájékoztató jellegűek. A változás jogát fenntartjuk