アナログ温度調節器

TFTグラフィックディスプレイタッチパネル付き電子

温度は、化学合成、天然分子の抽出、発酵、さらには生化学的プロセスといった操作において、極めて重要なパラメータです。 これらのプロセス段階は、反応器、リボイラー、結晶化装置、フィルタードライヤー、乾燥機、発酵槽、バイオリアクターなど、多種多様な装置で行われますが、これらすべてに共通する特徴があります。それは、プロセス温度を制御するために熱媒体が循環するジャケットが備わっていることです。 バッチプロセスの各段階は、同じ装置内で異なる温度（通常は -20°C から 150°C の範囲）で行われますが、要求の厳しいプロセスでは、+200°C、あるいは要求の厳しいプロセスでは -100°Cにまで及ぶこともあります。 ここで紹介する装置は、プロセス温度が -100°C / +200°C の範囲にある 極低温反応器 に使用される 温度制御ユニット です。 必要なユーティリティは、加熱用の蒸気、第1段階の冷却用の水、第2段階の冷却用のグリコール水、そして最終的に最低温度に到達させるための液体窒素です。 オペレーターには、以下の点に関して具体的な要件があります： • 生産性： 温度移行中に時間を浪費してはなりません。 • 生産品質： 温度は正確かつ均一でなければなりません。また、製品が容器壁に接触した際に過熱してはなりません。 目標プロセス温度は、「オーバーシュート」することなく、直接到達しなければならない。 • 安全性：発熱反応によって発生する熱は、効果的に除去されなければならない。 • 設備のメンテナンス：蒸気、水、またはブラインの繰り返し注入は、甚大な腐食を引き起こす。 これらに代わって、「モノフルイド」システムとして知られる二次熱媒体ループを採用することが有利であり、このシステムでは、全温度範囲にわたって同一の無酸素流体が反応器ジャケット内を循環します。 長年にわたり、CELSIUS社は、サーマルスキッド、モノフルイドスキッド、または温度制御ユニットとして知られる専用ユニットの設計と製造を専門としてきました。「シングルフルイド」 熱媒体は、温度範囲に応じて水、水・グリコール混合液、または熱油から選定され、プロセス要件に応じて、蒸気、電力、水、水・グリコール混合液、ブライン、熱油、さらには極低温用の液体窒素といった現場のユーティリティを使用して加熱または冷却されます。 温度差や変動による応力を回避するため、使用される熱交換器はスパイラル巻き管式です。 温度制御に必要なすべての構成要素（循環ポンプ、熱交換器、制御弁、遮断弁、計装機器、自動化システムなど）は、単一のスキッド搭載ユニットに組み込まれています。 本ユニットは、完全に組み立てられ、配管、断熱、配線済みの状態で現場に納入されるため、施設（多くの場合、セベソ分類の対象となる現場）での設置、接続、試運転にかかる時間を最小限に抑えることができます。 このエネルギーモジュールには、 CE銘板および欧州圧力機器指令PED 2014/68/EUに準拠したCE銘板およびCE適合証明書が添付されており、該当する場合は、爆発性雰囲気で使用される機器向けのATEX指令 2014/34/EUにも準拠しています。また、FDAによる機器バリデーションを円滑に行うための設置適格性評価（IQ）プロトコルも含まれています。 CELSIUS は、豊富な経験に基づき、生産容器内の反応物の温度を管理するこのプロセス機器の設計および製造に必要なあらゆる専門知識を有しています。 自動化システムは、目標の反応物温度および反応器と単一流体ループの両方にある温度プローブからの測定値に基づき、適切な熱交換器を選択し、遮断弁および制御弁を制御します。 さらに、CELSIUSの自動化システムには、反応器とエネルギーモジュールのデジタルツインが組み込まれています。反応器は、ジャケット、撹拌システム、溶媒含有量などの動作特性に基づいてモデル化されています。 運転シミュレーション中、温度値が制御弁を駆動します。その結果、弁の位置から、ジャケットおよび熱交換器内の流体速度、流動特性、熱伝達係数を算出することが可能となり、これにより、次の時間ステップにおける反応器および単一流体ループ内の温度を決定することができます。

• このシミュレーションでは、オペレーターが提供するプラントパラメータを活用することで、反応器とエネルギーモジュールで構成されるシステムのデジタルツインを、納入前に数週間にわたって稼働させることができます。 これにより、制御パラメータの最適化が容易になり、実際の運転条件に合わせて事前に調整された設定を使用することで、試運転期間を1日に短縮することが可能になります。