在化工、制藥、高分子材料、冶金以及環(huán)保相關(guān)的科研工作當(dāng)中，很多合成與催化類實(shí)驗(yàn)需要長時(shí)間維持穩(wěn)定的溫度、壓力與攪拌狀態(tài)，傳統(tǒng)手動(dòng)操作的反應(yīng)設(shè)備，需要科研人員持續(xù)值守，頻繁調(diào)整各項(xiàng)運(yùn)行條件，人為干預(yù)會(huì)帶來參數(shù)波動(dòng)，也會(huì)增加長周期實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的不確定因素，全自動(dòng)反應(yīng)器就是針對(duì)這類科研場(chǎng)景發(fā)展而來的實(shí)驗(yàn)裝備。

　　全自動(dòng)反應(yīng)器依托 PLC 搭配觸控顯示的一體化控制系統(tǒng)，把加熱、攪拌、壓力調(diào)節(jié)、冷卻保護(hù)、數(shù)據(jù)記錄等功能整合到一套設(shè)備體系當(dāng)中，改變傳統(tǒng)設(shè)備依靠實(shí)體按鈕進(jìn)行操作的模式。操作人員在觸控界面錄入整套實(shí)驗(yàn)的工藝條件之后，設(shè)備可以自主完成升溫、攪拌啟動(dòng)、恒溫維持，針對(duì)放熱反應(yīng)，設(shè)備可以借助釜內(nèi)配置的冷凝盤管完成降溫調(diào)控，當(dāng)預(yù)設(shè)的反應(yīng)時(shí)長結(jié)束之后，系統(tǒng)還可以執(zhí)行冷卻流程，將釜體逐步回落至接近室溫的狀態(tài)，整套流程可以減少人為持續(xù)介入，適配需要長時(shí)間開展的小試、微量合成類實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。

　　整套控制系統(tǒng)具備完整的數(shù)據(jù)采集能力，運(yùn)行過程當(dāng)中，系統(tǒng)持續(xù)采集溫度、壓力、攪拌轉(zhuǎn)速以及時(shí)間相關(guān)的過程信息，采集得到的信息可以生成對(duì)應(yīng)的過程曲線，并且以表格文件形式保存，通過外接存儲(chǔ)介質(zhì)完成數(shù)據(jù)導(dǎo)出，既可以在設(shè)備本地屏幕查看，也支持接入電腦終端開展后續(xù)的數(shù)據(jù)分析處理。對(duì)于科研工作來說，完整留存反應(yīng)全過程的原始記錄，便于后續(xù)復(fù)盤工藝條件變化對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來的影響，為工藝條件迭代提供可追溯的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，這對(duì)于催化加氫、聚合反應(yīng)、酯化、香料合成、超臨界反應(yīng)這類工藝條件敏感的實(shí)驗(yàn)工作具備實(shí)際意義。

　　設(shè)備的攪拌單元采用軟軸磁偶機(jī)械攪拌結(jié)構(gòu)，依靠置頂式磁力軟驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)攪拌動(dòng)力傳遞，磁力耦合的傳動(dòng)方式取消傳統(tǒng)穿過釜蓋的機(jī)械動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，規(guī)避高壓工況下物料從攪拌軸位置向外滲漏的情況，適配不同粘度的反應(yīng)物料。面對(duì)粘度較高的合成體系，該傳動(dòng)結(jié)構(gòu)可以輸出對(duì)應(yīng)的扭矩，保障釜內(nèi)物料混合均勻，讓熱量與反應(yīng)物之間充分接觸，減少局部過熱或者物料混合不均帶來的實(shí)驗(yàn)偏差。

　　釜體部分可以選用多種材質(zhì)，基礎(chǔ)配置為不銹鋼材質(zhì)，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)介質(zhì)腐蝕特性更換其他特種金屬材質(zhì)，同時(shí)可以搭配聚四氟、石英材質(zhì)的內(nèi)襯構(gòu)件，應(yīng)對(duì)部分強(qiáng)腐蝕、容易和金屬基體發(fā)生反應(yīng)的物料體系。設(shè)備采用開環(huán)快開結(jié)構(gòu)，區(qū)別于傳統(tǒng)厚重法蘭緊固模式，開合釜蓋的操作步驟得到簡(jiǎn)化，實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，開蓋取料、內(nèi)部清洗、更換內(nèi)襯的操作都可以便捷完成，減少拆裝耗費(fèi)的時(shí)間。設(shè)備機(jī)箱外殼采用模具一體成型，表面經(jīng)過靜電噴塑處理，既可以抵御實(shí)驗(yàn)室環(huán)境當(dāng)中的腐蝕性氣體，也具備防靜電的作用，給設(shè)備內(nèi)部電氣組件提供防護(hù)。

　　安全聯(lián)鎖邏輯是控制系統(tǒng)當(dāng)中重要的組成部分，系統(tǒng)內(nèi)置多重報(bào)警機(jī)制，當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定上限，會(huì)觸發(fā)報(bào)警同時(shí)停止加熱輸出；如果冷卻水路出現(xiàn)堵塞、水流異常的情況，系統(tǒng)同樣可以識(shí)別并給出提示，定時(shí)任務(wù)到達(dá)預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)也會(huì)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的提醒信號(hào)。整套報(bào)警聯(lián)鎖可以在出現(xiàn)異常工況的時(shí)候做出響應(yīng)，降低實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)備還搭載各類閥件、壓力傳感部件、溫度傳感部件，完成進(jìn)氣、泄壓、壓力監(jiān)測(cè)、溫度采集等基礎(chǔ)功能，完整的硬件配置可以覆蓋大部分實(shí)驗(yàn)室化工過程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)需求。

　　在實(shí)際的使用場(chǎng)景當(dāng)中，全自動(dòng)反應(yīng)器多用于高校、科研機(jī)構(gòu)的小試研發(fā)工作，很多實(shí)驗(yàn)需要連續(xù)數(shù)小時(shí)甚至更久的運(yùn)行，依靠這套自動(dòng)化能力，科研人員不必一直守在設(shè)備旁邊，但是無人值守并不等同于全放任不管，操作人員依舊需要提前完成氣密性檢查，確認(rèn)各個(gè)密封件、閥門、傳感部件狀態(tài)完好，合理設(shè)置各項(xiàng)報(bào)警閾值，針對(duì)放熱劇烈的反應(yīng)，需要提前評(píng)估反應(yīng)放熱規(guī)模，確認(rèn)冷卻系統(tǒng)可以匹配產(chǎn)熱負(fù)荷，規(guī)避反應(yīng)失控帶來的隱患。日常使用結(jié)束之后，需要及時(shí)清理釜體內(nèi)腔、攪拌槳、內(nèi)襯以及各個(gè)閥件管路內(nèi)部殘留物料，防止介質(zhì)長期附著腐蝕部件；密封墊片這類易損耗構(gòu)件需要定期檢查，出現(xiàn)老化、劃痕就要及時(shí)更換，傳感器也需要按照周期開展校驗(yàn)，以此保障設(shè)備長期運(yùn)行過程當(dāng)中采集數(shù)據(jù)的可靠性。

　　模塊化的系統(tǒng)架構(gòu)，也給設(shè)備后續(xù)功能拓展預(yù)留空間，在基礎(chǔ)版本之上，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求疊加自動(dòng)進(jìn)料、自動(dòng)取樣、pH 反饋調(diào)節(jié)等附加模塊，以此適配更多復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)工藝。從整體來看，全自動(dòng)反應(yīng)器的價(jià)值，在于把重復(fù)性的參數(shù)調(diào)節(jié)工作交由設(shè)備完成，將科研人員從機(jī)械的值守操作當(dāng)中釋放出來，同時(shí)把實(shí)驗(yàn)過程的各類信息完整記錄，為工藝研究提供穩(wěn)定、可復(fù)現(xiàn)的硬件支撐。