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1一、实验目的1、通过模拟化工生产过程中开车、运行、停车以及事故处理等操作过程，建立化工流程级概念，进一步认识化工生产各个设备操作的相互联系和影响，理解化工生产的整体性。2、深入了解煤气化制甲醇过程的工艺和控制系统的动态特性，提高对复杂化工工程动态运行的分析和协调控制能力，熟悉一些常见事故的处理方法等。3、通过实训进一步掌握基本的单元操作方法，了解控制系统的操作，理论联系实际，对化工生产的实际过程有更深层次的知识。4扩大知识面，提高综合能力，包括锻炼动手能力，培养团队合作意识，提高工程素养和创新能力等。5、在一定程度上逐步实现学生由学校向社会的转变，培养初步担任技术工作的能力。二、实验过程工艺流程图1、主要设备中物料来源与去向简述1）T401（透平机）：高温蒸汽进入透平机把热量转化为机械能提供给压缩机。蒸汽变为凝液排出系统。2）C401（压缩机）：来自粗甲醇分离罐中的循环气经压缩机压缩后与H2、CO混合气混合参与反应。3）E401、E402、E403（换热器）：本实验的换热器为管壳式换热器，分为管程和壳程。甲醇合成反应需要达到一定的温度，混合气（H2、CO及循环气）进入E401管程，与换热器管外气体换热升温后进入甲醇合成塔。壳程内走的气体为甲醇合成塔出来的温度较高的气体（主要包括生成的甲醇蒸汽、未反应的H2和CO、杂质气体等）。4）R401（甲醇合成塔）：甲醇合成塔为管壳式反应器，管内填装催化剂（即铜基催化剂），反应管外为沸腾热水。当混合气气进入合成塔内管后，在一定温度和压力下CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有微量的其它有机杂质生成。合成甲醇的反应都是强放热反应，反应放出的热大部分由合成塔壳侧的沸腾水带走。合成塔内催化剂层温度及合成塔出口的温度可以通过调节汽包的压力来控制。5）F401（汽包）：外部锅炉水经汽包进入合成塔壳侧，蒸汽再进入汽包中排出。可以通过汽包的蒸汽出口阀来控制汽包压力。6）X401（开工喷射器）：开工时向合成塔中喷射高温蒸汽使合成塔达到反应所需温度，反应稳定后关闭蒸汽入口阀，合成塔壳侧水经喷射器再进入合成塔使合成塔壳中气液不断循环。7）F402（甲醇分离罐）：从合成塔出来的热反应气体进入E401的壳程与入塔合成气逆流换热被冷却到90℃左右，此时有一部分甲醇被冷凝成液体。该气液混合物再经E402、E403进一步冷凝，冷却到≤40℃，进入甲醇分离器分离出粗甲醇去精馏。分离出粗甲醇后的气体返回循环段，经压缩机加压后循环使用。为了防止合成系统中惰性气体的积累，要排放少量的循环气（称为弛放气）进入火炬燃烧。整个合成系统的压力可由弛放气2排放调节阀来控制。另外，反应过程中通过调节进入F402的H2流量来调节参与反应气体的H2/CO值。2、实验过程主要工艺流程图如附图所示。三、实验步骤1、启动软件打开电脑并登录操作平台，与现场设备相连接,使用“局域网模式”连接教师站。然后在出现的界面中，选择培训工艺“低温甲醇洗仿真软件版”，培训项目选择“冷态开车”。仿真系统启动之后，准备开始操作。2、系统置换1）、外操同学确认F-402液位调节阀LICA4001的前阀VD4005关闭。2）、外操同学确认F-402液位调节阀LICA4001的后阀VD4006关闭3）、外操同学确认F-402液位调节阀LICA4001的旁路阀V4003关闭4）、外操同学缓慢开启低压N2入口阀V4008。5）、外操同学开启PRCA4004前阀VD4003.。6）、外操同学开启PRCA4004后阀VD4004。7）、内操同学开启PRCA4004。8）、当系统压力PI4001接近0.5MPa系统中含氧量降至0.25%以下时，由外操同学关闭V4008。9）、内操同学关闭PRCA4004进行N2保压。10）、系统压力PI4001维持0.5MP保压。11）、将系统中含氧量稀释至0.25%以下。3、建立氮气循环1）、外操同学开启V4010用换热器E-402。2）、外操同学开启V4011E-403TR4004不超过60度。3）、内操同学确认使“油系统操作”按钮处于按下状态作。4）、内操同学开启FIC4101PI4102大于压力PI4001且压缩机运转正常5）、外操同学开启压缩机C401前阀VD4011。6）、内操同学按RESET4011按钮SP4011复位。7）、外操同学开启透平T401前阀VD4013。8）、外操同学开启透平T401后阀VD4014。9）、内操同学开启透平T401控制阀STC4202。10）、PI4102大于PI4001后外操同学开启压缩机C401后阀VD40124、建立汽包液位1）、外操同学开汽包放空阀V4015。2）、外操同学开启汽包F401进锅炉水控制阀LV6003前阀VD4009。3）、外操同学打开汽包F401进锅炉水控制阀LV6003后阀VD4010。4）、内操同学打开汽包F401进锅炉水入口控制器LICA4003。5）、液位超过20%后外操同学关闭汽包放空阀V4015。6）、汽包液位LICA4003接近50%时内操同学将之投自动档。37）、将LICA4003的自动值设置为50%。5、H2置换充压1）、外操同学开启V4007，进行H2置换、充压。2）、内操同学开启PRCA4004。3）、将N2的体积含量降至1%。4）、将系统压力PI4001升至2.0MPa。5）、N2的体积含量和系统压力合格后，外操同学关闭V4007。6）、N2的体积含量和系统压力合格后，内操同学关闭PRCA4004。6、投原料气1）、外操同学开启FRCA4001前阀VD40012）、外操同学开启PRCA4001后阀VD4002。3）、内操同学开启PRCA4001（缓开），同时注意调节SIC4202，保证循环压缩机的正常运行。4）、内操同学开启PRCA4002。5）、系统压力PI4001在5.0MPa时，内操同学关闭PRCA4001。6）、系统压力PI4001在5.0MPa时，内操同学关闭FRCA40027、反应器升温外操同学开启喷射器X401的蒸汽入口阀V4006，使反应器温度TR4006缓慢升至210度。8、调至正常1）、反应稳定后外操同学关闭开工喷射器X401的蒸汽入口阀V4006。2）、内操同学缓慢开启FRCA4001，调节SIC4202，（14877NM3/H)。3）、内操同学缓慢开启FRCA4002，投料达正常时FFR4001约为1。4）、将PRCA4004投自动4.90MPa。5）、外操同学开启粗甲醇采出现场前阀VD4005。6）、外操同学开启粗甲醇采集现场后阀VD4006。7）、当F402液位超过30%，内操同学开启LICA4001。8）、LICA4001接近50%，投自动。9）、将LICA4001设为50%。10）、外操同学开启蒸汽出口前阀VD4007。11）、外操同学开启汽包蒸汽出口后阀VD4008。12）、当汽包压力达到2.5MPa后，内操同学开启PRCA4005并入中压气管网。13）、汽包蒸汽出口控制器PRCA4005接近4.3MPa投自动。14）、将PRCA4005设为4.3MPa。15）、调至正常后，内操同学在微机操作总图上将“I4001”打向AUTO。16）、调至正常后，内操同学在微机操作总图上将“I4002打向AUTO。17)、交卷，过大约五分钟后再关闭系统。四、实验分析与讨论1、冷态开车的难点及解决方法4总的来说，冷态开车的难点是：过程中各系统参数维持在系统要求的范围内，而且有时需要几个参数同时维持在一定范围内并且还要有其他参数的变化。由于很多参数都是与几个因素有关或者一个因素的改变将引起几个参数的改变，很多时候都会顾此失彼，很难同时使所有参数达到规定的标准。我总结此类问题的解决方法，共同点是在调节阀门开度是先尽量开小一点，之后根据情况再适当调节。1）、系统置换过程中，冷态开车时系统内部充满空气因此需要将系统内空气排尽防止产生事故以符合工艺要求。因此要求PI4001指示接近0.5MP、系统氧含量降到0.25%以下，这两个参数就不太好调节，因为PI4001的示数既与PRCA4004的开度有关又与阀门V4008的开度有关。其解决方法：先调整阀门V4008的开度到较小的开度、PRCA4004的开度适当调大，当系统氧含量降到接近0.25%时再适当调大阀门V4008的开度使PI4001指示接近0.5MP后再由现场人员关闭阀门V4008、微机操作人员关闭PRCA4004进行N2保压。2）投放原料气过程FRCA4001和FRCA4002之比虽然调到接近1但是由于原料气和氢气进气量过大和去火炬放空量较小造成系统压力过大而超过5.0MP。解决方法FRCA4001和FRCA4002调节到较小值并使其比为1，然后注意系统压力适当调节FRCA4001和FRCA4002的开度使系统压力接近5.0MP时关闭FRCA4001和FRCA4002。3）调至正常过程中，反应器和汽包的温度、PRCA4004的压力、储液罐的液位高度、反应器入口处的氢气和一氧化碳的比值等参数很难同时维持在规定范围内。解决方法：在慢慢调节FRCA4001和FRCA4002开度的同时也应适当的调节FRCA4005、LICA4003、LICA4001、PRCA4004等开度是各参数的变化都不应特别剧烈并尽量维持在规定范围内。2、实验心得体会1）、我们在操作仿真软件的内操同学和在装置现场进行操作的外操同学的配合下，通过模拟化工生产过程中开车、运行、停车以及事故处理等操作过程，建立化工流程级概念，进一步认识化工生产各个设备操作的相互联系和影响，理解化工生产的整体性。2）、通过对整个生产系统的控制，深入了解煤气化制甲醇过程的工艺和控制系统的动态特性，并学会了积极思考问题的习惯，提高了对复杂化工工程动态运行的分析和协调控制能力。3）锻炼了动手能力，培养了团队合作意识，提高了工程素养和创新能力等。4）培养出了对此类实验的学习兴趣，提高了学习专业基础知识的渴望。