化工仿真教案要点.pdf
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1、教案用纸 教案用纸 项目四 固定床反应器和液位控制单元仿真操作 工作情境描述: 固定床反应器是化工生产中一种重要的反应设备,利用固定床的 仿真操作可使学生懂得固定床反应器的特点、分类,学会固定床反应 器的开车操作、停车操作并能够对常见故障进行分析和处理。本项目 所针对的工作内容主要是对固定床反应器单元的仿真操作,具体包 括:固定床反应器的特点、工艺流程、开车操作、停车操作、事故处 理等环节, 培养学生分析和解决固定床反应器操作过程中常见实际问 题的能力。 一、工艺流程说明 1.1工艺说明 本流程为利用催化加氢脱乙炔的工艺。乙炔是通过等温加氢反应 器除掉的,反应器温度由壳侧中冷剂温度控制。 主反
2、应为: nC2H22nH2(C2H6)n,该反应是放热反应。每克 乙炔反应后放出热量约为34000千卡。温度超过66时有副反应。 副反应为: 2nC2H4(C4H8)n,该反应也是放热反应。 冷却介质为液态丁烷,通过丁烷蒸发带走反应器中的热量,丁烷 蒸汽通过冷却水冷凝。 反应原料分两股,一股为约-15的以 C2为主的烃原料,进料量 由流量控制器 FIC1425 控制;另一股为H2 与 CH4 的混合气 ,温度约 10,进料量由流量控制器FIC1427 控制。FIC1425 与 FIC1427 为比 值控制,两股原料按一定比例在管线中混合后经原料气/反应气换热器 (EH-423)预热,再经原料预
3、热器 (EH-424)预热到 38,进入固定床反 应器(ER-424A/B) 。预热温度由温度控制器TIC1466 通过调节预热器 EH-424 加热蒸汽 (S3)的流量来控制。 ER-424A/B 中的反应原料在2.523MPa、44下反应生成 C2H6。 当温度过高时会发生C2H4聚合生成 C4H8的副反应。反应器中的热量 由反应器壳侧循环的加压C4冷剂蒸发带走。 C4蒸汽在水冷器 EH-429 中由冷却水冷凝,而C4冷剂的压力由压力控制器PIC-1426 通过调节 备注 教案用纸 C4蒸汽冷凝回流量来控制,从而保持C4冷剂的温度。固定床反应器 DCS 图如图 6-1 所示,固定床反应器现
4、场图如图6-2 所示。 图 6-1 固定床反应器DCS 图 图 6-2 固定床反应器现场图 了解流程 教案用纸 1.2 本单元复杂控制回路说明 FFI1427:为一比值调节器。根据FIC1425(以 C2为主的烃原料) 的流量,按一定的比例,相适应的调整FIC1427(H2)的流量。 比值调节: 工业上为了保持两种或两种以上物料的比例为一定值 的调节叫比值调节。对于比值调节系统,首先是要明确那种物料是主 物料,而另一种物料按主物料来配比。在本单元中,FIC1425(以 C2 为主的烃原料)为主物料,而FIC1427(H2)的量是随主物料(C2 为主的烃原料)的量的变化而改变。 三、固定床反应器
5、单元操作规程 3.1 开车操作规程 装置的开工状态为反应器和闪蒸罐都处于已进行过氮气冲压置 换后,保压在 0.03MPa状态。可以直接进行实气冲压置换。 3.1.1 EV-429闪蒸器充丁烷 (1)确认 EV-429 压力为 0.03 MPa。 (2)打开 EV-429 回流阀 PV1426 的前后阀 VV1429、VV1430。 (3)调节 PV1426(PIC1426)阀开度为 50%。 (4)EH-429 通冷却水,打开 KXV1430 。 (5)打开 EV-429 的丁烷进料阀门 KXV1420 ,开度 50。 (6)当 EV-429 液位到达 50时,关进料阀 KXV1420 。 3
6、.1.2 ER-424A 反应器充丁烷 (1)确认事项 反应器 0.03 MPa保压。 EV-429 液位到达 50。 (2)充丁烷 打开丁烷冷剂进ER-424A 壳层的阀门 KXV1422 、KXV1423 ,有 液体流过,充液结束;同时打开出ER-424A 壳层的阀门 KXV1425 、 KXV1427 。 教案用纸 3.1.3 ER-424A 启动 (1)启动前准备工作 ER-424A 壳层有液体流过。 打开 S3 蒸汽进料控制 TIC1466. 调节 PIC-1426 设定,压力控制设定在0.4MPa。 乙炔原料进料控制FIC1425 设手动,开度 0。 (2)ER-424A 充压、实
7、气置换 打 开 FIC1425 的 前 后 阀 VV1425 、 VV1426 和 KXV1411 、 KXV1412 。 打开阀 KXV1408 、KXV1418 。 微开 ER-424A 出料阀 kxv1413,丁烷进料控制FIC1425(手动), 慢慢增加进料,提高反应器压力,冲压至2.523MPa。 慢开ER-424A 出料阀kxv1413,冲压至压力平衡,进料阀应为 50,出料阀开度稍低于50%。 乙炔原料进料控制FIC1425 设自动,设定值 56186.8 KG/H。 (3)ER-424A 配氢,调整丁烷冷剂压力 稳定反应器入口温度在38.0,使 ER-424A 升温。 当反应器
8、温度接近38.0(超过 35.0),准备配氢。 打开 FV1427 的前后阀 VV1427、VV1428。 氢气进料控制 FIC1427 设自动 ,流量设定 80 KG/H。 观察反应器温度变化,当氢气量稳定后,FIC1427 设手动。 缓慢增加氢气量,注意观察反应器温度变化。 氢气流量控制阀开度每次增加不超过5。 氢气量最终加至200 KG/H 左右,此时 H2/C2=2.0,FIC1427 投串 级。 控制反应器温度44.0左右。 3.2 正常操作规程 3.2.1 正常工况下工艺参数 正常运行时,反应器温度44.0,压力控制在2.523MPa。 FIC1425 设自动,设定值56186.8
9、 KG/H,FIC1427 设串级。 PIC1426 压力控制在 0.4MPa,EV-429 温度控制在 38.0。 了 解 各 装 置 的 作 用 及 相 应 参 数 的 控 制 与调节 教案用纸 TIC1466 设自动,设定值 38.0。 ER-424A 出口氢气浓度低于50PPm,乙炔浓度低于 200PPm 。 3.2.2 ER-424A 与 ER-424B 间切换 关闭氢气进料。 ER-424A 温度下降低于 38.0后, 打开 C4 冷剂进 ER-424B 的阀 KXV1424 、KXV1426 ,关闭 C4 冷剂进 ER-424A 的阀 KXV1423 、 KXV1425 。 开
10、C2H2进 ER-424B 的阀 KXV1415 ,微开 KXV1416 。关 C2H2进 ER-424A 的阀 KXV1412 。 3.2.3 ER-424B的操作 ER-424B 的操作与 ER-424A 操作相同。 3.3 停车操作规程 3.3.1 正常停车 关闭氢气进料,关VV1427、VV1428,FIC1427 设自动,设定值 为 0。 关闭加热器 EH-424 蒸汽进料, TIC1466 设手动 ,开度 0.0%。 闪蒸器冷凝回流控制PIC1426 设手动,开度 100。 逐渐减少乙炔进料,开大EH-429 冷却水进料。 逐渐降低反应器温度、压力,至常温、常压。 逐渐降低闪蒸器温
11、度、压力,至常温、常压。 3.3.2 紧急停车 与停车操作规程相同。 也可按急停车按钮(在现场操作图上) 。 3.3.3 联锁说明 该单元有一联锁,联锁源。 (1)现场手动紧急停车 (紧急停车按钮 ) (2)反应器温度高报 (TI1467A/B66 ) 讲练结合 教案用纸 联锁动作: (1)关闭氢气进料, FIC1427 设手动。 (2)关闭加热器 EH-424 蒸汽进料, TIC1466 设手动。 (3)闪蒸器冷凝回流控制PIC1426设手动,开度 100。 (4)自动打开电磁阀XV1426 该联锁有一复位按钮。 注:在复位前,应首先确定反应器温度已降回正常,同时处于手 动状态的各控制点的设
12、定应设成最低值。 3.4 事故设置 3.4.1 氢气进料阀卡住 原因: FIC1427 卡在 20处 现象:氢气量无法自动调节 处理:降低 EH-429 冷却水的量 用旁路阀 KXV1404 手工调节氢气量 3.4.2 预热器 EH-424 阀卡住 原因: TIC1466 卡在 70处 现象:换热器出口温度超高 处理:增加 EH-429 冷却水的量 减少配氢量 3.4.3 闪蒸罐压力调节阀卡 原因: PIC1426 卡在 20处 现象:闪蒸罐压力,温度超高 处理:增加 EH-429 冷却水的量 用旁路阀 KXV1434 手工调节 3.4.4 反应器漏气 原因:反应器漏气, KXV1414 卡在
13、 50处 现象:反应器压力迅速降低 处理:停工 教案用纸 3.4.5EH-429 冷却水进口阀卡住 原因: KXV30 卡在 10处 现象:闪蒸罐压力,温度超高 处理:停工 3.4.6 反应器超温 原因: KXV22 卡在 0处 现象:反应器温度超高,会引发乙烯聚合的副反应 处理:增加 EH-429 冷却水的量 工作情境描述: 本工作情境为液位控制系统的DCS 仿真操作,通过对三个罐的 液位及压力的调节, 使学生掌握简单回路及复杂回路的控制及相互关 系。本过程包括:液位控制系统的冷态开车、正常停车及事故处理三 个部分,学习单回路控制系统、分程控制协调、比值控制系统、串级 控制系统的操作与控制。
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