煤制甲醇冷态开车实训实验报告.doc

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（H 2、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、CO 2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2由弛放气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 VD40047） 、内操同学开启 PRCA40048） 、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 投用换热器 E-402 2） 、外操同学开启 V4011 投用换热器 E-403 使 TR4004 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 完成油系统操作4） 、内操同学开启 FIC4101 当 PI4102 大于压力 PI4001 且压缩机运转正常 关闭5） 、外操同学开启压缩机 C401 前阀 VD4011 6） 、内操同学按 RESET4011 按钮 使 SP4011 复位7） 、外操同学开启透平 T401 前阀 VD40138） 、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 由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 2.0MPa5） 、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，最终加量至正常 （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  设为 4.90MPa5） 、外操同学开启粗甲醇采出现场前阀 VD40056） 、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AUTO16） 、调至正常后，内操同学在微机操作总图上将“I4002"打向AUTO17)、交卷，过大约五分钟后再关闭系统4四、实验分析与讨论1、冷态开车的难点及解决方法 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 投放原料气时先将 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 FRCA40023）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。