化工基本单元虚拟仿真项目
编辑发布: 系统管理员 作者: 发布时间: 2016-06-03

    开设化工基本单元操作实训实验项目,教学目的是利用虚拟仿真软件将复杂的化学工业中的典型单元操作,如萃取塔单元、固定床单元、管式加热炉单元、罐区单元、锅炉单元、间歇反应釜单元、精馏塔单元、离心泵单元、列管换热器单元、流化床单元、吸收解吸单元、压缩机单元、液位控制单元、真空系统操作单元、二氧化碳压缩机仿真单元更加简单化和直观化,便于学生学习和掌握典型的工艺流程

序号

实验项目

学时

工艺说明

1

萃取塔单元

4

 本装置是通过萃取剂(水)来萃取丙烯酸丁酯生产过程中的催化剂(对甲苯磺酸)。具体工艺如下:将自来水(FCW)通过阀V4001或者通过泵P425及阀V4002送进催化剂萃取塔C-421,当液位调节器LIC400950%时,关闭阀V4001或者泵P425及阀V4002;开启泵P413将含有产品和催化剂的R-412B的流出物在被E-415冷却后进入催化剂萃取塔C-421的塔底;开启泵P412A,将来自D-411作为溶剂的水从顶部加入。泵P413的流量由FIC-4020控制在21126.6kg/hP412的流量由FIC4021控制在2112.7kg/h;萃取后的丙烯酸丁酯主物流从塔顶排出,进入塔C-422;塔底排出的水相中含有大部分的催化剂及未反应的丙烯酸,一路返回反应器R-411A循环使用,一路去重组分分解器R-460作为分解用的催化剂 

2

固定床单元

4

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。主反应为:nC2H22nH2®C2H6n,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℃时有副反应为:2nC2H4®C4H8n,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。

3

管式加热炉单元

4

本单元选择的是石油化工生产中最常用的管式加热炉。管式加热炉是一种直接受热式加热设备,主要用于加热液体或气体化工原料,所用燃料通常有燃料油和燃料气。管式加热炉的传热方式以辐射传热为主,管式加热炉通常由以下几部分构成:辐射室:通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。这部分直接受火焰冲刷,温度很高(600-1600℃),是热交换的主要场所(约占热负荷的70-80%)。对流室:靠辐射室出来的烟气进行以对流传热为主的换热部分。燃烧器:是使燃料雾化并混合空气,使之燃烧的产热设备,燃烧器可分为燃料油燃烧器,燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器。通风系统:将燃烧用空气引入燃烧器,并将烟气引出炉子,可分为自然通风方式和强制通风方式。

4

罐区单元

4

本工艺为单独培训罐区操作而设计,其工艺流程(参考流程仿真界面)如下: 

5

锅炉单元

4

 基于燃料(燃料油、燃料气)与空气按一定比例混合即发生燃烧而产生高温火焰并放出大量热量的原理,所谓锅炉主要是通过燃烧后辐射段的火焰和高温烟气对水冷壁的锅炉给水进行加热,使锅炉给水变成饱和水而进入汽包进行气水分离,而辐射室出来进入对流段的烟气仍具有很高的温度,再通过对流室对来自于汽包的饱和蒸汽进行加热即产生过热蒸汽。 

6

间歇反应釜单元

4

 来自备料工序的CS2C6H4CLNO2Na2Sn分别注入计量罐及沉淀罐中,经计量沉淀后利用位差及离心泵压入反应釜中,釜温由夹套中的蒸汽、冷却水及蛇管中的冷却水控制,设有分程控制TIC101(只控制冷却水),通过控制反应釜温来控制反应速度及副反应速度,来获得较高的收率及确保反应过程安全。在本工艺流程中,主反应的活化能要比副反应的活化能要高,因此升温后更利于反应收率。在90℃的时候,主反应和副反应的速度比较接近,因此,要尽量延长反应温度在90℃以上时的时间,以获得更多的主反应产物。  

7

精馏塔单元

4

本流程是利用精馏方法,在脱丁烷塔中将丁烷从脱丙烷塔釜混合物中分离出来。精馏是将液体混合物部分气化,利用其中各组分相对挥发度的不同,通过液相和气相间的质量传递来实现对混合物分离。本装置中将脱丙烷塔釜混合物部分气化,由于丁烷的沸点较低,即其挥发度较高,故丁烷易于从液相中气化出来,再将气化的蒸汽冷凝,可得到丁烷组成高于原料的混合物,经过多次气化冷凝,即可达到分离混合物中丁烷的目的。

 

8

离心泵单元

4

 离心泵是化工生产过程中输送液体的常用设备之一,其工作原理是靠离心泵内外压差不断的吸入液体,靠叶轮的高速旋转使液体获得动能,靠扩压管或导叶将动能转化为压力,从而达到输送液体的目的。

9

列管换热器单元

4

 换热器是进行热交换操作的通用工艺设备,广泛应用于化工、石油、石油化工、动力、冶金等工业部门,特别是在石油炼制和化学加工装置中,占有重要地位。换热器的操作技术培训在整个操作培训中尤为重要。

 

10

流化床单元

4

该流化床反应器取材于HIMONT工艺本体聚合装置,用于生产高抗冲击共聚物。具有剩余活性的干均聚物(聚丙烯),在压差作用下自闪蒸罐D-301流到该气相共聚反应器R-401。在气体分析仪的控制下,氢气被加到乙烯进料管道中,以改进聚合物的本征粘度,满足加工需要。

11

吸收解吸单元

4

吸收解吸是石油化工生产过程中较常用的重要单元操作过程。吸收过程是利用气体混合物中各个组分在液体(吸收剂)中的溶解度不同,来分离气体混合物。被溶解的组分称为溶质或吸收质,含有溶质的气体称为富气,不被溶解的气体称为贫气或惰性气体。 

12

压缩机单元

4

透平压缩机是进行气体压缩的常用设备。它以汽轮机(蒸汽透平)为动力,蒸汽在汽轮机内膨胀做功驱动压缩机主轴,主轴带动叶轮高速旋转。被压缩气体从轴向进入压缩机叶轮在高速转动的叶轮作用下随叶轮高速旋转并沿半径方向甩出叶轮,叶轮在汽轮机的带动下高速旋转把所得到的机械能传递给被压缩气体。因此,气体在叶轮内的流动过程中,一方面受离心力作用增加了气体本身的压力,另一方面得到了委很大的动能。气体离开叶轮进入流通面积逐渐扩大的扩压器,气体流速急剧下降,动能转化为压力能(势能),使气体的压力进一步提高,使气体压缩。 

13

液位控制单元

4

本流程为液位控制系统,通过对三个罐的液位及压力的调节,使学员掌握简单回路及复杂回路的控制及相互关系。 

14

真空系统操作单元

4

水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极限真空为2000~4000Pa,串联大气喷射器可达270~670Pa。水环泵也可用作压缩机,称为水环式压缩机,是属于低压的压缩机,其压力范围为1~2×105Pa表压力。
水环泵最初用作自吸水泵,而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中,如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等,水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展,水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的,故可抽除易燃、易爆的气体,此外还可抽除含尘、含水的气体,因此,水环泵应用日益增多。  

15

二氧化碳压缩机仿真单元

4

 CO2压缩机单元是将合成氨装置的原料气CO2经本单元压缩做工后送往下一工段尿素合成工段,采用的是以汽轮机驱动的四级离心压缩机。其机组主要由压缩机主机、驱动机、润滑油系统、控制油系统和防喘振装置组成。