丙烯酸甲酯仿真應(yīng)用技術(shù)研究

李雪真

沈陽市化工學(xué)校 （沈陽 110000）

1 項目研究意義

丙烯酸甲酯是重要的化工原料，主要用于化纖、粘合劑、涂料和油漆、塑料加工及涂飾劑和合成鞣劑生產(chǎn)。我單位購置了一套以丙烯酸和甲醇為原料生產(chǎn)丙烯酸甲酯的仿真模擬裝置，本裝置中有數(shù)十余臺套設(shè)備、幾十個主要操作條件及工藝控制指標(biāo)、百余個操作步驟，運(yùn)行起來困難重重，本課題就丙烯酸甲酯工藝過程與仿真技術(shù)如何進(jìn)行有機(jī)融合，如何安全運(yùn)行大型流程級的化工仿真操作系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究。

2 項目總體設(shè)計方案

2.1 目標(biāo)

能識讀與深入分析各單元的PDF圖與DCS圖；能描述生產(chǎn)過程，繪出各單元現(xiàn)場工藝流程草圖；能調(diào)控各單元工藝參數(shù)，運(yùn)行丙烯酸甲酯仿真裝置。

2.2 資源

丙烯酸甲酯仿真操作手冊、多媒體、丙烯酸甲酯仿真軟件、丙烯酸甲酯仿真裝置等。

2.3 設(shè)計內(nèi)容

丙烯酸甲酯生產(chǎn)主要是由酯化單元、回收單元、酯精制提純單元三部分組成。

酯化單元，原料丙烯酸與甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成丙烯酸甲酯粗酯液；回收單元，回收沒反應(yīng)的原料等；酯精制提純單元，生成的粗酯液提純精制得到丙烯酸甲酯。

本設(shè)計內(nèi)容以酯化單元為例，就復(fù)雜工藝如何展開仿真操作做了探究，詳見表1。

3 項目實施過程

首先識讀酯化單元的PDF及DCS圖，掌握參數(shù)控制要求，掌握現(xiàn)場流程；隨后再調(diào)節(jié)相關(guān)控制參數(shù)，結(jié)合仿真要求進(jìn)行操作。

3.1 識讀酯化單元R101的PDF圖

要求：了解酯化單元的主要設(shè)備及現(xiàn)場閥門的位置、類型、構(gòu)造、工作原理和維護(hù)方法等，

表1 酯化單元設(shè)計內(nèi)容

讀圖：如圖1為酯化單元R101的 PDF圖，即工藝流程圖，認(rèn)真觀察該圖，參照資料[1]，依次統(tǒng)計出酯化單元的主要設(shè)備、調(diào)節(jié)閥和其它閥門的種類、數(shù)量、名稱及作用，調(diào)節(jié)閥要統(tǒng)計出對應(yīng)的前閥、后閥及旁路閥。

繪圖：繪出酯化單元現(xiàn)場工藝流程草圖。

圖1 酯化單元R101的PDF圖

圖2 酯化單元R101的DCS圖

3.2 識讀酯化單元R101的DCS圖

要求：了解傳感器測量原理，學(xué)會顯示儀表及控制儀表的正常使用方法；能參照資料[1]，讀懂酯化單元的控制方案，了解相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)調(diào)節(jié)方法及控制指標(biāo)；能熟練地調(diào)用各個畫面，并能與現(xiàn)場閥門結(jié)合完成相關(guān)操作。

讀圖：如圖2酯化單元R101的DCS圖，認(rèn)真觀察該圖，識讀溫度和過濾壓差顯示儀表；操作壓差、溫度和流量調(diào)節(jié)器。這些顯示儀表和調(diào)節(jié)器，根據(jù)需要都有各自的位號，流量、液位、壓力和溫度的位號分別以F/L/P和T開頭。統(tǒng)計出酯化反應(yīng)器單元的顯示儀表及單元調(diào)節(jié)器的種類、數(shù)量和控制范圍。

操作：描述酯化單元的管道儀表流程；調(diào)整 FIC101和FIC104，改變丙烯酸和甲醇的流量，觀察R101酯化反應(yīng)單元顯示儀表及調(diào)節(jié)器的參數(shù)變化情況。

3.3 描述酯化單元工作過程

如圖1、2，新鮮丙烯酸和甲醇分別經(jīng)過FIC101 及FIC104 原料調(diào)節(jié)器與從醇回收塔 T140 塔頂回收的循環(huán)甲醇以及從丙烯酸分餾塔 T110 塔底回收的經(jīng)過循環(huán)過濾器FL101 及FIC109 原料調(diào)節(jié)器的部分沒反應(yīng)丙烯酸作為混合進(jìn)料，經(jīng)過反應(yīng)預(yù)熱器 E101預(yù)熱到指定溫度75℃后送至酯化反應(yīng)器 R101 進(jìn)行反應(yīng)。

3.4 查找酯化單元關(guān)鍵參數(shù)

酯化單元關(guān)鍵參數(shù)見表2[1]。

表2 R101酯化反應(yīng)器工藝參數(shù)

3.5 查找仿真操作的質(zhì)量步驟分和扣分項

以冷態(tài)開車為例，丙烯酸甲酯仿真操作中酯化單元R101的質(zhì)量步驟分及扣分項如表3。

表3 質(zhì)量步驟分及扣分項如

4 分析與討論

本項目抓住了大型復(fù)雜化工生產(chǎn)仿真操作的內(nèi)在運(yùn)行規(guī)律，可推廣到其它化工工藝生產(chǎn)過程；項目設(shè)計可操作性強(qiáng)，規(guī)律性強(qiáng)，除酯化單元外，回收單元、酯精制提純單元仿真操作可按照相同方法依次運(yùn)行。

5 結(jié)語

丙烯酸甲酯酯化單元的仿真操作設(shè)計，為運(yùn)行大型流程級化工生產(chǎn)裝置提供了范例。本設(shè)計科學(xué)地把工藝與仿真技術(shù)相結(jié)合，培養(yǎng)了員工化工仿真裝置的運(yùn)行技巧，提高了他們分析解決問題的能力及舉一反三的能力，為掌握丙烯酸甲酯仿真操作技術(shù)打下了堅實的基礎(chǔ)，為安全生產(chǎn)提供了有力保障。

參考資料

[1]睿智天成資料.丙烯酸甲酯工藝仿真培訓(xùn)系統(tǒng)操作手冊[Z].2013.

[2]陳本如.化工生產(chǎn)綜合實訓(xùn)[M]. 北京.化學(xué)工業(yè)出版社,2013.

[3]吳健.化工DCS技術(shù)與操作[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社,2012.