半实物仿真实习报告

目录

第1章工艺流程 (1)

1.1 总工艺流程 (1)

1.2 脱副重组分塔工艺流程详述 (1)

第2章DCS控制系统 (2)

2.1 DCS系统的原理 (3)

2.2 DCS系统的构成 (3)

2.3 DCS系统的特点 (4)

第3章 PID控制 (4)

3.1 T3012脱副重组分塔 (4)

3.2 实验对比 (6)

第1章工艺流程

1.1 总工艺流程

丙烯酸的生产：选用丙烯直接氧化法，分为一步法和二步法

二步法：CH2=CHCH3+O2→CH2=CHCHO+H2O

2CH2=CHCHO+O2→2CH2=CHCOOH 甲醇的生产：天然气氧化法、合成气合成法

丙烯酸甲酯的制备：乙炔法、丙烯腈水解法、烯酮法、乙烯氰醇法、丙烯直接氧化法、乙烯酮法、Reppe法、丙烷氧化法、甲酸甲酯法，选用丙烯直接氧化法，具体如下：

甲醇和丙烯酸混合进料，以硫磺酸离子（酸性强、催化效率高、副反应少）为催化剂，合成丙烯酸甲酯，反应为可逆反应，原料酸与醇的摩尔比为1:0.75，预热后进入固定床反应器（R301）进行酯化反应，生成丙烯酸甲酯，水和副产物重组分，进入酸分离塔（精馏塔），塔顶出来气相丙烯酸甲酯，甲醇，水（气相共沸），少量的丙烯酸和重组分，进入脱重组分塔，塔釜出来丙烯酸和重组分，进入脱副重组分塔（闪蒸塔/负压塔），配合薄膜蒸发器脱除重组分。脱重组分塔再次利用沸点不同，去除少量的丙烯酸和重组分，而后酯、醇、水一部分回流，一部分进入醇萃取塔，水-甲醇-甲酯为三元共沸系统，用水来做萃取剂，甲醇溶于水，从塔釜采出，丙烯酸甲酯，少量甲醇，少量水塔顶采出，进入脱轻组分塔（水和少量甲醇），塔顶蒸出少量丙烯酸甲酯，水，甲醇，冷却分层后水相用作萃取剂，丙烯酸甲酯回到塔顶，塔釜出丙烯酸甲酯（少量重组分，丙烯酸），进入精制塔，经精馏进一步提纯，塔底出少量丙烯酸，丙烯酸甲酯，进入脱副重组分塔继续分离，塔顶为精制丙烯酸甲酯。

工艺流程分为九部分：酯化反应器、酸分离塔装置、脱副重组分塔、薄膜蒸发器、脱重组分塔、萃取塔、甲醇回收塔、脱轻组分塔、酯精制塔，如图1-1，1.2 脱副重组分塔工艺流程详述

我们组负责脱副重组分塔部分，下面为此部分详细介绍：

丙烯酸和少量副产重组分从酸分离塔塔底排出，进入脱副重组分塔T3012，

脱副重组分塔是个闪蒸塔，目的是脱除循环液中的副产重组分。来自酸分离塔T3011的釜液（由泵3377）和来自精制塔T307的釜液（由泵337）从脱副重组分塔上部进料，含有丙烯酸、少量甲醇、少量丙烯酸甲酯的轻组分从塔顶蒸出。经塔顶泠凝器E3211冷凝进入脱副重组分塔顶受液槽V321；含有少量丙烯酸、二聚物、多聚物和阻聚剂的重组分进入薄膜蒸发器E3312进行高效蒸发，回收其中的丙烯酸，蒸发回到脱副重组分塔；脱副重组分塔塔顶受液槽V321的物料一部分作为反应器循环液去往反应预热器E311，一部分作为冷凝器的喷淋液，进入喷淋冷却器E3212。

图1-1 丙烯酸甲酯的生产过程

第2章DCS控制系统

DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物，是目前最先进、最合理的过程控制系统，可以适应各种过程控制的要求。

2.1 DCS系统的原理

DCS是集成了PLC的纵向分层和横向分散的大型综合控制系统。它以多层计算机网络为依托，将分布在全厂范围内的各种控制设备和数据处理设备连接在一起，实现各部分信息的共享的协调工作，共同完成控制，管理及决策功能。

2.2 DCS系统的构成

DCS系统硬件由现场控制站、过程控制站、过程管理站三部分组成。

现场控制站的主要功能是采集过程中的数据，并进行数据转换与处理；各类传感器对生产过程中的温度、压力、流量液位等参数进行监测，并通过无线发射器反馈给控制级。

过程控制站是DCS系统的核心。系统的CPU，网络，各种模块，将现场级传送过来的数据进行解析，并通过系统内部的相应程序给出相应的控制方式。

过程管理站包括操作员站（OS）、工程师站（ES），服务器等等。操作员站(OPS)是用于显示生产总貌和系统主要参数、每个回路的详细控制情况、当前和历史数据、曲线等；同时通过键盘发出操作指令，调整参数，控制外部设备。工程师站(EWS)的最主要功能是对DCS进行离线的配置(硬件）和组态工作（软件）。工程师站对DCS本身的运行状态进行监视，包括各个现场I/O控制站的运行状

态、各操作员站的运行情况、网络通信情况等等。

图2-1 DCS系统

2.3 DCS系统的特点

DCS控制系统主要特征是它的集中管理和分散控制。它的过程控制点分散，系统具有很高的可靠性。通过集中的操作和监控，DCS具有方便的操作和维护性能。

丙烯酸甲酯生产线过程控制站的硬件构成如下：

过程控制站主要由CPU模块（使用profibus 协议）（中央处理器，包括ps 电源模块，cpu模块和cp通讯模块，通讯模块上面有发出命令的txd和接受命令的rxd），输入输出模块（使用moto bus协议（包括AI/AO,DI/DO四个模块），空气保护开关，继电器（通过小直流回路控制大回路开关），安全栅（防止雷击对系统硬件造成损坏），PM125协议转换器（232转485），无线接收器（用于接收现场传感器发射的流量，温度，压力，等无线信号）数据采集模块（和泵连接，外界进来的数字信号通过采集器进入电脑）组成。

plc需要输入标准信号，（标准电压：0-5V，0-10V，±5V，±10V；标准电流：0-20mA，4-20mA）

第3章PID控制

3.1 T3012脱副重组分塔

我们所仿真的实验台为T3012，这是一套脱副重组分塔（闪蒸塔），负压操作，其作用是脱除循环液中副产重组分。来自酸分离塔的釜液（由泵3311泵入）与来自精制塔(T307)的釜液（由泵337泵入）一起从脱副重组分塔上部进料，含有丙烯酸、醇和丙烯酸甲酯的轻组分从塔顶蒸出，经塔顶冷凝器（E3211）冷凝后进入脱副重组分塔顶受液槽（V321），其中一部分物料作为反应器的回收丙烯酸的循环液返回到原料预热器（E311）