專(zhuān)利名稱：苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工領(lǐng)域的仿真教學(xué)工廠，具體講是涉及一種苯加氫制環(huán)己烷的 仿真教學(xué)工廠，屬于教育、化工工藝及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，用于進(jìn)行各類(lèi)院?；ゎ?lèi)及其相關(guān)專(zhuān) 業(yè)的理實(shí)一體化教學(xué)及專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)，及化工類(lèi)技師及高級(jí)技師的培訓(xùn)。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)高職教育的化工工藝專(zhuān)業(yè)職業(yè)化人才培養(yǎng)目標(biāo)，“教一學(xué)一做一體化”教 學(xué)模式成為當(dāng)今高等職業(yè)教育的必然要求，其最有效的途徑是將典型的化工生產(chǎn)裝置“移 植”到教學(xué)實(shí)踐中來(lái)。
由于化工原料和產(chǎn)品多屬有毒、有害的物質(zhì)，生產(chǎn)又通常在高溫、高壓下進(jìn)行，在 教學(xué)實(shí)訓(xùn)室難以保證安全和環(huán)保問(wèn)題。因此，生產(chǎn)裝置很難被移植到教學(xué)實(shí)訓(xùn)室。在教學(xué)中 只能以工藝流程圖的形式展示或仿真訓(xùn)練，學(xué)生只是看到設(shè)備大致外形和主要物料走向， 不能看到生產(chǎn)裝置的全貌和生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，即使去企業(yè)實(shí)訓(xùn)，也只能看，不能操作，學(xué)生很難 理解從原料到產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，影響了學(xué)生對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的認(rèn)識(shí)、感知和生產(chǎn)操 作技能的培養(yǎng)，化工工藝類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的知識(shí)、技能和素質(zhì)難以與企業(yè)實(shí)現(xiàn)“零距離”對(duì)接， 不能滿足企業(yè)的要求。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有教學(xué)方法的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)踐性、操作性強(qiáng)，可 完好實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐一體化教學(xué)目的的苯加氫環(huán)己烷仿真教學(xué)工廠。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于包括化工裝置建設(shè)區(qū)、室內(nèi)操作區(qū) 和教學(xué)討論區(qū)，其中，化工裝置建設(shè)區(qū)內(nèi)設(shè)置有小型化工裝置、裝置框架和化工儀表，裝置 框架為安裝支撐架，小型化工裝置設(shè)置在裝置框架上，化工儀表與小型化工裝置中的各個(gè) 儀器相連接；室內(nèi)操作區(qū)內(nèi)設(shè)置有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)與上述的小型化工裝置通過(guò)信號(hào)電 纜聯(lián)通；教學(xué)討論區(qū)設(shè)置有計(jì)算機(jī)及多媒體教學(xué)設(shè)施，計(jì)算機(jī)和多媒體教學(xué)設(shè)施與室內(nèi)操 作區(qū)內(nèi)的控制系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)電纜相連。
前述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的化工設(shè)備包括苯蒸發(fā) 設(shè)備、加氫反應(yīng)設(shè)備、脫硫反應(yīng)設(shè)備、冷凝設(shè)備、分離設(shè)備、吸附設(shè)備及廢熱回收設(shè)備，其中， 苯蒸發(fā)設(shè)備、加氫反應(yīng)設(shè)備、脫硫反應(yīng)設(shè)備、冷凝設(shè)備、分離設(shè)備、吸附設(shè)備依次順序連接。
前述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的加氫反應(yīng)設(shè)備包括加 氫反應(yīng)器、廢熱鍋爐和原料的流量控制裝置，其中，加氫反應(yīng)器為2個(gè)，分別為前加氫反應(yīng) 釜、后加氫反應(yīng)器，在2個(gè)加氫反應(yīng)器中間連接一脫硫反應(yīng)器，進(jìn)行順序連接。
前述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的前加氫反應(yīng)器為等溫 列管式加氫反應(yīng)器，后加氫反應(yīng)器為絕熱式加氫反應(yīng)器。
前述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的化工儀表包括流量計(jì)、液位計(jì)和檢測(cè)儀表，所述的流量計(jì)為孔板流量計(jì)，所述的液位計(jì)為光柱式液位計(jì)，所述 的檢測(cè)儀表為仿真或真實(shí)儀表。前述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括下位儀 表、中間PLC和上位機(jī)，其中下位儀表和上位機(jī)分別與中間PLC連通，而中間PLC又與化工 裝置建設(shè)區(qū)內(nèi) 的化工儀表連通。前述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的裝置框架設(shè)置為上、 中、下三層，采用不銹鋼結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工廠的設(shè)備的實(shí)際設(shè)計(jì)情況基本保持 一致，在利用本發(fā)明進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中，能夠讓學(xué)員切實(shí)了解到真實(shí)化工生產(chǎn)裝置的構(gòu)成 及大致概況，提高了學(xué)員對(duì)各類(lèi)化工設(shè)備的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)員的實(shí)際操作水平，培養(yǎng)了學(xué)員 的協(xié)作能力及團(tuán)隊(duì)意識(shí)，此外，本發(fā)明設(shè)置的控制系統(tǒng)可使學(xué)員了解真實(shí)用DCS控制的化 工生產(chǎn)裝置的構(gòu)成及大致概況，并能夠接受化工生產(chǎn)DCS操作訓(xùn)練，利用軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境 同時(shí)還可能培養(yǎng)和提高分析和解決問(wèn)題的能力。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的工藝流程簡(jiǎn)圖。圖中主要附圖標(biāo)記含義為
101為化工裝置建設(shè)區(qū)，102為室內(nèi)操作區(qū)，103為教學(xué)討論區(qū)，1為苯蒸發(fā)器，2為前加 氫反應(yīng)器，3為脫硫反應(yīng)器，4為后加氫反應(yīng)器，5為苯預(yù)熱器，6為成品冷凝器，7為氫氣循環(huán) 壓縮機(jī)，8為環(huán)己烷冷卻器，9為氨冷卻器，10為環(huán)己烷氣液分離器，11為油水分離器，12為 環(huán)己烷緩沖罐，13為吸附系統(tǒng)，14為熱油膨脹槽，15為廢熱鍋爐，16為鍋爐排水冷卻器。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的工藝流程簡(jiǎn)圖。如圖1至圖2所示，本發(fā)明的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，包括化工裝置建設(shè) 區(qū)101、室內(nèi)操作區(qū)102和教學(xué)討論區(qū)103，其中，化工裝置建設(shè)區(qū)101內(nèi)設(shè)置有小型化工裝 置、裝置框架和化工儀表(圖中未示出)，裝置框架為安裝支撐架，小型化工裝置設(shè)置在裝置 框架上，化工儀表與小型化工裝置中的各個(gè)儀器相連接，室內(nèi)操作區(qū)102內(nèi)設(shè)置有控制系 統(tǒng)，控制系統(tǒng)與上述的小型化工裝置通過(guò)信號(hào)電纜聯(lián)通，而教學(xué)討論區(qū)103設(shè)置有多臺(tái)計(jì) 算機(jī)及多媒體教學(xué)設(shè)施，如果計(jì)算機(jī)為30臺(tái)，即具有30個(gè)座位(操作站)。計(jì)算機(jī)和多媒體 教學(xué)設(shè)施與室內(nèi)操作區(qū)102內(nèi)的控制系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)電纜相連?？刂葡到y(tǒng)給計(jì)算機(jī)和多媒體 教學(xué)設(shè)施傳輸信號(hào)。實(shí)施例
如圖2所示，本實(shí)施例以建設(shè)場(chǎng)地凈高度為3. 8米時(shí)建設(shè)苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué) 工廠為例(但并不限定于此尺寸)，其具體工藝流程如下
化工裝置建設(shè)區(qū)101內(nèi)的小型化工裝置包括苯蒸發(fā)設(shè)備、加氫反應(yīng)設(shè)備、脫硫反應(yīng)設(shè) 備、冷凝設(shè)備、分離設(shè)備、吸附設(shè)備及廢熱回收設(shè)備，其中，苯蒸發(fā)設(shè)備、加氫反應(yīng)設(shè)備、脫硫反應(yīng)設(shè)備、冷凝設(shè)備、分離設(shè)備、吸附設(shè)備依次順序連接。苯蒸發(fā)設(shè)備包括苯蒸發(fā)器1和苯 預(yù)熱器5，加氫反應(yīng)設(shè)備包括前加氫反應(yīng)器2、后加氫反應(yīng)器4、廢熱鍋爐15和原料的流量控 制裝置，脫硫反應(yīng)設(shè)備為脫硫反應(yīng)器3，脫硫反應(yīng)器3安裝在前加氫反應(yīng)器2和后加氫反應(yīng) 器4之間，順序連接。前加氫反應(yīng)器2可以采用等溫列管式反應(yīng)器或其它，后加氫反應(yīng)器4 可以采用絕熱式反應(yīng)器或其它。廢熱回收設(shè)備主要用于在反應(yīng)前為原料和反應(yīng)器預(yù)熱升溫 提供熱量，反應(yīng)后為反應(yīng)器保持恒定的反應(yīng)溫度而移出熱量。在實(shí)訓(xùn)中，裝置并不進(jìn)真實(shí)的 物料，操作控制系統(tǒng)采用仿真DCS操作?；x表可以包括流 量計(jì)、液位計(jì)和檢測(cè)儀表等，流量計(jì)采用孔板流量計(jì)，液位計(jì) 采用光柱式液位計(jì)，檢測(cè)儀表采用仿真或真實(shí)儀表。實(shí)訓(xùn)時(shí)，合格的苯經(jīng)苯預(yù)熱器5送至苯蒸發(fā)器1，苯蒸發(fā)所需要的熱量由苯預(yù)熱器 5的循環(huán)熱油提供。新鮮氫、循環(huán)氫和來(lái)自脫氫工序的氫氣共3股氫氣的混合物作為苯蒸發(fā) 器1的氫氣進(jìn)料，苯蒸發(fā)器1頂部苯、氫混合氣進(jìn)入前加氫反應(yīng)器2，經(jīng)脫硫反應(yīng)器3脫除生 成的硫化氫，未反應(yīng)的苯在裝有鉬催化劑的絕熱式后加氫反應(yīng)器4內(nèi)進(jìn)一步反應(yīng)完全，生 成環(huán)己烷。前加氫反應(yīng)器2中的反應(yīng)熱由循環(huán)熱油移走，后加氫反應(yīng)器4出來(lái)的混合氣體 先后經(jīng)苯預(yù)熱器5、苯進(jìn)料換熱器和成品冷凝器6冷凝冷卻，在環(huán)己烷氣液分離器10中進(jìn)行 氣液分離，得到產(chǎn)品環(huán)己烷。絕大部分氣相經(jīng)氫氣循環(huán)壓縮機(jī)7壓縮送去苯蒸發(fā)器1作為 氫氣進(jìn)料，少部分氣體經(jīng)深冷器深冷后，經(jīng)吸附排空。在具體的實(shí)施過(guò)程中，可根據(jù)所選實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的實(shí)際情況，確定各設(shè)備大小，并進(jìn)行 裝置框架及設(shè)備布置等施工圖設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中一方面要考慮裝置的原貌，同時(shí)也要充 分考慮教學(xué)功能，留有足夠的教學(xué)空間。為節(jié)省空間，可以將裝置框架設(shè)計(jì)成上、中、下三 層，下層高度1. 5米，二層高度為0. 8米，三層高度1. 5米，或其它的尺寸。裝置框架可以 采用不銹鋼結(jié)構(gòu)，裝置框架立柱、主梁、次梁采用焊接連接，另外，小型化工裝置的主要設(shè) 備——反應(yīng)器可以均采用不銹鋼材質(zhì)，其他采用碳鋼，小型化工裝置與裝置框架可以通過(guò) 支耳或支腿采用焊接或螺栓連接。連接方式并不限定于上述的方式，當(dāng)然也可以采用其他 的連接方式。根據(jù)工藝流程圖將各化工裝置之間用工藝管道連接成工藝流程，工藝管道與小型 化工裝置間采用法蘭連接，管路中的管件如彎頭、三通等采用焊接連接，管路中的閥門(mén)根據(jù) 所選用的閥門(mén)種類(lèi)分別采用焊接或螺紋連接，管路中的化工儀表根據(jù)所選用不同種類(lèi)的儀 表分別采用焊接或螺紋連接。連接方式并不限定于上述的方式，當(dāng)然也可以采用其他的連 接方式。施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按化工裝置的各種施工規(guī)范進(jìn)行，確保裝置與真實(shí)化工生產(chǎn)裝 置無(wú)異。本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)電纜與現(xiàn)場(chǎng)儀表相連，控制系統(tǒng)包括下位儀表、 中間PLC和上位機(jī)，其中下位儀表和上位機(jī)分別與中間PLC連通，而中間PLC又與化工裝置 建設(shè)區(qū)101內(nèi)的化工儀表連通?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)中間PLC、經(jīng)過(guò)以態(tài)網(wǎng)傳到 上位機(jī)軟件，上位機(jī)軟件送出的信號(hào)經(jīng)過(guò)以態(tài)網(wǎng)通過(guò)中間PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)化工儀表實(shí)施控制， 并在控制系統(tǒng)的下位儀表上進(jìn)行顯示。施工完成后進(jìn)行系統(tǒng)連調(diào)，此外，在進(jìn)行DCS操作 時(shí)，與真實(shí)的生產(chǎn)裝置一樣，由幾臺(tái)教學(xué)討論區(qū)103內(nèi)的操作站共同完成裝置的開(kāi)停車(chē)等 操作，同時(shí)教學(xué)討論區(qū)103內(nèi)的工程師站(相當(dāng)于教師站)可以對(duì)其開(kāi)停車(chē)等操作進(jìn)行考 核，各操作站也可以脫離裝置獨(dú)立進(jìn)行操作，工程師站可以對(duì)各操作站進(jìn)行單獨(dú)考核。上述操作都通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明控制系統(tǒng)采用仿真DCS操作，將實(shí)際生產(chǎn)裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)狀態(tài)通過(guò) 計(jì)算機(jī)模擬組態(tài)實(shí)現(xiàn)DCS操作?？晒┗ゎ?lèi)各專(zhuān)業(yè)進(jìn)行相關(guān)課程的教學(xué)及專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)，化工 裝置與控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與真實(shí)化工生產(chǎn)一樣的操作，但由于裝置并不投原料，可以反復(fù) 進(jìn)行操作訓(xùn)練，運(yùn)行成本較低。教學(xué)討論區(qū)103內(nèi)的多媒體教學(xué)設(shè)施又能滿足理論教學(xué)功 能，因此在本發(fā)明內(nèi)可以邊學(xué)邊做，實(shí)現(xiàn)做中學(xué)、學(xué)中做，真正的實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)。
本發(fā)明在進(jìn)行生產(chǎn)操作過(guò)程中，還可以故意設(shè)置一些故障地方，其目的是培養(yǎng)學(xué) 員(學(xué)生或企業(yè)職工)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和處理問(wèn)題的能力，以及進(jìn)行技改技措能力，特 別適合于技師及高級(jí)技師的培訓(xùn)。
利用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)化工裝置工藝流程圖的繪制、各類(lèi)化工設(shè)備的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、各類(lèi) 化工儀表的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、DCS操作訓(xùn)練、根據(jù)所給裝置開(kāi)停車(chē)步驟分組進(jìn)行化工裝置開(kāi)停車(chē)訓(xùn) 練并同時(shí)培養(yǎng)學(xué)員的協(xié)作能力及團(tuán)隊(duì)意識(shí)、還可以讓學(xué)員根據(jù)裝置開(kāi)停車(chē)情況找出裝置不 足之處，并提出改進(jìn)措施等。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)裝置故障的設(shè)置和處理等操作，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)崗 位分工，內(nèi)外操操作，并且比真實(shí)生產(chǎn)裝置更加靈活，可整套裝置實(shí)訓(xùn)操作，也可取任一崗 位進(jìn)行獨(dú)立實(shí)訓(xùn)操作，可一臺(tái)計(jì)算機(jī)操作，也可多臺(tái)計(jì)算機(jī)聯(lián)合操作。靈活性非常強(qiáng)。
以上已以較佳實(shí)施例公開(kāi)了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換 或者等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于包括化工裝置建設(shè)區(qū)、室內(nèi)操作區(qū)和 教學(xué)討論區(qū)，其中，化工裝置建設(shè)區(qū)內(nèi)設(shè)置有小型化工裝置、裝置框架和化工儀表，裝置框 架為安裝支撐架，小型化工裝置設(shè)置在裝置框架上，化工儀表與小型化工裝置中的各個(gè)儀 器相連接；室內(nèi)操作區(qū)內(nèi)設(shè)置有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)與上述的小型化工裝置通過(guò)信號(hào)電纜 聯(lián)通；教學(xué)討論區(qū)設(shè)置有計(jì)算機(jī)及多媒體教學(xué)設(shè)施，計(jì)算機(jī)和多媒體教學(xué)設(shè)施與室內(nèi)操作 區(qū)內(nèi)的控制系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)電纜相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的化工設(shè) 備包括苯蒸發(fā)設(shè)備、加氫反應(yīng)設(shè)備、脫硫反應(yīng)設(shè)備、冷凝設(shè)備、分離設(shè)備、吸附設(shè)備及廢熱回 收設(shè)備，其中，苯蒸發(fā)設(shè)備、加氫反應(yīng)設(shè)備、脫硫反應(yīng)設(shè)備、冷凝設(shè)備、分離設(shè)備、吸附設(shè)備依 次順序連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的加氫 反應(yīng)設(shè)備包括加氫反應(yīng)器、廢熱鍋爐和原料的流量控制裝置，其中，加氫反應(yīng)器為2個(gè)，分 別為前加氫反應(yīng)釜、后加氫反應(yīng)器，在2個(gè)加氫反應(yīng)器中間連接一脫硫反應(yīng)器，進(jìn)行順序連 接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的前加氫 反應(yīng)器為等溫列管式加氫反應(yīng)器，后加氫反應(yīng)器為絕熱式加氫反應(yīng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的化工儀 表包括流量計(jì)、液位計(jì)和檢測(cè)儀表，所述的流量計(jì)為孔板流量計(jì)，所述的液位計(jì)為光柱式液 位計(jì)，所述的檢測(cè)儀表為仿真或真實(shí)儀表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的控制系 統(tǒng)包括下位儀表、中間PLC和上位機(jī)，其中下位儀表和上位機(jī)分別與中間PLC連通，而中間 PLC又與化工裝置建設(shè)區(qū)內(nèi)的化工儀表連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，其特征在于所述的裝置框 架設(shè)置為上、中、下三層，采用不銹鋼結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種苯加氫制環(huán)己烷的仿真教學(xué)工廠，包括化工裝置建設(shè)區(qū)、室內(nèi)操作區(qū)和教學(xué)討論區(qū)，化工裝置建設(shè)區(qū)內(nèi)設(shè)置有小型化工裝置、裝置框架等；室內(nèi)操作區(qū)內(nèi)設(shè)置控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)與小型化工裝置通過(guò)信號(hào)電纜聯(lián)通；教學(xué)討論區(qū)設(shè)置有與室內(nèi)操作區(qū)內(nèi)的控制系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)電纜相連的計(jì)算機(jī)及多媒體教學(xué)設(shè)施。本發(fā)明與工廠實(shí)際情況基本一致，可切實(shí)了解到真實(shí)化工生產(chǎn)裝置的構(gòu)成及概況，提高對(duì)化工設(shè)備的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)實(shí)際操作水平，培養(yǎng)協(xié)作能力及團(tuán)隊(duì)意識(shí)?？墒箤W(xué)員了解真實(shí)用DCS控制的化工生產(chǎn)裝置的構(gòu)成及大致概況，并能夠接受化工生產(chǎn)DCS操作訓(xùn)練，還可以培養(yǎng)和提高分析和解決問(wèn)題的能力。
文檔編號(hào)C07C5/10GK102031883SQ20111000333
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者周蓮鳳, 許寧, 陳學(xué)梅 申請(qǐng)人:南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院