固定床反应器单元仿真培训系统
操作说明书
北京东方仿真软件技术有限公司
二〇〇六年十月
目 录
一、工艺流程说明 2
1、工艺说明 2
2、本单元复杂控制回路说明 2
3、设备一览 2
二、固定床反应器单元操作规程 3
1、开车操作规程 3
2、正常操作规程 4
3、停车操作规程 4
4、联锁说明 5
5、仪表及报警一览表 6
三、事故设置一览 7
四、仿真界面 8
附：思考题 10
一、工艺流程说明
1、工艺说明
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：nC2H2＋2nH2?（C2H6）n，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?（C4H8）n，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。
反应原料分两股,一股为约-15℃的以C2为主的烃原料,进料量由流量控制器FIC1425控制;另一股为H2与CH4的混合气,温度约10℃,进料量由流量控制器FIC1427控制。FIC1425与FIC1427为比值控制,两股原料按一定比例在管线中混合后经原料气/反应气换热器(EH-423)预热,再经原料预热器(EH-424)预热到38℃,进入固定床反应器(ER-424A/B)。预热温度由温度控制器TIC1466通过调节预热器EH-424加热蒸汽(S3)的流量来控制。
ER-424A/B中的反应原料在2.523MPa、44℃下反应生成C2H6。当温度过高时会发生C2H4聚合生成C4H8的副反应。反应器中的热量由反应器壳侧循环的加压C4冷剂蒸发带走。C4蒸汽在水冷器EH-429中由冷却水冷凝,而C4冷剂的压力由压力控制器PIC-1426通过调节C4蒸汽冷凝回流量来控制,从而保持C4冷剂的温度。
2、本单元复杂控制回路说明
FFI1427：为一比值调节器。根据FIC1425（以C2为主的烃原料）的流量，按一定的比例，相适应的调整FIC1427（H2）的流量。
比值调节：工业上为了保持两种或两种以上物料的比例为一定值的调节叫比值调节。对于比值调节系统，首先是要明确那种物料是主物料，而另一种物料按主物料来配比。在本单元中，FIC1425（以C2为主的烃原料）为主物料，而FIC1427（H2）的量是随主物料（C2为主的烃原料）的量的变化而改变。
3、设备一览
EH-423：原料气/反应气换热器
EH-424：原料气预热器
EH-429：C4蒸汽冷凝器
EV-429：C4闪蒸罐
ER424A/B：C2X加氢反应器
二、固定床反应器单元操作规程
1、开车操作规程
本操作规程仅供参考，详细操作以评分系统为准。
装置的开工状态为反应器和闪蒸罐都处于已进行过氮气
冲压置换后，保压在0.03MPa状态。可以直接进行实气冲压置换。
1.1、EV-429闪蒸器充丁烷
(1)确认EV-429压力为0.03 MPa。
(2)打开EV-429回流阀PV1426的前后阀VV1429、VV1430。
(3)调节PV1426(PIC1426)阀开度为50%。
(4)EH-429通冷却水，打开KXV1430，开度为50%。
(5)打开EV-429的丁烷进料阀门KXV1420，开度50%。
(6)当EV-429液位到达50%时，关进料阀KXV1420。
1.2、ER-424A反应器充丁烷
(1)确认事项
①反应器0.03 MPa保压。
②EV-429液位到达50％。
(2)充丁烷
打开丁烷冷剂进ER-424A壳层的阀门KXV1423，有液体流过，充液结束；同时打开出ER-424A壳层的阀门KXV1425。
1.3、ER-424A启动
(1)启动前准备工作
①ER-424A壳层有液体流过。
②打开S3蒸汽进料控制TIC1466.开度30%
③调节PIC-1426设定，压力控制设定在0.4MPa，投自动。
(2)ER-424A充压、实气置换
①打开FIC1425的前后阀VV1425、VV1426和KXV1412。
②打开阀KXV1418，开度为50%。
③微开ER-424A出料阀KXV1413，乙炔进料控制FIC1425(手动)，慢慢增加进料， 提高反应器压力，充压至2.523MPa。
④慢开ER-424A出料阀KXV1413至50%，充压至压力平衡。
⑤乙炔原料进料控制FIC1425设自动，设定值56186.8 KG/H。
(3)ER-424A配氢，调整丁烷冷剂压力
①稳定反应器入口温度在38.0℃，投自动.使ER-424A升温。
②当反应器温度接近38.0℃(超过32.0℃)，准备配氢。打开FV1427的前后阀VV1427、VV1428。
③氢气进料控制FIC1427设自动,流量设定80 KG/H。
④观察反应器温度变化，当氢气量稳定2分钟后,FIC1427设手动。
⑤缓慢增加氢气量，注意观察反应器温度变化。
⑥氢气流量控制阀开度每次增加不超过5％。
⑦氢气量最终加至200 KG/H左右，此时H2/C2=2.0，FIC1427投串级。
⑧控制反应器温度44.0℃左右。
2、正常操作规程
2.1、正常工况下工艺参数
(1)氢气流量FIC1427稳定在200KG/H左右。
(2)FIC1425设自动，设定值56186.8 KG/H，FIC1427设串级。
(3)PIC1426压力控制在0.4MPa
(4)反应器ER-424A压力PI1424A控制在2.523MPa
(5)TIC1466设自动，设定值38.0℃。
(6)反应器温度TI1467A：44.0℃
(7)EV429液位LI1426为50%。
(8)EV-429温度TI1426控制在38.0℃。
2.2、ER-424A与ER-424B间切换
(1)关闭氢气进料。
(2)ER-424A 温度下降低于38.0℃后，打开C4冷剂进ER-424B的阀KXV1424、KXV1426，关闭C4冷剂进ER-424A的阀KXV1423、KXV1425。
(3)开C2H2进ER-424B的阀KXV1415，微开KXV1416。关C2H2进ER-424A的阀KXV1412。2.3、ER-424B的操作
ER-424B的操作与ER-424A操作相同。
3、停车操作规程
本操作规程仅供参考，详细操作以评分系统为准。
3.1、正常停车
(1)关闭氢气进料，关VV14
27、VV1428，FIC1427设手动，设定值为0%。
(2)关闭加热器EH-424蒸汽进料,TIC1466设手动,开度0%。
(3)闪蒸器冷凝回流控制PIC1426设手动，开度100%。
(4)逐渐减少乙炔进料阀FV1425，开大EH-429冷却水进料阀KXV1430。
(5)逐渐降低反应器温度、压力，至常温、常压。
(6)逐渐降低闪蒸器温度、压力，至常温、常压。
3.2、紧急停车
(1)与停车操作规程相同。
(2)也可按急停车按钮（在现场操作图上）。
4、联锁说明
该单元有一联锁。
4.1、联锁源
(1)现场手动紧急停车(紧急停车按钮)。
(2)反应器温度高报(TI1467A/B>66℃)。
4.2、联锁动作
(1)关闭氢气进料，FIC1427设手动。
(2)关闭加热器EH-424蒸汽进料，TIC1466设手动。
(3)闪蒸器冷凝回流控制PIC1426设手动，开度100％。
(4)自动打开电磁阀XV1426。
该联锁有一复位按钮。
注:在复位前，应首先确定反应器温度已降回正常，同时处于手动状态的各控制点的设定应设成最低值。
5、仪表及报警一览表
位号 说明 类型 量程高限 量程低限 工程单位 报警上限 报警下限
PIC1426 EV429罐压力控制 PID 1.0 0.0 MPa 0.70 无
TIC1466 EH423出口温控 PID 80.0 0.0 ℃ 43.0 无
FIC1425 C2X流量控制 PID 700000.0 0.0 KG/H 无 无
FIC1427 H2流量控制 PID 300.0 0.0 KG/H 无 无
FT1425 C2X流量 PV 700000.0 0.0 KG/H 无 无
FT1427 H2流量 PV 300.0 0.0 KG/H 无 无
TC1466 EH423出口温度 PV 80.0 0.0 ℃ 43.0 无
TI1467A ER424A温度 PV 400.0 0.0 ℃ 48.0 无
TI1467B ER424B温度 PV 400.0 0.0 ℃ 48.0 无
PC1426 EV429压力 PV 1.0 0.0 MPa 0.70 无
LI1426 EV429液位 PV 100 0.0 % 80.0 20.0
AT1428 ER424A出口氢浓度 PV 200000.0 PPm 90.0 无 无
AT1429 ER424A出口乙炔浓度 PV 1000000.0 PPm 无 无 无
AT1430 ER424B出口氢浓度 PV 200000.0 PPm 90.0 无 无
AT1431 ER424B出口乙炔浓度 PV 1000000.0 PPm 无 无 无
三、事故设置一览
下列事故处理操作仅供参考，详细操作以评分系统为准。
1、氢气进料阀卡住
原因：FIC1427卡在20%处。
现象：氢气量无法自动调节。
处理：降低EH-429冷却水的量。
用旁路阀KXV1404手工调节氢气量。
2、预热器EH-424阀卡住
原因：TIC1466卡在70%处。
现象：换热器出口温度超高。
处理：增加EH-429冷却水的量。
减少配氢量。
3、闪蒸罐压力调节阀卡
原因：PIC1426卡在20%处。
现象：闪蒸罐压力，
温度超高。
处理：增加EH-429冷却水的量。
用旁路阀KXV1434手工调节。
4、反应器漏气
原因：反应器漏气，KXV1414卡在50%处。
现象：反应器压力迅速降低。
处理：停工。
5、EH-429冷却水停
原因：EH-429冷却水供应停止。
现象：闪蒸罐压力，温度超高。
处理：停工。
6、反应器超温
原因：闪蒸罐通向反应器的管路有堵塞。
现象：反应器温度超高，会引发乙烯聚合的副反应。
处理：增加EH-429冷却水的量。
四、仿真界面
固定床反应器DCS界面
固定床反应器现场界面
附：思考题
标准答案请自行查阅相关资料，本公司不予提供。
1、 结合本单元说明比例控制的工作原理。
2、 为什么是根据乙炔的进料量调节配氢气的量；而不是根据氢气的量调节乙炔的进料量？
3、 根据本单元实际情况，说明反应器冷却剂的自循环原理。
4、 观察在EH-429冷却器的冷却水中断后会造成的结果。
5、 结合本单元实际，理解“连锁”和“连锁复位”的概念。
固定床反应器单元仿真培训系统
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目 录
一、工艺流程说明 2
1、工艺说明 2
2、本单元复杂控制回路说明 2
3、设备一览 2
二、固定床反应器单元操作规程 3
1、开车操作规程 3
2、正常操作规程 4
3、停车操作规程 4
4、联锁说明 5
5、仪表及报警一览表 6
三、事故设置一览 7
四、仿真界面 8
附：思考题 10
一、工艺流程说明
1、工艺说明
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：nC2H2＋2nH2?（C2H6）n，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?（C4H8）n，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。
反应原料分两股,一股为约-15℃的以C2为主的烃原料,进料量由流量控制器FIC1425控制;另一股为H2与CH4的混合气,温度约10℃,进料量由流量控制器FIC1427控制。FIC1425与FIC1427为比值控制,两股原料按一定比例在管线中混合后经原料气/反应气换热器(EH-423)预热,再经原料预热器(EH-424)预热到38℃,进入固定床反应器(ER-424A/B)。预热温度由温度控制器TIC1466通过调节预热器EH-424加热蒸汽(S3)的流量来控制。
ER-424A/B中的反应原料在2.523MPa、44℃下反应生成C2H6。当温度过高时会发生C2H4聚合生成C4H8的副反应。反应器中的热量由反应器壳侧循环的加压C4冷剂蒸发带走。C4蒸汽在水冷器EH-429中由冷却水冷凝,而C4冷剂的压力由压力控制器PIC-1426通过调节C4蒸汽冷凝回流量来控制,从而保持C4冷剂的温度。
2、本单元复杂控制回路说明
FFI1427：为一比值调节器。根据FIC1425（以C2为主的烃原料）的流量，按一定的比例，相适应的调整FIC1427（H2）的流量。
比值调节：工业上为了保持两种或两种以上物料的比例为一定值的调节叫比值调节。对于比值调节系统，首先是要明确那种物料是主物料，而另一种物料按主物料来配比。在本单元中，FIC1425（以C2为主的烃原料）为主物料，而FIC1427（H2）的量是随主物料（C2为主的烃原料）的量的变化而改变。
3、设备一览
EH-423：原料气/反应气换热器
EH-424：原料气预热器
EH-429：C4蒸汽冷凝器
EV-429：C4闪蒸罐
ER424A/B：C2X加氢反应器
二、固定床反应器单元操作规程
1、开车操作规程
本操作规程仅供参考，详细操作以评分系统为准。
装置的开工状态为反应器和闪蒸罐都处于已进行过氮气
冲压置换后，保压在0.03MPa状态。可以直接进行实气冲压置换。
1.1、EV-429闪蒸器充丁烷
(1)确认EV-429压力为0.03 MPa。
(2)打开EV-429回流阀PV1426的前后阀VV1429、VV1430。
(3)调节PV1426(PIC1426)阀开度为50%。
(4)EH-429通冷却水，打开KXV1430，开度为50%。
(5)打开EV-429的丁烷进料阀门KXV1420，开度50%。
(6)当EV-429液位到达50%时，关进料阀KXV1420。
1.2、ER-424A反应器充丁烷
(1)确认事项
①反应器0.03 MPa保压。
②EV-429液位到达50％。
(2)充丁烷
打开丁烷冷剂进ER-424A壳层的阀门KXV1423，有液体流过，充液结束；同时打开出ER-424A壳层的阀门KXV1425。
1.3、ER-424A启动
(1)启动前准备工作
①ER-424A壳层有液体流过。
②打开S3蒸汽进料控制TIC1466.开度30%
③调节PIC-1426设定，压力控制设定在0.4MPa，投自动。
(2)ER-424A充压、实气置换
①打开FIC1425的前后阀VV1425、VV1426和KXV1412。
②打开阀KXV1418，开度为50%。
③微开ER-424A出料阀KXV1413，乙炔进料控制FIC1425(手动)，慢慢增加进料， 提高反应器压力，充压至2.523MPa。
④慢开ER-424A出料阀KXV1413至50%，充压至压力平衡。
⑤乙炔原料进料控制FIC1425设自动，设定值56186.8 KG/H。
(3)ER-424A配氢，调整丁烷冷剂压力
①稳定反应器入口温度在38.0℃，投自动.使ER-424A升温。
②当反应器温度接近38.0℃(超过32.0℃)，准备配氢。打开FV1427的前后阀VV1427、VV1428。
③氢气进料控制FIC1427设自动,流量设定80 KG/H。
④观察反应器温度变化，当氢气量稳定2分钟后,FIC1427设手动。
⑤缓慢增加氢气量，注意观察反应器温度变化。
⑥氢气流量控制阀开度每次增加不超过5％。
⑦氢气量最终加至200 KG/H左右，此时H2/C2=2.0，FIC1427投串级。
⑧控制反应器温度44.0℃左右。
2、正常操作规程
2.1、正常工况下工艺参数
(1)氢气流量FIC1427稳定在200KG/H左右。
(2)FIC1425设自动，设定值56186.8 KG/H，FIC1427设串级。
(3)PIC1426压力控制在0.4MPa
(4)反应器ER-424A压力PI1424A控制在2.523MPa
(5)TIC1466设自动，设定值38.0℃。
(6)反应器温度TI1467A：44.0℃
(7)EV429液位LI1426为50%。
(8)EV-429温度TI1426控制在38.0℃。
2.2、ER-424A与ER-424B间切换
(1)关闭氢气进料。
(2)ER-424A 温度下降低于38.0℃后，打开C4冷剂进ER-424B的阀KXV1424、KXV1426，关闭C4冷剂进ER-424A的阀KXV1423、KXV1425。
(3)开C2H2进ER-424B的阀KXV1415，微开KXV1416。关C2H2进ER-424A的阀KXV1412。2.3、ER-424B的操作
ER-424B的操作与ER-424A操作相同。
3、停车操作规程
本操作规程仅供参考，详细操作以评分系统为准。
3.1、正常停车
(1)关闭氢气进料，关VV14
27、VV1428，FIC1427设手动，设定值为0%。
(2)关闭加热器EH-424蒸汽进料,TIC1466设手动,开度0%。
(3)闪蒸器冷凝回流控制PIC1426设手动，开度100%。
(4)逐渐减少乙炔进料阀FV1425，开大EH-429冷却水进料阀KXV1430。
(5)逐渐降低反应器温度、压力，至常温、常压。
(6)逐渐降低闪蒸器温度、压力，至常温、常压。
3.2、紧急停车
(1)与停车操作规程相同。
(2)也可按急停车按钮（在现场操作图上）。
4、联锁说明
该单元有一联锁。
4.1、联锁源
(1)现场手动紧急停车(紧急停车按钮)。
(2)反应器温度高报(TI1467A/B>66℃)。
4.2、联锁动作
(1)关闭氢气进料，FIC1427设手动。
(2)关闭加热器EH-424蒸汽进料，TIC1466设手动。
(3)闪蒸器冷凝回流控制PIC1426设手动，开度100％。
(4)自动打开电磁阀XV1426。
该联锁有一复位按钮。
注:在复位前，应首先确定反应器温度已降回正常，同时处于手动状态的各控制点的设定应设成最低值。
5、仪表及报警一览表
位号 说明 类型 量程高限 量程低限 工程单位 报警上限 报警下限
PIC1426 EV429罐压力控制 PID 1.0 0.0 MPa 0.70 无
TIC1466 EH423出口温控 PID 80.0 0.0 ℃ 43.0 无
FIC1425 C2X流量控制 PID 700000.0 0.0 KG/H 无 无
FIC1427 H2流量控制 PID 300.0 0.0 KG/H 无 无
FT1425 C2X流量 PV 700000.0 0.0 KG/H 无 无
FT1427 H2流量 PV 300.0 0.0 KG/H 无 无
TC1466 EH423出口温度 PV 80.0 0.0 ℃ 43.0 无
TI1467A ER424A温度 PV 400.0 0.0 ℃ 48.0 无
TI1467B ER424B温度 PV 400.0 0.0 ℃ 48.0 无
PC1426 EV429压力 PV 1.0 0.0 MPa 0.70 无
LI1426 EV429液位 PV 100 0.0 % 80.0 20.0
AT1428 ER424A出口氢浓度 PV 200000.0 PPm 90.0 无 无
AT1429 ER424A出口乙炔浓度 PV 1000000.0 PPm 无 无 无
AT1430 ER424B出口氢浓度 PV 200000.0 PPm 90.0 无 无
AT1431 ER424B出口乙炔浓度 PV 1000000.0 PPm 无 无 无
三、事故设置一览
下列事故处理操作仅供参考，详细操作以评分系统为准。
1、氢气进料阀卡住
原因：FIC1427卡在20%处。
现象：氢气量无法自动调节。
处理：降低EH-429冷却水的量。
用旁路阀KXV1404手工调节氢气量。
2、预热器EH-424阀卡住
原因：TIC1466卡在70%处。
现象：换热器出口温度超高。
处理：增加EH-429冷却水的量。
减少配氢量。
3、闪蒸罐压力调节阀卡
原因：PIC1426卡在20%处。
现象：闪蒸罐压力，
温度超高。
处理：增加EH-429冷却水的量。
用旁路阀KXV1434手工调节。
4、反应器漏气
原因：反应器漏气，KXV1414卡在50%处。
现象：反应器压力迅速降低。
处理：停工。
5、EH-429冷却水停
原因：EH-429冷却水供应停止。
现象：闪蒸罐压力，温度超高。
处理：停工。
6、反应器超温
原因：闪蒸罐通向反应器的管路有堵塞。
现象：反应器温度超高，会引发乙烯聚合的副反应。
处理：增加EH-429冷却水的量。
四、仿真界面
固定床反应器DCS界面
固定床反应器现场界面
附：思考题
标准答案请自行查阅相关资料，本公司不予提供。
1、 结合本单元说明比例控制的工作原理。
2、 为什么是根据乙炔的进料量调节配氢气的量；而不是根据氢气的量调节乙炔的进料量？
3、 根据本单元实际情况，说明反应器冷却剂的自循环原理。
4、 观察在EH-429冷却器的冷却水中断后会造成的结果。
5、 结合本单元实际，理解“连锁”和“连锁复位”的概念。