煤制甲醇半實物仿真工廠實習(xí)實訓(xùn)項目申報表

附件2

2018年度國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目申報表

學(xué)校名稱

實驗教學(xué)項目名稱煤制甲薛半實物仿真工廠實習(xí)實訓(xùn)項目

所屬課程名稱化學(xué)工程與工藝

所屬專業(yè)代碼

實驗教學(xué)項目負責(zé)人姓名

實驗教學(xué)項目負責(zé)人電話

有效鏈接網(wǎng)址

教育部高等教育司制

二。一八年七月

填寫說明和要求

1.以Word文檔格式，如實填寫各項。

2.表格文本中的中外文名詞第一次出現(xiàn)時，要寫清全稱

和縮寫，再次出現(xiàn)時可以使用縮寫。

3.所屬專業(yè)代碼，依據(jù)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄

（2012年）》填寫6位代碼。

4.涉密內(nèi)容不填寫，有可能涉密和不宜大范圍公開的內(nèi)

容，請?zhí)貏e說明。

5.表格各欄目可根據(jù)內(nèi)容進行調(diào)整。

1.實驗教學(xué)項目教學(xué)服務(wù)團隊情況

1-1實驗教學(xué)項目負責(zé)人情況

姓名張小俊性別男出生年月1980.10

學(xué)歷研究生學(xué)位博士電/p>

專業(yè)技教授行政副院長

手機

術(shù)職務(wù)職務(wù)

院系化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院電子郵箱xjzhang@ahnu.edu.c

安徽省蕪湖市弋江區(qū)安徽師范大學(xué)化學(xué)與材料科

地址郵編241000

學(xué)學(xué)院

教學(xué)研究情況：主持的教學(xué)研究課題（含課題名稱、來源、年限，不超過5項）；作為

第一署名人在國內(nèi)外公開發(fā)行的刊物上發(fā)表的教學(xué)研究論文（含題目、刊物名稱、時間，

不超過10項）；獲得的教學(xué)表彰/獎勵（不超過5項）。

自2007年起，一直承擔(dān)本科生《物理化學(xué)》及研究生《電極過程動力學(xué)》等專業(yè)課

的教學(xué)乍。教學(xué)上盡職盡貪，熱愛學(xué)生，真誠對待學(xué)生，洸受學(xué)生及同行專家的好評。

主持項目：

1、“化學(xué)實驗班教學(xué)改革與探索”，2013年安徽省本科教學(xué)提升計劃

2、“安徽師范大學(xué)化學(xué)化工與材料虛擬仿真實驗教學(xué)中心”，2016年獲批省級虛擬仿真中

心

教學(xué)獎勵：

1、2012年獲安徽師范大學(xué)教學(xué)優(yōu)秀獎

2、2012年獲安徽師范入學(xué)“第二屆青年教師教學(xué)基本功人賽”二等獎

學(xué)術(shù)研究情況：近五年來承擔(dān)的學(xué)術(shù)研究課題（含課題名稱、來源、年限、本人所起作

用，不超過5項）；在國內(nèi)外公開發(fā)行刊物上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文（含題目、刊物名稱、署名

次序與時間，不超不超過5項）；獲得的學(xué)術(shù)研究表彰/獎勵（含獎項名稱、授予單位、署

名次序、時間，不超過5項;

自2007年進校以來，圍繞材料電化學(xué)研究方向，在超級電容器和電化學(xué)傳感兩個方

面開展工作，并取得了系列研究成果。

主持項目：

1、“金屬基復(fù)合材料電極的構(gòu)建及其在肺類化合物中的檢測應(yīng)用”，國家自然科學(xué)基金，

2010.1-2012.12

2、“金屬基異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料的合成及其在糖尿病檢測中的應(yīng)用”，國家自然科學(xué)基金，

2011.1-2013.12

3、“柔性超級電容器電極的可控合成及電化學(xué)性能”，國家自然科學(xué)基金，2014.1-2017.12

4、“材料電化學(xué)”,安徽省杰出青年基金,2014.7-2016.6

5、“高能量密度車用超級電容器材料研發(fā)”,安徽省科技攻關(guān)項目,2016.1-2018.12

發(fā)表論文：

1\High-PowerandHigh-Erergy-DensityFlexiblePseudocapacitorElectrodesMadefrom

PorousCuONanobeltsandSWCNTs,ACSNano3,2013-2019,2011（第一作者）

2、ConstructionofuniqueCoa04@CoMo04Core/ShellNanowireArraysonNiFoambyaction

exchangemethodforElectriKhemicalEnergyStorage,JournalofMaterialsChemistryA,3,

14578-14584,2015（通訊作者）

3、NiCo2O4@MnMoO4core-shellflowersforhighperformancesupercapacilors,Journalof

MaterialsChemistryA,4,8249-8254,2016（通訊作者）

4、One-stepultrasonicsynthesisofgraphenequantumdotswithhighquantumyieldandits

applicationinsensingofalkalinephosphatase.ChemicalCommunications,51,948-951.2015

（通訊作者）

5、EffectiveElectrocatalysisBasedonAg?。NanowireArraysSupportedonCuSubstrate,ACS

AppliedMaterials&Interfaces5,10465-10472,2013（通訊作者）

學(xué)術(shù)獎勵：

1、“功能納米材料的可控合成、性能及應(yīng)用”，2012年度安徽省自然科學(xué)二等獎

1-2實驗教學(xué)項目教學(xué)服務(wù)團隊情況

1-2-1團隊主要成員（5人以內(nèi)）

序

號姓名所在單位專業(yè)技術(shù)職務(wù)行政職務(wù)承擔(dān)任務(wù)備注

虛擬仿真中心主

1化材學(xué)院教授副院長

張小俊任、團隊負責(zé)人

化學(xué)工程實訓(xùn)/團

2羅時忠化材學(xué)院教授

隊負責(zé)人

科研成果轉(zhuǎn)化實

3院長

高峰化材學(xué)院教授驗/團隊負責(zé)人

在線

4仿真實訓(xùn)教學(xué)負

教學(xué)

許發(fā)功化材學(xué)院講師責(zé)人

服務(wù)

5趙成安化材學(xué)院仿真實訓(xùn)維護/責(zé)

實驗師任人

1-2-1團隊其他成員

序號姓名所在單位專業(yè)技術(shù)職務(wù)行政職務(wù)承擔(dān)任務(wù)備注

1王偉智化材學(xué)院副教授仿真實訓(xùn)教學(xué)

2玄力.T而UL上IT而UJ化材學(xué)院副教授仿真實訓(xùn)教學(xué)

3張小璇化材學(xué)院副教授仿真實訓(xùn)教學(xué)

4何心偉化材學(xué)院副教授仿真實訓(xùn)教學(xué)

5王俊化材學(xué)院講師仿真實訓(xùn)教學(xué)

6王露化材學(xué)院講師仿真實訓(xùn)教學(xué)

上海華誼能

源化工有限

公司副總經(jīng)化學(xué)工程、科研成

7戴文濤高級工程師

理、安徽華逗果轉(zhuǎn)化

化工公司總

經(jīng)理

安徽六國化化學(xué)工程、科研成

工股份有限

8沈浩正高級工程師果轉(zhuǎn)化

公司

安徽美住新

化學(xué)工程'科研成

9王方銀材料股份有高級工程師

果轉(zhuǎn)化

限公司

蕪湖榕樹影軟件設(shè)計、科研成

10阮樹勇像公司果轉(zhuǎn)化

技

北京歐倍爾術(shù)

支

軟件設(shè)計、科研成持

軟件技術(shù)開

人

11趙志博員

果轉(zhuǎn)化

發(fā)有限公司

中學(xué)化學(xué)實驗研

夏建華安徽省化學(xué)

12教研員中學(xué)特級教師究、科研成果轉(zhuǎn)化

項目團隊總?cè)藬?shù)：_17_（人）高校人員數(shù)量：_LL（人）企業(yè)人員數(shù)量：_5_（人）

注：1.教學(xué)服務(wù)團隊成員所在單位需如實填寫，可與負責(zé)人不在同一單位。

2.教學(xué)服務(wù)團隊須有在線教學(xué)服務(wù)人員和技術(shù)支持人員，請在備注中說明。

2.實驗教學(xué)項目描述

2-1名稱

煤制甲醇半實物仿真工廠實習(xí)實訓(xùn)項目

2-2實驗?zāi)康?/p>

目前化工專業(yè)學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)，從設(shè)備安全角度以及實料生產(chǎn)中存在有害物考

慮，普遍存在學(xué)生動手少，觀察見習(xí)多，學(xué)生實操機會不多，對工藝流程認識往

往僅局限于實習(xí)的部分工段上。缺乏整體觀。

項目依托實習(xí)單位的煤制甲醇工藝，模擬60萬t/a煤制甲醇生產(chǎn)全過程，

采用德士古氣化工藝，包括氣化、變換、凈化、甲醇合成和甲醇精偏五個工段，

具有工廠情景化、操作實際化、控制網(wǎng)絡(luò)化（DCS）、故障模擬真實化，實訓(xùn)安全

化等特點。

利用半實物裝置及虛擬現(xiàn)實技術(shù)再現(xiàn)工廠環(huán)境，構(gòu)建“實物現(xiàn)場站+3D虛擬

現(xiàn)場站+DCS中控室”相結(jié)合的模式。虛（不走實料，避免變換工段C0有毒氣體）

實結(jié)合，實物現(xiàn)場與真實工廠布置一致，提高學(xué)生對化工廠的工藝流程、設(shè)備布

置、化工生產(chǎn)技術(shù)的理解能力，鞏固所學(xué)的理論知識，加強學(xué)生的工程設(shè)計能力。

2-3實驗原理（或?qū)?yīng)的知識點）

知識點數(shù)量：5（個）

（1）煤原料氣化技術(shù)

（2）一氧化碳變換

（3）爐氣凈化技術(shù)

（4）甲醇合成原理

（5）精微分離提純原理

裝置基于煤制甲醇生產(chǎn)工藝，模擬60萬t/a煤制甲醇生產(chǎn)全過程，采用德

士古氣化工藝，包括氣化、變換、凈化、甲醉合成和甲醉精僧五個工段。

工藝流程敘述：氣化一變換一凈化一合成一精制。

煤氣化工藝原理：

水煤漿與氧氣經(jīng)工藝燒嘴混合后進入氣化爐，在4MPa、1200C下進行氣化

反應(yīng)，生成以CO、％、COn為主要成分的粗合成氣。氣化爐內(nèi)的反應(yīng)很復(fù)雜，一

般認為分三步：

a、煤的裂解與揮發(fā)份的燃燒

水煤漿與氧氣進入燃燒室后，水分迅速蒸發(fā)為水蒸氣，煤粉發(fā)生熱裂解并釋

放出揮發(fā)份。裂解產(chǎn)物及揮發(fā)份在高溫、高氧下迅速完全燃燒，同時煤粉變?yōu)槊?/p>

焦，放出大量反應(yīng)熱。因此，在合成氣中不含有焦油、粉類和高分子燒類。這個

過程相當(dāng)短暫。

b、燃燒及氣化反應(yīng)

煤裂解后生成的煤焦一方面與剩余的氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，生成CO、CO。等氣

體，放出反應(yīng)熱；另一方面，煤焦又和水蒸氣、C0?發(fā)生氣化反應(yīng)，生成CO、氏。

c、氣化反應(yīng)

經(jīng)過前面兩步的反應(yīng)，氣化爐內(nèi)的氧氣完全耗盡。這是主要進行的是煤焦、

甲烷等與水蒸汽、C0?發(fā)生的氣化反應(yīng)，生成CO和上。

煤制甲醇變換原理

把氣化工序送來的經(jīng)過洗滌冷卻后合格的粗煤氣送入變換工段，經(jīng)部分耐硫

變換，調(diào)節(jié)有效氣組成H"CO=2.2左右的變換氣，同時回收熱和部分脫鹽水等物

料。

凈化技術(shù)-低溫甲醇洗工藝原理：

低溫甲醇洗，脫除對甲醇合成有害成分H,S、CO?等。采用吸收-解析分離技

術(shù)。在T301吸收塔中進行分別吸收，并在后續(xù)的甲醉再生過程中，分別解析出

來，進行回收利用。CO?送往COa產(chǎn)品單元，H2s送入到琉回收單元。

甲醇合成工藝原理：

模擬甲薛合成工段，原料氣通過加壓送入反應(yīng)器反應(yīng)合成甲醇

主反應(yīng)：CO+2H2=CH3OH+90kJ/mol

副反應(yīng)CO+H2-(CH3)2O+H2O

CO+3H2-CH4+H2O

4CO+8H,—C4HQH+3H2O

18CO+27H,—C18H18+18H2O

CO2+H；一CO+H2O

產(chǎn)品精制-精保工藝原理：

精僭是將揮發(fā)度不同的組分組成的混合液，在精儲塔內(nèi)通過同時而且多次進

行部分汽化和部分冷凝，使其分離成幾乎純組分的過程。

精制工段采用四塔（3+1）精儲工藝，包括預(yù)塔、加壓塔、常壓塔及甲醇回

收塔。預(yù)塔的主要目的是除去粗甲醇中溶解的氣體（如CO?、CO、乩等）及低沸

點組分（如二甲醛、甲酸甲酯），加壓塔及常壓塔的目的是除去水及高沸點雜質(zhì)

（如異丁基油），同時獲得高純度的優(yōu)質(zhì)甲醇產(chǎn)品。另外，為了減少廢水排放，

增設(shè)甲醇回收塔，進一步回收甲醇，減少廢水中甲醇的含量。

三塔精福加回收塔工藝流程的主要特點是熱能的合理利用：

采用雙效精儲方法：將加壓塔塔頂氣相的冷凝潛熱用作常壓塔塔釜再沸器熱

源。

廢熱回收：其一是將天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化工段的轉(zhuǎn)化氣作為加壓塔再沸器熱源；

其二是加壓塔輔助再沸器、預(yù)塔再沸器冷凝水用來預(yù)熱進料粗甲醇；

其三是加壓塔塔釜出料與加壓塔進料充分換熱。

2-4實驗儀器設(shè)備（裝置或軟件等）

本項目主要包括六部分：仿真工廠整體框架，

仿真工廠所需儀表機泵，

仿真工廠所需靜設(shè)備，

中控室硬件及DCS控制系統(tǒng)，

設(shè)備支撐仿真軟件學(xué)習(xí)系統(tǒng)

機房整體建設(shè)

該裝置是在約長22mx寬16.8mX高10m（一半?yún)^(qū)域?qū)痈?5m）的建設(shè)場地

內(nèi)，基于煤制甲醇生產(chǎn)工藝，模擬60萬t/a煤制甲葬生產(chǎn)全過程，采用德士古

氣化工藝，該工藝包括氣化、變換、凈化、甲醇合成和甲醇精倒五個工段，選用

無毒、無害物料，符合化工生產(chǎn)要求，實現(xiàn)正常生產(chǎn)過程，滿足國家環(huán)保標(biāo)準。

該實訓(xùn)系統(tǒng)所配套的仿真軟件如下：

軟件名稱品牌型號

歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術(shù)開發(fā)有

甲阱工藝3D虛擬現(xiàn)實仿真軟件

DPSPJCGY3.0限公司

歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術(shù)開發(fā)有

合成氨3D虛擬現(xiàn)實仿真軟件

DPSPJICNH3.0限公司

歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術(shù)開發(fā)有

氣相色譜仿真軟件

大型分DPSP_QXSP3.0限公司

析儀器歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術(shù)開發(fā)有

核磁共振仿真軟件

3D仿真DPSPJCGZ3.0限公司

軟件同步熱分析儀仿真軟歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術(shù)開發(fā)有

件DPSPTBRFX3.0限公司

3D流體輸送綜合實訓(xùn)歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術(shù)開發(fā)有

裝置仿真軟件DPSP_LTSSZ3.0限公司

3D傳熱過程綜合實訓(xùn)歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術(shù)開發(fā)有

化工實

裝置仿真軟件DPSP.CRGCZ3.0限公司

訓(xùn)3D仿

3D精謠實訓(xùn)裝置仿真歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術(shù)開發(fā)有

真軟件

軟件DPSPJLSX3.0限公司

3【）吸收與解吸實訓(xùn)裝歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術(shù)開發(fā)有

置仿真軟件DPSP_XJSX3.0限公司

2-5實驗材料（或預(yù)設(shè)參數(shù)等）

包含煤制甲醇生產(chǎn)的五個工段

工藝流程敘述：氣化一變換一凈化一合成一精制

A.氣化系統(tǒng)

a、氣化爐系統(tǒng)

來自煤漿槽濃度為53.4%的水煤漿，由高壓煤漿泵加壓，投料前經(jīng)煤漿循環(huán)

閥循環(huán)至煤漿槽。投料后經(jīng)煤漿切斷閥送至主燒嘴的環(huán)隙。

空分裝置送來的純度為99.6%的氧氣，由控制閥控制氧氣壓力為5.5?

5.8MPa,在準備投料后由氧氣調(diào)節(jié)閥控制氧氣流量經(jīng)氧氣上、下游切斷閥分別送

入主燒嘴的中心管、外環(huán)隙。

水煤漿和氧氣在工藝燒嘴中充分混合霧化后進入氣化爐的燃燒室中，在約

4.0MPa、1200七條件下進行氣化反應(yīng)。生成以CO和上為有效成份的粗煤氣。粗

煤氣和熔融態(tài)灰渣一起向下，經(jīng)過均勻分布激冷水的激吟環(huán)沿下降管進入激冷室

的水浴中。大部分的熔渣經(jīng)冷卻固化后，落入激冷室底部。粗煤氣從下降管和導(dǎo)

氣管的環(huán)隙上升，出激冷室去洗滌塔。在激冷室合成氣出口處設(shè)有工藝冷凝液沖

洗，以防止灰渣在出口管累積堵塞。由冷凝液沖洗水設(shè)節(jié)閥控制沖洗水量為

23m7ho

激冷水經(jīng)激冷水過濾器濾去可能堵塞激冷環(huán)的大顆粒，送入位于下降管上部

的激冷環(huán)。激冷水呈螺旋狀沿下降管壁流下進入激冷室。激冷室底部黑水，經(jīng)黑

水排放閥送入黑水處理系統(tǒng)，激冷室液位控制在60—6,現(xiàn)。在開車期間，黑水經(jīng)

黑水開工排放閥排向沉降槽。

在氣化爐預(yù)熱期間，激冷室出口氣體由開工抽引器排入大氣。開工抽引器底

部通入低壓蒸汽，通過調(diào)節(jié)預(yù)熱燒嘴風(fēng)門和抽引蒸汽量來控制氣化爐的真空度，

氣化爐配備了預(yù)熱燒嘴。

b、粗煤氣洗滌系統(tǒng)

從激冷室出來的粗煤氣與激冷水泵送出的激冷水充分混合，使粗煤氣夾帶的

固體顆粒完全濕潤，以便在洗滌塔內(nèi)能快速除去。

水蒸汽和粗煤氣的混合物進入洗滌塔，沿下降管進入塔底的水浴中。合成氣

向上穿過水層，大部分固體顆粒沉降到塔底部與粗煤氣分離。上升的粗煤氣沿下

降管和導(dǎo)氣管的環(huán)隙向上穿過四塊沖擊式塔板，與冷凝液循環(huán)泵送來的冷凝液逆

向接觸，洗滌掉剩余的固體顆粒。粗煤氣在洗滌塔頂部經(jīng)過絲網(wǎng)除沫器，除去夾

帶氣體中的霧沫，然后離開洗滌塔進入變換工序。

粗煤氣水氣比控制在1.4?1.6之間，含塵量小于lmg/Nm\在洗滌塔出口管

線上設(shè)有在線分析儀，分析合成氣中CH1、0八CO、CO2、乩等含量。

在開車期間，粗煤氣經(jīng)背壓前閥和背壓閥排放至開工火炬來控制系統(tǒng)壓力在

3.74MPao火炬管線連續(xù)通入LN使火炬管線保持微正壓。當(dāng)洗滌塔出口粗煤氣壓

力溫度正常后，經(jīng)壓力平衡閥使氣化工序和變換工序壓力平衡，緩慢打開粗煤氣

手動控制閥向變換工序送殂煤氣。

洗滌塔底部黑水經(jīng)黑水排放閥排入高壓閃蒸罐處理。除氧器的灰水由高壓灰

水泵加壓后進入洗滌塔，由洗滌塔的液位控制閥控制洗滌塔的液位在60機工藝

冷凝液緩沖罐的冷凝液由工藝冷凝液循環(huán)泵加壓后經(jīng)洗滌塔補水控制閥控制塔

板上補水流量，另外當(dāng)工藝冷凝液緩沖罐液位高時，由洗滌塔塔板下補水閥來降

低工藝冷凝液緩沖罐液位。當(dāng)除氧器的液位低時，由除氧器的補水閥來補充工業(yè)

水（PW2）,用除氧器壓力調(diào)節(jié)閥控制低壓蒸汽量從而控制除氧器的壓力。從洗滌

塔中下部抽取的灰水，由激冷水泵加壓作為激冷水和進入洗滌塔的洗滌水。

氣化工段流程圖

B.變換系統(tǒng)

由氣化碳洗塔來的粗水煤氣（3.85MPa、232℃）經(jīng)1#氣液分離器（V201）

分離掉氣體夾帶的水分后，其中一部分進入原料氣預(yù)熱器（E201）與變換氣換熱

至285℃左右進入變換爐（R201）,與自身攜帶的水蒸氣在耐硫變換催化劑作用

下進行變換反應(yīng)，變換氣出口CO含量約為5.27%,出變換爐的高溫氣體（449℃）

經(jīng)原料氣預(yù)熱器（E201）月進變換的粗水煤氣換熱后，溫度降為381℃與另一部

分未進入變換爐(R201)的水煤氣(約76%)匯合，然后進入1#低壓蒸汽發(fā)生

器(E202),副產(chǎn)0.9MPa蒸汽，溫度降至20(TC之后進入2#氣液分離器(V202),

進行氣液分離，分離的氣體進入2#低壓蒸汽發(fā)生器(E203)副產(chǎn)0.4MPa的低

壓蒸汽，溫度降至18(TC,然后進入3#氣液分離器進行氣液分離，之后氣體進

入1#除鹽水預(yù)熱器(E204)最終冷卻到4(TC進入4#氣液分離器(V204),氣

液分離器頂部噴入冷密封水洗滌氣體中的NH3,然后氣體送至凈化系統(tǒng)，甲醇合

成氣。

1#氣液分離器(V201)排出的冷凝液送至3#氣液分離器(V203),2#氣

液分離器(V202)排出的冷凝液也送至3#氣液分離器(V203),從3#氣液分離

器(V203)排出的工藝熱冷凝液出口分為兩路：一路通過工藝熱冷凝液泵(P201)

送至氣化工段；另一路送至外界。

變換工段工藝流程圖

C.凈化

裝置包括：原料變換氣冷卻、酸性氣體ILS/CO?吸收、甲醇溶液閃蒸再生與

有用氣體H?、C0等的回收、CO2解吸與C0?產(chǎn)品氣回收、H2s濃縮(N?氣提)、甲

醇溶液熱再生與H2s回收、甲醇/水分離、尾氣水洗回收甲醇。

來自變換單元的變換氣(溫度：40℃,壓力：3.3MPa(G),流量：97256kg/h),

先噴射少量甲醉(流量：663kg/h),經(jīng)E301與合成氣、C02氣和尾氣換熱后，

溫度降至-13℃,并在V301罐分離甲醇/水混合物后，進入吸收塔T301脫硫段，

其中T301分為四段，最下段為脫硫段(稱為下塔)，上面的三段為脫碳段(稱為上

塔)。在脫硫段變換氣經(jīng)富含CO2的甲醇液洗滌，脫除幾S、COS和部分C02等組分

后進入脫碳段，進入脫碳段的氣體不含硫，在T301塔頂用貧甲醇液(溫度：

-54.51℃,流量212362kg/h)洗滌。凈化氣(C02^20PPm,H2S^0.1PPm,溫度：

-54.5g壓力：3.15MPa(G),流量：7301kg/h),由塔頂引出送入液氮洗單元。

其中吸收塔T301設(shè)有兩個中間冷卻器E302和E303,用來移走甲薛因吸收CO?

所產(chǎn)生的溶解熱。

吸收了H2s和CO?后，從T301塔脫硫段出來的含硫富甲醇液經(jīng)過換熱器E304、

E305、E306,分別與CO?氣、V304罐底甲醇、液氨換熱器換熱降溫再減壓至

O9MPa(G)后,在V302罐閃蒸出溶解的氫氣、CO氣及少量CO2、H2s等氣體。同

樣，從吸收塔脫碳段出來口勺不含硫的甲醇液經(jīng)過換熱器E301、E305、E306,分

別與來自600單元的合成氣、V304罐底甲醇、氨冷器換熱降溫再減壓至0.9MPa(G)

后，在V303罐閃蒸出溶解的氫氣、CO氣及少量CO?等氣體。兩部分閃蒸氣體混

合后排出系統(tǒng)。

從V302罐出來的含硫甲醇減壓至0.19MPa(G)后，一部分送入T302塔下部，

閃蒸出溶解的CO?,同時溶解的H2s也部分閃蒸出來；另一部分含硫甲醉從V302

罐出口直接送入T303塔上段，二者的流量根據(jù)CO?產(chǎn)品氣量的要求調(diào)節(jié)。從V303

^出來的不含硫甲醇液進入T302塔頂，閃蒸出溶解的COz氣，液相部分回到T302

塔內(nèi)洗滌塔內(nèi)的含硫氣體后，在T302塔一層塔盤處，一部分靠壓差送入T303

塔頂部，另一部分作為回流液，洗滌T302塔二段含硫氣體。T302塔頂?shù)玫紺0?

產(chǎn)品氣(36732kg/h),與含硫甲醇及變換氣換熱后送入產(chǎn)品單元。

從T302塔二層采出的液體靠壓差送入T303塔上段下部，再進一步閃蒸出部

分溶解的Ok同時溶解的H2s也部分閃蒸出來，T303塔頂用從T302塔來的不含

硫甲醇液洗滌，以吸收氣體中的硫化物，塔頂?shù)玫讲缓虻奈矚狻Ｎ矚饨?jīng)E308、

E301與貧甲醇液、變換氣換熱升溫后，尾氣中甲醇含量＜190mg/m3,總硫aOmg/Nm，

時在50米高度排放。

從T303塔上段下部采出的含硫的甲醇液，作為系統(tǒng)溫度最低的冷源用泵

P301送至E308、E303與貧甲醇換熱升溫后進入V304罐，閃蒸出部分溶解的C0?

等氣體，送入T302塔下部；液體經(jīng)P302泵送至E305與不含硫甲醉、含硫甲醇，

進一步換熱升溫后也進入T302塔底部，閃蒸出溶解的氣體。

從T302塔下部的甲醇，靠壓差送入T303塔下段，用氣提氮氣提后得到CO?

含量較低而且溫度也較低的甲醇液，用P303泵送至換熱器E309與從熱再生塔

T304來的貧甲醇換熱后進入T304塔，經(jīng)塔釜再沸器E310(采用0.5MPa(G)蒸汽

加熱)進行熱再生，塔底得到貧甲醇，塔頂?shù)玫礁缓琀B的氣體(H2S^25%),送

至硫回收單元。

貧甲醇從T304塔釜采出，經(jīng)E309、E308換熱降溫至-54.51℃后，送到吸收

塔T301頂部，作為T301塔洗滌甲醇。

T304塔頂?shù)玫降腍：S濃度較高的氣體，經(jīng)過水冷器E311冷卻后，進入到V305

罐中，氣液分離后，液相用P306泵送回T404作為回流液，氣相回到T503塔下

塔。

T304塔底的甲醇液經(jīng)過P305泵后，經(jīng)V301罐來的甲醇/水混合液換熱后，

進入T305塔頂部。

從V301罐分離出來的含水甲醇還含有CO?,經(jīng)E512換熱后進入到甲醇/CO?

閃蒸罐V306分離后，氣相返回到T303塔下塔，液相送入甲醇水分離塔T305中

部；從尾氣水洗塔T306塔底來的含有少量甲醇的水溶液也進入T305塔中部。

來自V301罐甲醇/水混合液、T304塔底的甲醇液及T306塔底來的含有少

量甲醇的水溶液進入T305塔，進行甲醉/水分離（塔釜再沸器E313,用l.OMpa

蒸汽加熱），得到較純的甲醇蒸汽，被送回T304塔。T305塔底得到廢水，排至

水處理單元。

凈化工段工藝流程圖:

D.甲醇合成

甲醇合成裝置仿真系統(tǒng)的設(shè)備包括循環(huán)氣壓縮機（C401）、甲醇分離器

（V4O2）.中間換熱器（E401）、冷卻器（E402）、甲醇合成塔（R401）、蒸汽包（V401）

以及開工噴射器（X401）等。甲醇合成是強放熱反應(yīng)，進入催化劑層的合成原料

氣需先加熱到反應(yīng)溫度（＞21（TC）才能反應(yīng)，而低壓甲醉合成催化劑（銅基觸媒）

又易過熱失活（＞280。0,就必須將甲醇合成反應(yīng)熱及時移走，本反應(yīng)系統(tǒng)將原料

氣加熱和反應(yīng)過程中移熱結(jié)合，反應(yīng)器和換熱器結(jié)合連續(xù)移熱，同時達到縮小設(shè)

備體積和減少催化劑層溫差的作用。低壓合成甲醇的理想合成壓力為

4.8-5.5Mpa,在本仿真中,假定壓力低于3.5MPa時反應(yīng)即停止。

蒸汽驅(qū)動透平帶動壓縮機運轉(zhuǎn)，提供循環(huán)氣連續(xù)運轉(zhuǎn)的動力，并同時往循環(huán)

系統(tǒng)中補充H?和混合氣（CO+HJ,使合成反應(yīng)能夠連續(xù)進行。反應(yīng)放出的大量熱

通過蒸汽包V401移走，合成塔入口氣在中間換熱器E401中被合成塔出口氣預(yù)熱

至46C后進入合成塔R601,合成塔出口氣由255（依次經(jīng)中間換熱器E401、冷

卻器E402換熱至4CTC,與補加的H2混合后進入甲醇分離器V402,分離出的粗

甲醇送往精館系統(tǒng)進行精制，氣相的一小部分送往火炬，氣相的大部分作為循環(huán)

氣被送往壓縮機C401,被壓縮的循環(huán)氣與補加的混合氣混合后經(jīng)E401進入反應(yīng)

器R401。

合成甲醇流程控制的重點是反應(yīng)器的溫度、系統(tǒng)壓力以及合成原料氣在反應(yīng)

器入口處各組分的含量。反應(yīng)器的溫度主要是通過汽包來調(diào)節(jié)，如果反應(yīng)器的溫

度較高并且升溫速度較快，這時應(yīng)將汽包蒸汽出口開大，增加蒸汽采出量，同時

降低汽包壓力，使反應(yīng)器溫度降低或溫升速度變?。蝗绻磻?yīng)器的溫度較低并且

升溫速度較慢，這時應(yīng)將汽包蒸汽出口關(guān)小，減少蒸汽采出量，慢慢升高汽包壓

力，使反應(yīng)器溫度升高或溫降速度變??；如果反應(yīng)器溫度仍然偏低或溫降速度較

大，可通過開啟開工噴射器X401來調(diào)節(jié)。系統(tǒng)壓力主要靠混和氣入口量FIC4001、

H2入口量FIC4002、放空量PIC4004以及甲醇在分離罐中的冷凝量來控制。合成

原料氣在反應(yīng)器入口處各組分的含量是通過混和氣入口量FIC4001、H?入口量

FIC4002以及循環(huán)量來控制的，冷態(tài)開車時，由于循環(huán)氣的組成沒有達到穩(wěn)態(tài)時

的循環(huán)氣組成，需要慢慢調(diào)節(jié)才能達到穩(wěn)態(tài)時的循環(huán)氣的組成。調(diào)節(jié)組成的方法

是：1.如果增加循環(huán)氣中H：的含量，應(yīng)開大FIC4002、增大循環(huán)量并減小FIC4001,

經(jīng)過一段時間后，循環(huán)氣中H2含量會明顯增大；2.如果減小循環(huán)氣中乩的含量，

應(yīng)關(guān)小FIC4002、減小循環(huán)量并增大FIC4001,經(jīng)過一段時間后，循環(huán)氣中乩含

量會明顯減??；3.如果增加反應(yīng)塔入口氣中上的含量，應(yīng)關(guān)小FIC4002并增加

循環(huán)量，經(jīng)過一段時間后，入口氣中小含量會明顯增大；4.如果降低反應(yīng)塔入

口氣中乩的含量，應(yīng)開大FIC4002并減小循環(huán)量，經(jīng)過一段時間后，入口氣中

也含量會明顯增大。循環(huán)量主要是通過透平來調(diào)節(jié)。調(diào)平衡的方法是：通過調(diào)節(jié)

循環(huán)氣量和混和氣入口量使反應(yīng)入口氣中HJCO（體積比）在7-8之間，同時通

過調(diào)節(jié)FIC4002,使循環(huán)氣中H2的含量盡量保持在79%左右，同時逐漸增加人口

氣的量直至正常（FIC4001的正常量為14877NM3/H,FIC4002的正常量為

13804NM7H）,達到正常后，新鮮氣中H?與CO之比（FFI4002）在2.05~2.15之

間。

甲醇合成工段工藝流程圖

■I

0國眼凹

O丁丁.

e

甲醇精制：

從甲醇合成工號來的粗甲醇經(jīng)過粗甲醇預(yù)熱器（E501）加熱后進入預(yù)塔

（T501）,經(jīng)T501分離后，塔頂氣相為二甲隧、甲酸甲酯、二氧化碳、甲醇等蒸

汽，經(jīng)二級冷凝后，不凝氣通過火炬排放，冷凝液中補充脫鹽水返回T501作為

回流液，塔釜為甲醇水溶液，經(jīng)P503增壓后用加壓塔（T502）塔釜出料液在E505

中進行預(yù)熱，然后進入T502。

經(jīng)T502分離后，塔頂氣相為甲醇蒸汽，與常壓塔（T503）塔釜液換熱后部

分返回T502打回流，部分采出作為精甲醇產(chǎn)品，塔釜出料液在E505中與進料換

熱后作為T503塔的進料。

在T503中甲醇與輕重組分以及水得以徹底分離，塔頂氣相為含微量不凝氣

的甲醇蒸汽，經(jīng)冷凝后，不凝氣通過火炬排放，冷凝液部分返回T5O3打回流，

部分采出作為精甲醇產(chǎn)品，塔下部側(cè)線采出雜醇油作為回收塔的進料。塔釜出料

液為含微量甲醇的水送污水處理廠。

‘甲靜精制工段1：2流程圖，

viMiU2Umi。

2-6實驗教學(xué)方法（舉例說明采用的教學(xué)方法的使用目的、實施過程與實施效果）

1.教學(xué)采用線下與線上（網(wǎng)絡(luò)平臺）結(jié)合的方式進行。線下主要由學(xué)生進行

仿真練習(xí)，熟悉整個仿真軟件的使用方法及步驟。線上由老師進行課程管理、資

源管理、考核管理等。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺進行相應(yīng)的仿真練習(xí)、Flash動畫

等資源的查看學(xué)習(xí)。根據(jù)具體的課程需要進行線上的仿真考試，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)

效果，如：仿真軟件的使用情況、使用時間、考試成績等內(nèi)容，可督促學(xué)生學(xué)習(xí),

進一步掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并給出合理化的教學(xué)方案。

2.內(nèi)操外操相結(jié)合。學(xué)生分組不同崗位輪換，內(nèi)操外操相結(jié)合，學(xué)生普遍提

高了崗位責(zé)任感。安全意識得到了進一步提高。

3.虛實結(jié)合。企業(yè)全流程見習(xí)，流程實訓(xùn)再現(xiàn)實物操作和仿真虛擬結(jié)合，充

分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，要求學(xué)生人人動手實操，學(xué)生的實踐能力得到了增強。

經(jīng)過一段時間的課程學(xué)習(xí)，針對煤制甲醇裝置，學(xué)生的理論知識以及仿真操

作能力達到了很高的水平，實現(xiàn)了最初設(shè)立該課程的目的。學(xué)生很好的掌握了煤

制甲薛的工藝流程、原理等內(nèi)容，也可完成裝置的開停車操作以及緊急事故處理

等內(nèi)容。

2-7實驗方法與步驟要求（學(xué)生交互性操作步驟應(yīng)不少于10步）

（1）實驗方法描述：

基于DPSP進行軟件的開發(fā)建模，模擬真實工廠的數(shù)據(jù)及操作，主要包括：

冷態(tài)開車、正常運行、正常停車、事故操作等。

（2）學(xué)生交互性操作步驟說明：

以冷態(tài)開車為例，寫出部分步驟：

打開閥門VD1019.VD1010；

通過流量控制F1C1005打開控制閥FV1005,升度約15%,向激冷室充水，建

立300mm液位；

當(dāng)激冷室液位LIC1001接近300mm,打開閥門VA1003,開度約19%,通過密

封水槽向渣池排水；

打開抽真空系統(tǒng)開關(guān)閥門VD1008；

緩慢微開蒸汽進氣閥HV1003,并隨時調(diào)整維持氣化爐壓力為-0.03MPa；

打開燃料氣旁路閥門HV1OO5,開度約50%,進行置換，置換完畢后關(guān)閉；

打開FV1016,開度約50%,流量控制在100t/h;

打開空氣進氣閥門VA1012,開度約50%；

點擊點火按鈕，點燃或熱燒嘴；

按照升溫曲線進行烘滬，將爐溫升至105CTC；

點火成功后，開啟托磚板沖洗水控制閥前后閥VD1012.VD1011,并通過流

量控制FIC1018打開FV1018,流量控制在392t/h；

升溫過程中，控制激冷室出口溫度TI1005不高于225℃,托磚板溫度TI1004

不高于250℃；

打開破渣機冷卻水閥門VA1006,開度約50%,投用破渣機；

打開VD1037,開度約50%;

打開真空閃蒸冷凝器E102冷卻水進口閥VA1014,開度約50%；

打開真空閃蒸罐D(zhuǎn)104加水閥VD1025,向D104注水；

通過液位控制LIC1007將水排至沉降槽V105,控制D104液位穩(wěn)定在60%,

穩(wěn)定后將LIC1007投自動;

啟動真空泵P104；

打開閥門VA1013,開度約50%,D104開始抽真空;

通過PIC1017控制真空度在-0.03MPa；

真空度穩(wěn)定后PIC1017投自動；

當(dāng)真空閃蒸分離罐D(zhuǎn)105液位接近60%時，打開液相出口閥VA1015,開度約

50%；

該系統(tǒng)操作步驟詳細，按照實際生產(chǎn)工藝進行分步驟操作，如圖：

2-8實驗結(jié)果與結(jié)論要求

(1)是否記錄每步實驗結(jié)果：因是口否

(2)實驗結(jié)果與結(jié)論要求：口實驗報告因心得體會其他

(3)其他描述：

(1)能夠了解裝置的工藝流程、工藝原理、廠區(qū)布局、設(shè)備工作原理等知

識點內(nèi)容;

（2）能夠掌握現(xiàn)場操作與內(nèi)操操作方法；

（3）能夠多人協(xié)同配合完成裝置的開停車及事故處理。

2-9考核要求

（1）能夠獨立完成裝置的開車過程，并獲得優(yōu)異成績；

（2）能夠準備判斷并處理裝置事故，維持裝置的穩(wěn)態(tài)運行。

2-10面向?qū)W生耍求

（1）專業(yè)與年級要求

全院各專業(yè)三年級學(xué)生（化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、材料化學(xué)、化學(xué)工程與工藝）。

（2）基本知識和能力要求等

系統(tǒng)學(xué)習(xí)并通過《叱工基礎(chǔ)》、《化工原理》、《化工工藝學(xué)》、《CAD制圖》

等相應(yīng)課程。

2-11實驗項目應(yīng)用情況

（1）上線時間：2018.7

（2）開放時間：2018.9

（3）已服務(wù)過的學(xué)生人數(shù)：400

（4）是否面向社會提供服務(wù)：回是□否

3.實驗教學(xué)項目相關(guān)網(wǎng)絡(luò)要求描述

3-1有效鏈接網(wǎng)址

安徽師范大學(xué)化學(xué)化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心

http：//vsecm.ahnu.edu.cn/ahsf/index/index.do

3-2網(wǎng)絡(luò)條件要求

（1）說明客戶端到服務(wù)器的帶寬要求（需提供測試帶寬服務(wù)）

帶寬2Mb/s以上，系統(tǒng)提供帶寬測試服務(wù)。

（2）說明能夠提供的并發(fā)響應(yīng)數(shù)量（需提供在線排隊提示服務(wù)）

系統(tǒng)采用BS+CS模式，無需排隊，即時啟動。

3-3用戶操作系統(tǒng)要求（如Windows、Unix、IOS、Android等）

（1）計算機操作系統(tǒng)和版本要求

仿真程序客戶端操作系統(tǒng)采用Windows7及其以上版本

管理平臺服務(wù)器操作系統(tǒng)采用WindowsServer2008及其以上版本

（2）其他計算終端操作系統(tǒng)和版本要求

暫不支持其它操作系統(tǒng)或終端

（3）支持移動端：口是E1否

3-4用戶非操作系統(tǒng)軟件配置要求（如瀏覽器、特定軟件等）

（1）需要特定插件口是團否

（勾選是請?zhí)顚懀┎寮聿寮萘?/p>

下載鏈接_________________

（3）其他計算終端非操作系統(tǒng)軟件配置要求（需說明是否可提供相關(guān)軟件下載

服務(wù)）

暫不支持其它操作系統(tǒng)或終端

3-5用戶硬件配置要求（如主頻、內(nèi)存、顯存、存儲容量等）

（1）計算機硬件配置要求

CPU：i53.20GHz及以上運率；內(nèi)存：4GB及以上；顯卡：2GB顯存及以

上；硬盤：50GB及以上

（2）其他計算終端硬件配置要求：無

3-6用戶特殊外置硬件要求（如可穿戴設(shè)備等）

（1）計算機特殊外置硬件要求

專業(yè)圖形工作站（專業(yè)圖形顯卡，Q4000以上）

（2）其他計算終端特殊外置硬件要求

VR頭盔；交互手柄；VR追蹤套件；追蹤器；數(shù)據(jù)線，信號線，電源線；支架,

云臺

4.實驗教學(xué)項目技術(shù)架構(gòu)及主要研發(fā)技術(shù)

指標(biāo)內(nèi)容

系統(tǒng)架構(gòu)圖及簡要說明系統(tǒng)采用CS、BS架構(gòu)相結(jié)合的架構(gòu)方式。

通過BS架構(gòu)，用戶訪問管理平臺，查看

相關(guān)功能（軟件列表，課程列表）和統(tǒng)

計信息（學(xué)習(xí)記錄，考試成績），并啟動

3D仿真項目。

啟動3D項目后，采用CS架構(gòu)模式在用

戶本機啟動3D仿真程序及其附屬程序。

3D仿真程序獨立的與網(wǎng)站后臺，數(shù)據(jù)后

臺進行交互。

3D仿真程序與本地2D仿真，后臺數(shù)據(jù)模

型程序進行交互。

開發(fā)技術(shù)（如：3D仿真、VR通過3D仿真技術(shù)實現(xiàn)虛擬教學(xué)仿真。3D

技術(shù)、AR技術(shù)、動畫技術(shù)、

引擎在Windows平臺下通過DirectX技

WebGL技術(shù)、OpenGL技術(shù)等）

術(shù)實現(xiàn)3D渲染。通過骨骼動畫、關(guān)鍵幀

和序列幀動畫制作3D動畫。通過計算機

圖形學(xué)（實時陰影，光照貼圖，凹凸貼

圖等）和計算幾何學(xué)（碰撞檢測、射線

檢測、剛體、流體模擬等）等實現(xiàn)現(xiàn)象

仿真。通過后臺模塊化模型的搭建和鏈

接實現(xiàn)數(shù)據(jù)仿真。通過VR,AR和動作捕

捉技術(shù)，實現(xiàn)增強虛擬化變現(xiàn)和交互性。

實驗教開發(fā)工具（如:VIVEWAVE.采用Unity3d作為3D引擎，采用C#語言

Daydream、Unity3d、

學(xué)項目并通過VisualSludio工具進行程序開

Virtools、Cult3D、Visual

Studio、AdobeFlash、百度發(fā)。

VR內(nèi)容展示SDK等）通過SVN,MicrosoftProject等工具進

行程序版本控制和項目管理。

通過Maya,3DMax等工具制作仿真資源

（模型，貼圖，動畫）。

項目品質(zhì)（如：單場景模型總單場景的模型總面數(shù)不會超過100萬，

面數(shù)、貼圖分辨率、每幀渲染

貼圖分辨率為512*512/1024*1024兩類,

次數(shù)、動作反饋時間、顯示刷

新率、分辨率等）軟件分辨率為1920*1080,每幀渲染次數(shù)

不少于30次、動作反饋時間