丙烯酸甲酯仿真應用技術研究

李雪真

沈陽市化工學校 （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。我單位購置了一套以丙烯酸和甲醇為原料生產丙烯酸甲酯的仿真模擬裝置，本裝置中有數十余臺套設備、幾十個主要操作條件及工藝控制指標、百余個操作步驟，運行起來困難重重，本課題就丙烯酸甲酯工藝過程與仿真技術如何進行有機融合，如何安全運行大型流程級的化工仿真操作系統進行了深入研究。

2 項目總體設計方案

2.1 目標

能識讀與深入分析各單元的PDF圖與DCS圖；能描述生產過程，繪出各單元現場工藝流程草圖；能調控各單元工藝參數，運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 設計內容

丙烯酸甲酯生產主要是由酯化單元、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生酯化反應生成丙烯酸甲酯粗酯液；回收單元，回收沒反應的原料等；酯精制提純單元，生成的粗酯液提純精制得到丙烯酸甲酯。

本設計內容以酯化單元為例，就復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，掌握參數控制要求，掌握現場流程；隨后再調節相關控制參數，結合仿真要求進行操作。

3.1 識讀酯化單元R101的PDF圖

要求：了解酯化單元的主要設備及現場閥門的位置、類型、構造、工作原理和維護方法等，

表1 酯化單元設計內容

讀圖：如圖1為酯化單元R101的 PDF圖，即工藝流程圖，認真觀察該圖，參照資料[1]，依次統計出酯化單元的主要設備、調節閥和其它閥門的種類、數量、名稱及作用，調節閥要統計出對應的前閥、后閥及旁路閥。

繪圖：繪出酯化單元現場工藝流程草圖。

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，了解相關關鍵參數調節方法及控制指標；能熟練地調用各個畫面，并能與現場閥門結合完成相關操作。

讀圖：如圖2酯化單元R101的DCS圖，認真觀察該圖，識讀溫度和過濾壓差顯示儀表；操作壓差、溫度和流量調節器。這些顯示儀表和調節器，根據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。統計出酯化反應器單元的顯示儀表及單元調節器的種類、數量和控制范圍。

操作：描述酯化單元的管道儀表流程；調整 FIC101和FIC104，改變丙烯酸和甲醇的流量，觀察R101酯化反應單元顯示儀表及調節器的參數變化情況。

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過FIC101 及FIC104 原料調節器與從醇回收塔 T140 塔頂回收的循環甲醇以及從丙烯酸分餾塔 T110 塔底回收的經過循環過濾器FL101 及FIC109 原料調節器的部分沒反應丙烯酸作為混合進料，經過反應預熱器 E101預熱到指定溫度75℃后送至酯化反應器 R101 進行反應。

3.4 查找酯化單元關鍵參數

酯化單元關鍵參數見表2[1]。

表2 R101酯化反應器工藝參數

3.5 查找仿真操作的質量步驟分和扣分項

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

表3 質量步驟分及扣分項如

4 分析與討論

本項目抓住了大型復雜化工生產仿真操作的內在運行規律，可推廣到其它化工工藝生產過程；項目設計可操作性強，規律性強，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行。

5 結語

丙烯酸甲酯酯化單元的仿真操作設計，為運行大型流程級化工生產裝置提供了范例。本設計科學地把工藝與仿真技術相結合，培養了員工化工仿真裝置的運行技巧，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打下了堅實的基礎，為安全生產提供了有力保障。

參考資料

[1]睿智天成資料.丙烯酸甲酯工藝仿真培訓系統操作手冊[Z].2013.

[2]陳本如.化工生產綜合實訓[M]. 北京.化學工業出版社,2013.

[3]吳健.化工DCS技術與操作[M].北京.化學工業出版社,2012.