甲醇精制工段仿真

操作手册

北京东方仿真软件技术有限公司

2009年1月

煤化工仿真软件系统

煤化工是以煤为原料，经过化学反应，生成各种化学品和油品的产业。煤通过高温干馏生产焦炭；通过气化生产合成气，进而生产合成氨和甲醇甲醚，煤烯烃和油等无机有机化工产品。其中甲醇是重要的化工原料；甲醚则是可以作为汽车燃料的环保产品。

当前，我国的煤化工正逐渐步入一个快速发展的新时期，产业化呼声空前高涨，并成为当今能源化工发展的热点。同时再加上我国众多的中小型氮肥厂，其生产的原料就是煤，以及从到地方都在研究和部署，煤化工工业是今后20年的重要发展方向，我国将成为世界最大的煤化工业国家。

针对煤化工业的大力发展，煤化企业必定对熟悉煤化工艺和操作流程的技术人员有大量的需求，东方仿真适时推出一系列煤化工仿真教案培训软件――合成氨、甲醇、甲醚等仿真实习软件。该仿真系统是以现有的计算机软硬件技术为基础，在深入了解化工生产各种过程、设备、控制系统及其正常操作的条件下，开发出各种工段生产操作过程动态模型，并设计出计算机易于实现而在传统教案与实践中无法实现的各种培训功能，整合计算机技术、多媒体技术，模拟出与真实工艺操作相近的全流程，从而为从事化工操作的各类人员提供一个操作与实验的仿真培训系统，因此，该仿真系统也是针对化工专业学生进行实习、实训时现场学习环境相对困难、无法动手操作，从而造成学生对具体工艺流程及生产原理细节理解不深的一个解决办法。

通过建立动态数学模型实时模拟一些煤化装置的真实生产过程的冷态开车、正常操作和正常停车、常见事故处理的现象和过程，再现了一个离线的、能够亲自动手操作的仿真Honeywell公司TDC3000或者是通用DCS操作界面，使员工或学生能够对工艺流程的主要指标进行控制和调节，结合对真实现场的感性认识和理解，从而使实习和培训的效果更加理想。

一．仿真实习软件工艺流程简介

1.  20万吨天然气造甲醇工艺简介

本仿真培训系统为甲醇精制工段

本软件是根据甘肃某化工厂年产20万吨甲醇项目开发的，本工段采用四塔<3+1）精馏工艺，包括预塔、加压塔、常压塔及甲醇回收塔。预塔的主要目的是除去粗甲醇中溶解的气体<如CO2、CO、H2等）及低沸点组分<如二甲醚、甲酸甲酯），加压塔及常压塔的目的是除去水及高沸点杂质<如异丁基油），同时获得高纯度的优质甲醇产品。另外，为了减少废水排放，增设甲醇回收塔，进一步回收甲醇，减少废水中甲醇的含量。

工艺特点

三塔精馏加回收塔工艺流程的主要特点是热能的合理利用：

采用双效精馏方法：将加压塔塔顶气相的冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器热源。

废热回收：

其一是将天然气蒸汽转化工段的转化气作为加压塔再沸器热源；

其二是加压塔辅助再沸器、预塔再沸器冷凝水用来预热进料粗甲醇；

其三是加压塔塔釜出料与加压塔进料充分换热。

流程简述

从甲醇合成工号来的粗甲醇进入粗甲醇预热器经D-0402分离后，塔顶气相为甲醇蒸汽，与常压塔在D-0403中甲醇与轻重组分以及水得以彻底分离，塔顶气相为含微量不凝气的甲醇蒸汽，经冷凝后，不凝气通过火炬排放，冷凝液部分返回D-0403打回流，部分采出作为精甲醇产品，经E-0410冷却后送中间罐区产品罐，塔下部侧线采出杂醇油作为回收塔经D-0404分离后，塔顶产品为精甲醇，经E-0415冷却后部分返回D-0404回流，部分送精甲醇罐，塔中部侧线采出异丁基油送中间罐区副产品罐，底部的少量废水与D-0403塔底废水合并。

2.复杂控制方案说明

本工段复杂控制回路主要是串级回路的使用，使用了液位与流量串级回路和温度与流量串级回路。

串级回路：是在简单调节系统基础上发展起来的。在结构上，串级回路调节系统有两个闭合回路。主、副调节器串联，主调节器的输出为副调节器的给定值，系统通过副调节器的输出操纵调节阀动作，实现对主参数的定值调节。所以在串级回路调节系统中，主回路是定值调节系统，副回路是随动系统。

具体实例：

预塔D-0401的塔釜温度控制TRC005和再沸器热物流进料FIC005构成一串级回路。温度调节器的输出值同时是流量调节器的给定值，即即流量调节器FIC005的SP值由温度调节器TRC005的输出OP值控制，TRC005.OP的变化使FIC005.SP产生相应的变化。

3.主要设备

该工段包括以下设备：

E-0401：粗甲醇预热器

           E-0402：预塔再沸器

           E-0403：预塔一级冷凝器

           D-0401：预塔

           P-0402A/B：预塔回流泵

           P-0403A/B：预后泵

           V-0403：预塔回流罐

E-0405：加压塔预热器

E-0406A：加压塔蒸汽再沸器

E-0406B：加压塔转化气再沸器

E-0407：精甲醇冷却器

E-0408：冷凝再沸器

E-0413：加压塔二冷

D-0402：加压塔

V-0405：加压塔回流罐

P-0404A/B：加压塔回流泵

E-0409：常压塔冷凝器

E-0410：精甲醇冷却器

E-0416：废水冷却器

D-0403：常压塔

V-0406：常压塔回流罐

P-0405A/B：常压塔回流泵

P-0406A/B：回收塔进料泵

P-0409A/B：废液泵

E-0414：回收塔再沸器

E-0415：回收塔冷凝器

D-0404：回收塔

V-0407：回收塔回流罐

P-0411A/B：回收塔回流泵

二.甲醇精制工段操作规程

1. 冷态开车操作规程

装置冷态开工状态为所有装置处于常温、常压下，各调节阀处于手动关闭状态，各手操阀处于关闭状态，可以直接进冷物流。

1.1开车前准备

（1）打开预塔一级冷凝器E0403和二级冷凝器的冷却水阀。

（2）打开加压塔冷凝器E0413和E0407的冷却水阀门。

（3）打开常压塔冷凝器E0409、E0410和E0416的冷却水阀门。

（4）打开回收塔冷凝器E-0415的冷却水阀。

（5）打开加压塔的N2进料阀，充压至0.65atm，关闭N2进口阀。

1.2预塔、加压塔和常压塔开车

<1）开粗甲醇预热器E-0401的进口阀门VA4001<>50%），向预塔D-0401进料。

<2）待塔顶压力大于0.02MPa时，调节预塔排气阀FV4003，使塔顶压力维持在0.03MPa左右。

<3）预塔D-0401塔底液位超过80%后，打开泵P-0403A的入口阀，启动泵，

再打开泵出口阀，启动预后泵。

<4）手动打开调节阀FV4002(>50%>，向加压塔D-0402进料。

<5）当加压塔D-0402塔底液位超过60%后，手动打开塔釜液位调节阀FV4007(>50%>，向常压塔D-0403进料。

<6）通过调节蒸汽阀FV4005开度，给预塔再沸器E-0402加热；通过调节阀门PV4007的开度，使加压塔回流罐压力维持在0.65MPa；通过调节FV4014开度，给加压塔再沸器E-0406B加热；通过调节TV4027开度，给加压塔再沸器E-0406A加热。

<7）通过调节阀门HV4001的开度，使常压塔回流罐压力维持在0.01MPa。

<8）当预塔回流罐有液体产生时，开脱盐水阀VA4005，冷凝液中补充脱盐水，开预塔回流泵P-0402A入口阀，启动泵，开泵出口阀，启动回流泵。

<9）通过调节阀FV4004<开度>40%）开度控制回流量，维持回流罐V-0403液位在40%以上

<10）当加压塔回流罐有液体产生时，开加压塔回流泵P-0404A入口阀，启动泵，开泵出口阀，启动回流泵。调节阀FV4013<开度>40%）开度控制回流量，维持回流罐V-0405液位在40%以上

<11）回流罐V-0405液位无法维持时，逐渐打开LV4014，打开VA4052，采出塔顶产品。

<12）当常压塔回流罐有液体产生时，开常压塔回流泵P-0405A入口阀，启动泵，开泵出口阀。调节阀FV4022<开度>40%），维持回流罐V-0406液位在40%以上。

<13）回流罐V-0406液位无法维持时，逐渐打开FV4024，采出塔顶产品。

<14）维持常压塔塔釜液位在80%左右

1.3回收塔开车

<1）常压塔侧线采出杂醇油作为回收塔D-0404进料，打开侧线采出阀VD4029- VD4032，开回收塔进料泵P0406A入口阀，启动泵，开泵出口阀。调节阀FV4023<开度>40%）开度控制采出量，打开回收塔进料阀VD4033- VD4037。

<2）待塔D-0404塔底液位超过50%后，手动打开流量调节阀FV4035，与D-0403塔底污水合并。

<3）通过调节蒸汽阀FV4031开度，给再沸器E-0414加热。

<4）通过调节阀VA4046的开度，使回收塔压力维持在0.01MPa。

<5）当回流罐有液体产生时，开回流泵P-0411A入口阀，启动泵，开泵出口阀，调节阀FV4032<开度>40%），维持回流罐V-0407液位在40%以上。

<6）回流罐V-0407液位无法维持时，逐渐打开FV4036，采出塔顶产品。

1.4 调节至正常

<1）通过调整PIC4003开度，使预塔PIC4003达到正常值。

<2）调节FV4001，进料温度稳定至正常值。

<3）逐步调整预塔回流量FIC4004至正常值。

<4）逐步调整塔釜出料量FIC4002至正常值。

<5）通过调整加热蒸汽量FIC4005控制预塔塔釜温度TRC4005至正常值。

<6）通过调节PIC007开度，使加压塔压力稳定。

<7）逐步调整加压塔回流量FIC013至正常值。

<8）开LIC4014和FIC4007出料，注意加压塔回流罐、塔釜液位。

<9）通过调整加热蒸汽量FIC4014和TIC4027控制加压塔塔釜温度TIC4027至正常值。

<10）开LIC4024和LIC4021出料，注意常压塔回流罐、塔釜液位。

<11）开FIC4036和FIC4035出料，注意回收塔回流罐、塔釜液位。

<12）通过调整加热蒸汽量FIC4031控制回收塔塔釜温度TIC4065至正常值。

<13）将各控制回路投自动，各参数稳定并与工艺设计值吻合后，投产品采出串级。

正常工况下的工艺参数如下：

<1）进料温度TIC4001投自动，设定值为72℃。

<2）预塔塔顶压力PIC4003投自动，设定值为0.03MPa。

<3）预塔塔顶回流量FIC4004设为串级，设定值为16690 kg/h，LIC4005设自动，设定值为50％。

<4）预塔塔釜采出量FIC4002设为串级，设定值为35176 kg/h，LIC4001设自动，设定值为50％。

<5）预塔加热蒸气量FIC4005设为串级，设定值为11200 kg/h，TRC4005投自动，设定值为77.4℃。

<6）加压塔加热蒸气量FIC4014设为串级，设定值为15000 kg/h，TRC4027投自动，设定值为134.8℃。

<7）加压塔顶压力PIC4007投自动，设定值为0.65MPa。

<8）加压塔塔顶回流量FIC4013投自动，设定值为37413kg/h。

<9）加压塔回流罐液位LIC4014投自动，设定值为50％。

<10）加压塔塔釜采出量FIC4007设为串级，设定值为22747kg/h，LIC4011设自动，设定值为50％。

<11）常压塔塔顶回流量FIC4022投自动，设定值为27621kg/h。

<12）常压塔回流罐液位LIC4024投自动，设定值为50％。

<13）常压塔塔釜液位LIC4021投自动，设定值为50％。

<14）常压塔侧线采出量FIC4023投自动，设定值为658 kg/h。

<15）回收塔加热蒸气量FIC4031设为串级，设定值为700 kg/h，TRC4065投自动，设定值为107℃。

<16）回收塔塔顶回流量FIC4032投自动，设定值为1188 kg/h。

<17）回收塔塔顶采出量FIC4036投串级，设定值为135 kg/h，LIC4016投自动，设定值为50%。

<18）回收塔塔釜采出量FIC4035设为串级，设定值为346 kg/h，LIC4031设自动，设定值为50％。

<19）回收塔侧线采出量FIC4034投自动，设定值为175 kg/h。

3. 停车操作规程

  3.1 预塔停车

<1）手动逐步关小进料阀VA4001，使进料降至正常进料量的70%。

<2）在降负荷过程中，尽量通过FV4002排出塔釜产品，使LICA001降至30%左右。

<3）关闭调节阀VA4001，停预塔进料

<4）关闭阀门FV4005，停预塔再沸器的加热蒸汽。

<5）手动关闭FV4002，停止产品采出。

<6）打开塔釜泄液阀VA4012，排不合格产品，并控制塔釜降低液位。

<7）关闭脱盐水阀门VA4005。

<8）停进料和再沸器后，回流罐中的液体全部通过回流泵打入塔，以降低塔内温度。

<9）当回流罐液位降至5%，停回流，关闭调节阀FV4004。

(10>当塔釜液位降至5%，关闭泄液阀VA4012

(11>当塔压降至常压后，关闭FV4003

(12>预塔温度降至30℃左右时，关冷凝器冷凝水。

3.2 预塔停车

<1）加压塔采出精甲醇VA4052改去粗甲醇贮槽VA4053。

<2）尽量通过LV4014排出回流罐中的液体产品，至回流罐液位LICA014在20%左右。

<3）尽量通过FV4007排出塔釜产品，使LICA011降至30%左右。

<4）关闭阀门FV4014和TV4027，停加压塔再沸器的加热蒸汽。

<5）手动关闭LV4014和FV4007，停止产品采出。

<6）打开塔釜泄液阀VA4023，排不合格产品，并控制塔釜降低液位。

<7）停进料和再沸器后，回流罐中的液体全部通过回流泵打入塔，以降低塔内温度。

<8）当回流罐液位降至5%，停回流，关闭调节阀FV4013。

(9> 当塔釜液位降至5%，关闭泄液阀VA4023

(11> 当塔压降至常压后，关闭PV4007

(12> 加压塔温度降至30℃左右时，关冷凝器冷凝水。

3.3 常压塔停车

<1）常压塔采出精甲醇VA4054改去粗甲醇贮槽VA4055。

<2）尽量通过FV4024排出回流罐中的液体产品，至回流罐液位LICA024在20%左右。

<3）尽量通过FV4021排出塔釜产品，使LICA021降至30%左右。

<4）手动关闭FV4024，停止产品采出。

<5）打开塔釜泄液阀VA4035，排不合格产品，并控制塔釜降低液位。

<6）停进料和再沸器后，回流罐中的液体全部通过回流泵打入塔，以降低塔内温度。

<7）当回流罐液位降至5%，停回流，关闭调节阀FV4022。

<8）当塔釜液位降至5%，关闭泄液阀VA4035。

<9）当塔压降至常压后，关闭HV4001。

<10）关闭侧线采出阀FV4023。

<11）常压塔温度降至30℃左右时，关冷凝器冷凝水。

3.4 回收塔停车

<1）回收塔采出精甲醇VA4056改去粗甲醇贮槽VA4057。

<2）尽量通过FV4036排出回流罐中的液体产品，至回流罐液位LICA016在20%左右。

<3）尽量通过FV4035排出塔釜产品，使LICA031降至30%左右。

<4）手动关闭FV4036和FV4035，停止产品采出。

<5）停进料和再沸器后，回流罐中的液体全部通过回流泵打入塔，以降低塔内温度。

<6）当回流罐液位降至5%，停回流，关闭调节阀FV4032。

<8）当塔釜液位降至5%，关闭泄液阀FV4035。

<9）当塔压降至常压后，关闭VA4046。

<10）关闭侧线采出阀FV4034。

<11）回收塔温度降至30℃左右时，关冷凝器冷凝水。

<12）关闭FV4021

4.1 预塔

1. 回流控制阀FV4004阀卡：

原因:回流控制阀FV4004阀卡

现象:回流量减小，塔顶温度上升，压力增大。

处理:打开旁路阀VA4009，保持回流。

原因:回流泵P-0402A泵坏

现象: P-0402A断电，回流中断，塔顶压力、温度上升。

处理: 启动备用泵P-0402B。