附件2

2018年度國家虛擬仿真實驗教學項目申報表

學校名稱

實驗教學項目名稱煤制甲薛半實物仿真工廠實習實訓項目

所屬課程名稱化學工程與工藝

所屬專業代碼

實驗教學項目負責人姓名

實驗教學項目負責人電話

有效鏈接網址

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時，要寫清全稱

和縮寫，再次出現時可以使用縮寫。

3.所屬專業代碼，依據《普通高等學校本科專業目錄

（2012年）》填寫6位代碼。

4.涉密內容不填寫，有可能涉密和不宜大范圍公開的內

容，請特別說明。

5.表格各欄目可根據內容進行調整。

1.實驗教學項目教學服務團隊情況

1-1實驗教學項目負責人情況

姓名張小俊性別男出生年月1980.10

學歷研究生學位博士電/p>

專業技教授行政副院長

手機

術職務職務

院系化學與材料科學學院電子郵箱xjzhang@ahnu.edu.c

安徽省蕪湖市弋江區安徽師范大學化學與材料科

地址郵編241000

學學院

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

第一署名人在國內外公開發行的刊物上發表的教學研究論文（含題目、刊物名稱、時間，

不超過10項）；獲得的教學表彰/獎勵（不超過5項）。

自2007年起，一直承擔本科生《物理化學》及研究生《電極過程動力學》等專業課

的教學乍。教學上盡職盡貪，熱愛學生，真誠對待學生，洸受學生及同行專家的好評。

主持項目：

1、“化學實驗班教學改革與探索”，2013年安徽省本科教學提升計劃

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

心

教學獎勵：

1、2012年獲安徽師范大學教學優秀獎

2、2012年獲安徽師范入學“第二屆青年教師教學基本功人賽”二等獎

學術研究情況：近五年來承擔的學術研究課題（含課題名稱、來源、年限、本人所起作

用，不超過5項）；在國內外公開發行刊物上發表的學術論文（含題目、刊物名稱、署名

次序與時間，不超不超過5項）；獲得的學術研究表彰/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，圍繞材料電化學研究方向，在超級電容器和電化學傳感兩個方

面開展工作，并取得了系列研究成果。

主持項目：

1、“金屬基復合材料電極的構建及其在肺類化合物中的檢測應用”，國家自然科學基金，

2010.1-2012.12

2、“金屬基異質結構納米材料的合成及其在糖尿病檢測中的應用”，國家自然科學基金，

2011.1-2013.12

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

4、“材料電化學”,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”,安徽省科技攻關項目,2016.1-2018.12

發表論文：

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）

學術獎勵：

1、“功能納米材料的可控合成、性能及應用”，2012年度安徽省自然科學二等獎

1-2實驗教學項目教學服務團隊情況

1-2-1團隊主要成員（5人以內）

序

號姓名所在單位專業技術職務行政職務承擔任務備注

虛擬仿真中心主

1化材學院教授副院長

張小俊任、團隊負責人

化學工程實訓/團

2羅時忠化材學院教授

隊負責人

科研成果轉化實

3院長

高峰化材學院教授驗/團隊負責人

在線

4仿真實訓教學負

教學

許發功化材學院講師責人

服務

5趙成安化材學院仿真實訓維護/責

實驗師任人

1-2-1團隊其他成員

序號姓名所在單位專業技術職務行政職務承擔任務備注

1王偉智化材學院副教授仿真實訓教學

2玄力.T而UL上IT而UJ化材學院副教授仿真實訓教學

3張小璇化材學院副教授仿真實訓教學

4何心偉化材學院副教授仿真實訓教學

5王俊化材學院講師仿真實訓教學

6王露化材學院講師仿真實訓教學

上海華誼能

源化工有限

公司副總經化學工程、科研成

7戴文濤高級工程師

理、安徽華逗果轉化

化工公司總

經理

安徽六國化化學工程、科研成

工股份有限

8沈浩正高級工程師果轉化

公司

安徽美住新

化學工程'科研成

9王方銀材料股份有高級工程師

果轉化

限公司

蕪湖榕樹影軟件設計、科研成

10阮樹勇像公司果轉化

技

北京歐倍爾術

支

軟件設計、科研成持

軟件技術開

人

11趙志博員

果轉化

發有限公司

中學化學實驗研

夏建華安徽省化學

12教研員中學特級教師究、科研成果轉化

項目團隊總人數：_17_（人）高校人員數量：_LL（人）企業人員數量：_5_（人）

注：1.教學服務團隊成員所在單位需如實填寫，可與負責人不在同一單位。

2.教學服務團隊須有在線教學服務人員和技術支持人員，請在備注中說明。

2.實驗教學項目描述

2-1名稱

煤制甲醇半實物仿真工廠實習實訓項目

2-2實驗目的

目前化工專業學生生產實習，從設備安全角度以及實料生產中存在有害物考

慮，普遍存在學生動手少，觀察見習多，學生實操機會不多，對工藝流程認識往

往僅局限于實習的部分工段上。缺乏整體觀。

項目依托實習單位的煤制甲醇工藝，模擬60萬t/a煤制甲醇生產全過程，

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、控制網絡化（DCS）、故障模擬真實化，實訓安全

化等特點。

利用半實物裝置及虛擬現實技術再現工廠環境，構建“實物現場站+3D虛擬

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

實結合，實物現場與真實工廠布置一致，提高學生對化工廠的工藝流程、設備布

置、化工生產技術的理解能力，鞏固所學的理論知識，加強學生的工程設計能力。

2-3實驗原理（或對應的知識點）

知識點數量：5（個）

（1）煤原料氣化技術

（2）一氧化碳變換

（3）爐氣凈化技術

（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工藝，模擬60萬t/a煤制甲醇生產全過程，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：

水煤漿與氧氣經工藝燒嘴混合后進入氣化爐，在4MPa、1200C下進行氣化

反應，生成以CO、％、COn為主要成分的粗合成氣。氣化爐內的反應很復雜，一

般認為分三步：

a、煤的裂解與揮發份的燃燒

水煤漿與氧氣進入燃燒室后，水分迅速蒸發為水蒸氣，煤粉發生熱裂解并釋

放出揮發份。裂解產物及揮發份在高溫、高氧下迅速完全燃燒，同時煤粉變為煤

焦，放出大量反應熱。因此，在合成氣中不含有焦油、粉類和高分子燒類。這個

過程相當短暫。

b、燃燒及氣化反應

煤裂解后生成的煤焦一方面與剩余的氧氣發生燃燒反應，生成CO、CO。等氣

體，放出反應熱；另一方面，煤焦又和水蒸氣、C0?發生氣化反應，生成CO、氏。

c、氣化反應

經過前面兩步的反應，氣化爐內的氧氣完全耗盡。這是主要進行的是煤焦、

甲烷等與水蒸汽、C0?發生的氣化反應，生成CO和上。

煤制甲醇變換原理

把氣化工序送來的經過洗滌冷卻后合格的粗煤氣送入變換工段，經部分耐硫

變換，調節有效氣組成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-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。在T301吸收塔中進行分別吸收，并在后續的甲醉再生過程中，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器反應合成甲醇

主反應：CO+2H2=CH3OH+90kJ/mol

副反應CO+H2-(CH3)2O+H2O

CO+3H2-CH4+H2O

4CO+8H,—C4HQH+3H2O

18CO+27H,—C18H18+18H2O

CO2+H；一CO+H2O

產品精制-精保工藝原理：

精僭是將揮發度不同的組分組成的混合液，在精儲塔內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，包括預塔、加壓塔、常壓塔及甲醇回

收塔。預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

（如異丁基油），同時獲得高純度的優質甲醇產品。另外，為了減少廢水排放，

增設甲醇回收塔，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化工段的轉化氣作為加壓塔再沸器熱源；

其二是加壓塔輔助再沸器、預塔再沸器冷凝水用來預熱進料粗甲醇；

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，

仿真工廠所需靜設備，

中控室硬件及DCS控制系統，

設備支撐仿真軟件學習系統

機房整體建設

該裝置是在約長22mx寬16.8mX高10m（一半區域層高15m）的建設場地

內，基于煤制甲醇生產工藝，模擬60萬t/a煤制甲葬生產全過程，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，符合化工生產要求，實現正常生產過程，滿足國家環保標準。

該實訓系統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開發有

甲阱工藝3D虛擬現實仿真軟件

DPSPJCGY3.0限公司

歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術開發有

合成氨3D虛擬現實仿真軟件

DPSPJICNH3.0限公司

歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術開發有

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開發有

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開發有

件DPSPTBRFX3.0限公司

3D流體輸送綜合實訓歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術開發有

裝置仿真軟件DPSP_LTSSZ3.0限公司

3D傳熱過程綜合實訓歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術開發有

化工實

裝置仿真軟件DPSP.CRGCZ3.0限公司

訓3D仿

3D精謠實訓裝置仿真歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術開發有

真軟件

軟件DPSPJLSX3.0限公司

3【）吸收與解吸實訓裝歐倍爾、北京/北京歐倍爾軟件技術開發有

置仿真軟件DPSP_XJSX3.0限公司

2-5實驗材料（或預設參數等）

包含煤制甲醇生產的五個工段

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

a、氣化爐系統

來自煤漿槽濃度為53.4%的水煤漿，由高壓煤漿泵加壓，投料前經煤漿循環

閥循環至煤漿槽。投料后經煤漿切斷閥送至主燒嘴的環隙。

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節閥控制氧氣流量經氧氣上、下游切斷閥分別送

入主燒嘴的中心管、外環隙。

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。生成以CO和上為有效成份的粗煤氣。粗

煤氣和熔融態灰渣一起向下，經過均勻分布激冷水的激吟環沿下降管進入激冷室

的水浴中。大部分的熔渣經冷卻固化后，落入激冷室底部。粗煤氣從下降管和導

氣管的環隙上升，出激冷室去洗滌塔。在激冷室合成氣出口處設有工藝冷凝液沖

洗，以防止灰渣在出口管累積堵塞。由冷凝液沖洗水設節閥控制沖洗水量為

23m7ho

激冷水經激冷水過濾器濾去可能堵塞激冷環的大顆粒，送入位于下降管上部

的激冷環。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，經黑

水排放閥送入黑水處理系統，激冷室液位控制在60—6,現。在開車期間，黑水經

黑水開工排放閥排向沉降槽。

在氣化爐預熱期間，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，通過調節預熱燒嘴風門和抽引蒸汽量來控制氣化爐的真空度，

氣化爐配備了預熱燒嘴。

b、粗煤氣洗滌系統

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

降管和導氣管的環隙向上穿過四塊沖擊式塔板，與冷凝液循環泵送來的冷凝液逆

向接觸，洗滌掉剩余的固體顆粒。粗煤氣在洗滌塔頂部經過絲網除沫器，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，粗煤氣經背壓前閥和背壓閥排放至開工火炬來控制系統壓力在

3.74MPao火炬管線連續通入LN使火炬管線保持微正壓。當洗滌塔出口粗煤氣壓

力溫度正常后，經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泵加壓后經洗滌塔補水控制閥控制塔

板上補水流量，另外當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。當除氧器的液位低時，由除氧器的補水閥來補充工業

水（PW2）,用除氧器壓力調節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

由氣化碳洗塔來的粗水煤氣（3.85MPa、232℃）經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，變換氣出口CO含量約為5.27%,出變換爐的高溫氣體（449℃）

經原料氣預熱器（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#低壓蒸汽發生

器(E202),副產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#低壓蒸汽發生器(E203)副產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，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設有兩個中間冷卻器E302和E303,用來移走甲薛因吸收CO?

所產生的溶解熱。

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。

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CO?產品氣量的要求調節。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

塔內洗滌塔內的含硫氣體后，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塔頂得到C0?

產品氣(36732kg/h),與含硫甲醇及變換氣換熱后送入產品單元。

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，塔頂得到不含硫的尾氣。尾氣經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，塔頂得到富含HB的氣體(H2S^25%),送

至硫回收單元。

貧甲醇從T304塔釜采出，經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塔頂得到的H：S濃度較高的氣體，經過水冷器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塔底的甲醇液經過P305泵后，經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的設備包括循環氣壓縮機（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，進入催化劑層的合成原料

氣需先加熱到反應溫度（＞21（TC）才能反應，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熱及時移走，本反應系統將原料

氣加熱和反應過程中移熱結合，反應器和換熱器結合連續移熱，同時達到縮小設

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時反應即停止。

蒸汽驅動透平帶動壓縮機運轉，提供循環氣連續運轉的動力，并同時往循環

系統中補充H?和混合氣（CO+HJ,使合成反應能夠連續進行。反應放出的大量熱

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熱

至46C后進入合成塔R601,合成塔出口氣由255（依次經中間換熱器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

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

器R401。

合成甲醇流程控制的重點是反應器的溫度、系統壓力以及合成原料氣在反應

器入口處各組分的含量。反應器的溫度主要是通過汽包來調節，如果反應器的溫

度較高并且升溫速度較快，這時應將汽包蒸汽出口開大，增加蒸汽采出量，同時

降低汽包壓力，使反應器溫度降低或溫升速度變小；如果反應器的溫度較低并且

升溫速度較慢，這時應將汽包蒸汽出口關小，減少蒸汽采出量，慢慢升高汽包壓

力，使反應器溫度升高或溫降速度變小；如果反應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來調節。系統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以及循環量來控制的，冷態開車時，由于循環氣的組成沒有達到穩態時

的循環氣組成，需要慢慢調節才能達到穩態時的循環氣的組成。調節組成的方法

是：1.如果增加循環氣中H：的含量，應開大FIC4002、增大循環量并減小FIC4001,

經過一段時間后，循環氣中H2含量會明顯增大；2.如果減小循環氣中乩的含量，

應關小FIC4002、減小循環量并增大FIC4001,經過一段時間后，循環氣中乩含

量會明顯減小；3.如果增加反應塔入口氣中上的含量，應關小FIC4002并增加

循環量，經過一段時間后，入口氣中小含量會明顯增大；4.如果降低反應塔入

口氣中乩的含量，應開大FIC4002并減小循環量，經過一段時間后，入口氣中

也含量會明顯增大。循環量主要是通過透平來調節。調平衡的方法是：通過調節

循環氣量和混和氣入口量使反應入口氣中HJCO（體積比）在7-8之間，同時通

過調節FIC4002,使循環氣中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過粗甲醇預熱器（E501）加熱后進入預塔

（T501）,經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P503增壓后用加壓塔（T502）塔釜出料液在E505

中進行預熱，然后進入T502。

經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品，塔下部側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實驗教學方法（舉例說明采用的教學方法的使用目的、實施過程與實施效果）

1.教學采用線下與線上（網絡平臺）結合的方式進行。線下主要由學生進行

仿真練習，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。學生可以通過網絡平臺進行相應的仿真練習、Flash動畫

等資源的查看學習。根據具體的課程需要進行線上的仿真考試，掌握學生的學習

效果，如：仿真軟件的使用情況、使用時間、考試成績等內容，可督促學生學習,

進一步掌握學生的學習情況，并給出合理化的教學方案。

2.內操外操相結合。學生分組不同崗位輪換，內操外操相結合，學生普遍提

高了崗位責任感。安全意識得到了進一步提高。

3.虛實結合。企業全流程見習，流程實訓再現實物操作和仿真虛擬結合，充

分發揮學生的主觀能動性，要求學生人人動手實操，學生的實踐能力得到了增強。

經過一段時間的課程學習，針對煤制甲醇裝置，學生的理論知識以及仿真操

作能力達到了很高的水平，實現了最初設立該課程的目的。學生很好的掌握了煤

制甲薛的工藝流程、原理等內容，也可完成裝置的開停車操作以及緊急事故處理

等內容。

2-7實驗方法與步驟要求（學生交互性操作步驟應不少于10步）

（1）實驗方法描述：

基于DPSP進行軟件的開發建模，模擬真實工廠的數據及操作，主要包括：

冷態開車、正常運行、正常停車、事故操作等。

（2）學生交互性操作步驟說明：

以冷態開車為例，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；

打開抽真空系統開關閥門VD1008；

緩慢微開蒸汽進氣閥HV1003,并隨時調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D104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液位穩定在60%,

穩定后將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；

真空度穩定后PIC1017投自動；

當真空閃蒸分離罐D105液位接近60%時，打開液相出口閥VA1015,開度約

50%；

該系統操作步驟詳細，按照實際生產工藝進行分步驟操作，如圖：

2-8實驗結果與結論要求

(1)是否記錄每步實驗結果：因是口否

(2)實驗結果與結論要求：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、廠區布局、設備工作原理等知

識點內容;

（2）能夠掌握現場操作與內操操作方法；

（3）能夠多人協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，并獲得優異成績；

（2）能夠準備判斷并處理裝置事故，維持裝置的穩態運行。

2-10面向學生耍求

（1）專業與年級要求

全院各專業三年級學生（化學、應用化學、材料化學、化學工程與工藝）。

（2）基本知識和能力要求等

系統學習并通過《叱工基礎》、《化工原理》、《化工工藝學》、《CAD制圖》

等相應課程。

2-11實驗項目應用情況

（1）上線時間：2018.7

（2）開放時間：2018.9

（3）已服務過的學生人數：400

（4）是否面向社會提供服務：回是□否

3.實驗教學項目相關網絡要求描述

3-1有效鏈接網址

安徽師范大學化學化工虛擬仿真實驗教學中心

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

3-2網絡條件要求

（1）說明客戶端到服務器的帶寬要求（需提供測試帶寬服務）

帶寬2Mb/s以上，系統提供帶寬測試服務。

（2）說明能夠提供的并發響應數量（需提供在線排隊提示服務）

系統采用BS+CS模式，無需排隊，即時啟動。

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

（1）計算機操作系統和版本要求

仿真程序客戶端操作系統采用Windows7及其以上版本

管理平臺服務器操作系統采用WindowsServer2008及其以上版本

（2）其他計算終端操作系統和版本要求

暫不支持其它操作系統或終端

（3）支持移動端：口是E1否

3-4用戶非操作系統軟件配置要求（如瀏覽器、特定軟件等）

（1）需要特定插件口是團否

（勾選是請填寫）插件名身插件容量

下載鏈接_________________

（3）其他計算終端非操作系統軟件配置要求（需說明是否可提供相關軟件下載

服務）

暫不支持其它操作系統或終端

3-5用戶硬件配置要求（如主頻、內存、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（如可穿戴設備等）

（1）計算機特殊外置硬件要求

專業圖形工作站（專業圖形顯卡，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；數據線，信號線，電源線；支架,

云臺

4.實驗教學項目技術架構及主要研發技術

指標內容

系統架構圖及簡要說明系統采用CS、BS架構相結合的架構方式。

通過BS架構，用戶訪問管理平臺，查看

相關功能（軟件列表，課程列表）和統

計信息（學習記錄，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站后臺，數據后

臺進行交互。

3D仿真程序與本地2D仿真，后臺數據模

型程序進行交互。

開發技術（如：3D仿真、VR通過3D仿真技術實現虛擬教學仿真。3D

技術、AR技術、動畫技術、

引擎在Windows平臺下通過DirectX技

WebGL技術、OpenGL技術等）

術實現3D渲染。通過骨骼動畫、關鍵幀

和序列幀動畫制作3D動畫。通過計算機

圖形學（實時陰影，光照貼圖，凹凸貼

圖等）和計算幾何學（碰撞檢測、射線

檢測、剛體、流體模擬等）等實現現象

仿真。通過后臺模塊化模型的搭建和鏈

接實現數據仿真。通過VR,AR和動作捕

捉技術，實現增強虛擬化變現和交互性。

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

Daydream、Unity3d、

學項目并通過VisualSludio工具進行程序開

Virtools、Cult3D、Visual

Studio、AdobeFlash、百度發。

VR內容展示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（如：單場景模型總單場景的模型總面數不會超過100萬，

面數、貼圖分辨率、每幀渲染

貼圖分辨率為512*512/1024*1024兩類,

次數、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

不少于30次、動作反饋時間