用于教学培训的环己酮肟合成实训装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，包括环己酮肟合成装置区、操作区和教学讨论区；其中，化工装置建设区内设置有小型化工装置、装置框架和化工仪表，小型化工装置设置在装置框架上，化工仪表与其相应的小型化工装置相连接，室内操作区内设置有控制系统，控制系统与上述的小型化工装置通过信号电缆联通，而教学讨论区则设置有多台计算机及多媒体教学设施；所述的小型化工装置包括肟化反应装置、真空精馏装置、水解装置。结构上整体按工业装置进行缩小设计，以体现真实，解决了工业装置占地面积大、投资大、运行费用高及安全的问题。本发明增加了水解装置及尾气净化装置，以达到环己酮原料循环利用及防治空气污染的目的。
【专利说明】用于教学培训的环己酮肟合成实训装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化工领域的教学装置，属于教育、化工工艺及设备【技术领域】，用于 企业院校化工类及相关专业的教学、培训、实习，及进行化工类技师及高级技师的培训。
【背景技术】
[0002] 由于化学工业存在易燃、易爆、有毒、有害及高温、高压等特殊性，在进行实习、实 训教学培训中不适合在工业装置上进行。费用及安全也是必须考虑的因素，例如其原材料 消耗、能耗等，而且在重复训练中会产生大量产物，处理这些产物也是难题。而化工产品种 类繁多，其合成方法不尽相同。同一原料可以生产不同的化学品，同一产品可以由不同的原 料生产，而同一原料的产品线其工艺也不完全相同。所以院校的教学、培训、实习一般采用 某一分类选择进行，如固定床反应器、流化床反应器、釜式反应器等；或放热反应、吸热反应 等。
[0003] 目前化工类专业教学的主要场景大致有以下几种：第一种是完全真实的化工装 置，这种装置一般是原校办工厂由于各种原因停办后，直接用于教学，学生可以在此装置上 熟悉化工生产工艺流程，也可以进行模似生产的演练，但是该装置占地面积较大，不可能将 其搬至教室，难以进行理实一体化教学，而且该装置不能投料，一切都处于静止状态，学生 没有化工生产运行的感觉，起不到应有的效果；第二种是完全虚似的化工装置，没有任何实 物一切都在计算机上进行，目前绝大多数院校都采用此装置，这种装置除了计算机外没有 任何的实物投入，运行成本较小，学生在计算机房上课，在计算机前，根据操作步骤进行仿 DCS及装置现场操作，通过这种培训可以使学生对DCS及装置现场操作有了较为直观的了 解，但是由于缺少了真实的实物，更象是在玩软件游戏；第三种是在一相对较大教室里建一 化工装置，该装置一般是将某个化工产品的生产工艺装置进行同比例缩小，做成装置模型， 再辅以仿真软件对装置实施DCS控制，所要进行的现场操作靠阀门的附加信号远传至计算 机，通过这种培训可以使学生在进行DCS及装置现场操作时，有了真实感，更接近了化工生 产的真实状态，但是此种装置不投化工原料，不产生化工产品，学生在此装置上可认识化工 设备、仪表及熟悉化工生产工艺流程，还可以进行仿真操作，由于是在模拟操作装置，学生 在此环境下训练就会有虚假的感觉，不会产生真实化工装置那样的后果，也就是说如此训 练很难投入，不会有身临其境之责任感。真实装置与模拟装置存在很大的差别，如其异常现 象仿真是人预先设定的，而真实装置是由多种原因生产的，这与真实化工装置相差甚远。
[0004] 己内酰胺是一种重要的有机化工原料，主要用途是通过聚合生成聚酰胺切片（通 常叫尼龙6切片，或锦纶6切片），可进一步加工成锦纶纤维、工程塑料、塑料薄膜，尼龙6切 片随着质量和指标的不同，有不同的侧重应用领域。目前国内主要生产厂商如南京东方公 司、巴陵石化公司等均采用以苯为原料的羟胺-环己酮（HPO)法来生产己内酰胺。环己酮 肟是HPO法制己内酰胺的重要中间产物，工业上环己酮肟生产方法，依其羟胺盐制造过程 的区别，主要有拉西法、催化还原法和磷酸羟胺化法。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种实践性、操作性强，可完好 实现理论与实践一体化教学的目的的用于教学培训的环己酮肟合成实训装置。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，包括环己酮肟合成装置区、操作区 和教学讨论区；
[0008] 其中，化工装置建设区内设置有小型化工装置、装置框架和化工仪表，小型化工装 置设置在装置框架上，化工仪表与其相应的小型化工装置相连接，室内操作区内设置有控 制系统，控制系统与上述的小型化工装置通过信号电缆联通，而教学讨论区则设置有多台 计算机及多媒体教学设施；
[0009] 所述的小型化工装置包括肟化反应装置、真空精馏装置、水解装置，其中肟化反应 装置、真空精馏装置、水解装置依次连接。
[0010] 所述小型化工装置还包括尾气处理装置，所述尾气处理装置分别连接肟化反应装 置、真空精馏装置、水解装置，用于处理肟化反应、真空精馏、水解过程中产生的尾气。
[0011] 所述肟化反应装置包括甲苯罐、羟胺罐、环己酮罐及相应的进料计量泵，预热器、 肟化塔、脉冲泵、产品罐、酸液罐及在线PH计，所述甲苯罐、羟胺罐、环己酮罐分别通过相应 的进料计量泵、预热器连接肟化塔，肟化塔的顶部连接产品罐，底部连接酸液罐，肟化塔底 部连接有脉冲泵。
[0012] 所述真空精馏装置包括进料罐、进料泵、真空精馏塔、甲苯收集罐、冷凝系统、釜液 罐，真空系统及测量仪表；进料罐通过进料泵连接真空精馏塔，真空精馏塔的塔顶连接冷凝 系统和甲苯收集罐，塔底连接釜液罐；甲苯收集罐、釜液罐、进料罐均连接真空系统；真空 系统由真空集气站和真空泵组成，所述冷凝系统由串联的低温槽和冷凝器组成。
[0013] 所述水解装置包括磷酸计量槽、环己酮肟计量槽、水解反应釜、水浴控制系统、分 液槽、测量仪表，磷酸计量槽和环己酮肟计量槽连接水解反应釜的顶部，水解反应釜底部连 接分液槽，水解反应釜为夹套式反应釜，水浴控制系统连接水解反应釜的夹套。
[0014] 所述尾气处理装置包括集气管、吸收柱、吸附柱、催化燃烧炉、冷凝管、凝液收集 管，集气管连接肟化反应装置、真空精馏装置、水解装置的各个尾气管，集气管依次连接吸 收柱、吸附柱、催化燃烧炉、冷凝管、冷凝液收集管，吸附柱与催化燃烧炉的连接管道上设置 有转子流量计。
[0015] 所述预热器为电加热式预热器。
[0016] 所述装置框架为不锈钢框架。
[0017] 本发明的有益效果是：本发明的结构是按工业装置进行缩小设计，并制造安装，以 体现真实，仅是产量大小的不同，解决了工业装置占地面积大、投资大、运行费用高及安全 因素的问题。利用本发明实施教学，能够让学员操作到真实的化工生产装置，提高学员对化 工设备及装置的认识，能够提高学员的操作水平，培养学员的协作能力及团队意识。可有效 地缓解目前学校普遍存在的经费不足，寻找企业实训困难的弊端的问题。受训人员在校内 进行装置的开车、停车、事故处理操作及工艺参数的验证，是工业企业不可能提供的培训条 件。本发明的结构设计与工厂的设备的实际设计情况基本保持一致，在利用本发明进行教 学的过程中，能够让学员切实了解到真实化工生产装置的构成及大致概况，提高了学员对 各类化工设备的认识，增强了学员的实际操作水平，培养了学员的协作能力及团队意识，此 夕卜，本发明设置的控制系统可使学员了解真实用DCS控制的化工生产装置的构成及大致概 况，并能够接受化工生产DCS操作训练，利用软件的开发环境同时还可能培养教师分析和 解决问题的能力。另外，本发明还具有以下优点：1.由于增加了水解反应工序（工厂没有 水解反应工序），既丰富了实训内容，又减少了原料消耗及废物排放（水解后产品可作为肟 化工序的原料）；2.装置添加了尾气处理装置，消除了尾气对环境的污染，将各个阶段产生 的尾气都引入尾气处理装置，统一进行处理，有效的降低污染物排放，保护了环境，并且保 护了参加实训人员的身体健康。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的结构示意图；
[0019] 图2为厢化反应装置的工艺流程图；
[0020] 图3为真空精馏装置的工艺流程图；
[0021] 图4为水解装置的工艺流程图；
[0022] 图5为尾气处理装置的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0024] 如图1，一种用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，包括环己酮肟合成装置区 1、操作区2和教学讨论区3;
[0025] 其中，化工装置建设区内设置有小型化工装置、装置框架和化工仪表，小型化工装 置设置在装置框架上，装置框架采用不锈钢框架，化工仪表与其相应的小型化工装置相连 接，室内操作区内设置有控制系统，控制系统与上述的小型化工装置通过信号电缆联通，而 教学讨论区则设置有多台计算机及多媒体教学设施；
[0026] 小型化工装置包括肟化反应装置、真空精馏装置、水解装置，其中肟化反应装置、 真空精馏装置、水解装置依次连接。
[0027] 小型化工装置还包括尾气处理装置，尾气处理装置分别连接肟化反应装置、真空 精馏装置、水解装置，用于处理肟化反应、真空精馏、水解过程中产生的尾气。
[0028] 如图2,肟化反应装置包括甲苯罐、羟胺罐、环己酮罐及相应的进料计量泵（甲苯 泵、羟胺泵、环己酮泵）和预热器、肟化塔、脉冲泵、产品罐、酸液罐及在线PH计，甲苯罐、羟 胺罐、环己酮罐分别通过相应的进料计量泵、预热器连接肟化塔，肟化塔的顶部连接产品 罐，肟化塔底部出口通过η型管接到酸液罐，并设置有放空管，肟化塔底部连接有脉冲泵。 预热器采用电加热式预热器。
[0029] 如图3,真空精馏装置包括进料罐、进料泵、真空精馏塔、甲苯收集罐、冷凝系统、釜 液罐，真空系统及测量仪表；进料罐通过进料泵连接真空精馏塔，真空精馏塔的塔顶连接冷 凝系统和甲苯收集罐，塔底连接釜液罐；甲苯收集罐、釜液罐、进料罐均连接真空系统；真 空系统由真空集气站和真空泵组成，冷凝系统由串联的低温槽和冷凝器组成。
[0030] 如图4,水解装置包括磷酸计量槽、环己酮肟计量槽、水解反应釜、水浴控制系统、 分液槽、测量仪表，磷酸计量槽和环己酮肟计量槽连接水解反应釜的顶部，水解反应釜底部 连接分液槽，水解反应釜为夹套式反应釜，水浴控制系统连接水解反应釜的夹套。
[0031] 如图5,尾气处理装置包括集气管、吸收柱、吸附柱、催化燃烧炉、冷凝管、凝液收集 管，集气管连接肟化反应装置、真空精馏装置、水解装置的各个尾气管，集气管依次连接吸 收柱、吸附柱、催化燃烧炉、冷凝管、冷凝液收集管，吸附柱与催化燃烧炉的连接管道上设置 有转子流量计。
[0032] 本实训装置采用磷酸羟胺法，由磷酸羟胺和环己酮酸性条件下在肟化反应器中反 应生成环己酮肟，形成的环己酮肟溶于甲苯中。
【权利要求】
1. 一种用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，其特征在于：包括环己酮肟合成装置 区、操作区和教学讨论区； 其中，化工装置建设区内设置有小型化工装置、装置框架和化工仪表，小型化工装置设 置在装置框架上，化工仪表与其相应的小型化工装置相连接，室内操作区内设置有控制系 统，控制系统与上述的小型化工装置通过信号电缆联通，而教学讨论区则设置有多台计算 机及多媒体教学设施； 所述的小型化工装置包括肟化反应装置、真空精馏装置、水解装置，其中肟化反应装 置、真空精馏装置、水解装置依次连接。
2. 如权利要求1所述的用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，其特征在于：所述小 型化工装置还包括尾气处理装置，所述尾气处理装置分别连接肟化反应装置、真空精馏装 置、水解装置，用于处理肟化反应、真空精馏、水解过程中产生的尾气。
3. 如权利要求1所述的用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，其特征在于：所述肟 化反应装置包括甲苯罐、羟胺罐、环己酮罐及相应的进料计量泵和预热器、肟化塔、脉冲泵、 产品罐、酸液罐及在线pH计，所述甲苯罐、羟胺罐、环己酮罐分别通过相应的进料计量泵、 预热器连接肟化塔，肟化塔的顶部连接产品罐，底部连接酸液罐，肟化塔底部连接有脉冲 栗。
4. 如权利要求1所述的用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，其特征在于：所述真 空精馏装置包括进料罐、进料泵、真空精馏塔、甲苯收集罐、冷凝系统、釜液罐，真空系统及 测量仪表；进料罐通过进料泵连接真空精馏塔，真空精馏塔的塔顶连接冷凝系统和甲苯收 集罐，塔底连接釜液罐；甲苯收集罐、釜液罐、进料罐均连接真空系统；真空系统由真空集 气站和真空泵组成，所述冷凝系统由串联的低温槽和冷凝器组成。
5. 如权利要求1所述的用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，其特征在于：所述水 解装置包括磷酸计量槽、环己酮肟计量槽、水解反应釜、水浴控制系统、分液槽、测量仪表， 磷酸计量槽和环己酮肟计量槽连接水解反应釜的顶部，水解反应釜底部连接分液槽，水解 反应釜为夹套式反应釜，水浴控制系统连接水解反应釜的夹套。
6. 如权利要求2所述的用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，其特征在于：所述尾 气处理装置包括集气管、吸收柱、吸附柱、催化燃烧炉、冷凝管、冷凝液收集管，集气管连接 肟化反应装置、真空精馏装置、水解装置的各个尾气管，集气管依次连接吸收柱、吸附柱、催 化燃烧炉、冷凝管、冷凝液收集管，吸附柱与催化燃烧炉的连接管道上设置有转子流量计。
7. 如权利要求3所述的用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，其特征在于：所述预 热器为电加热式预热器。
8. 如权利要求1所述的用于教学培训的环己酮肟合成实训装置，其特征在于：所述装 置框架为不锈钢框架。
【文档编号】G09B23/24GK104361812SQ201410755747
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】张金龙, 王明权, 吴莉莉 申请人:南京化工职业技术学院