专利名称：化工操作综合实训装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化工教学实训装置，主要用于化工职业学院的学员和化工 行业操作人员的岗位职业能力的教学训练和考核。
背景技术：
任何一个化工过程都是由化学反应过程和不发生化学反应的单元操作所组 成，化学反应过程包括气固相、气液相、液固相、液液相和气固液相反应，单 元操作包括流体输送、传热、精馏、吸收、非均相分离、蒸发、萃取和干燥等。 传统的化工操作实训装置，化学反应过程之间、单元操作之间，化学反应过程 和单元操作之间相互独立，功能单一，再加上考虑到培训教学成本的考虑，只 能让学员了解化工生产的原理和流程，对装置的开停车操作、稳定操作及工艺、 设备、仪表、阀门可能发生的故障以及故障的排除一无所知，导致学员无法通 过培训掌握化工搡作的基本技能，难以满足化工企业对人才培养的要求，而且 由于化工生产多数具有高温、高压、易燃、易爆、有毒的特点，更是无法对学 员进行实际操作训练， 一旦实际操作中发生事故，不仅影响产品质量，而且也 会对操作者的人身带来伤害。
因此，人们迫切需要一种功能完善、能让学员进行操作、排除故障的实训 装置，既能完成反应装置、单元操作的单项技能训练，也能进行综合技能的训 练
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种化工搡作综合 实训装置。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的 一种基于计算机虛拟技术的化 工操作综合实训装置，包括吸收单元、氧化单元、烷精馏单元、酮精制单元， 其特征在于吸收单元连接氧化单元，氧化单元连接烷精馏单元，烷精馏单元连接酮精制单元，垸精馏单元连接吸收单元。
前述基于计算机虛拟技术的化工操作综合实训装置，其特征在于在吸收单 元中设置吸收进料深冷器和吸收循环深冷器换热面积扰动点；在氧化单元中设
置废水汽提塔再沸器蒸汽阀卡的扰动点；在烷精馏单元中设置烷精馏塔冷凝器 的换热管裂缝扰动点；在酮精制单元中设置酮塔气体冷却器和酮塔冷凝器冷却 水用量扰动点；在酮精制单元中酮塔回流泵吸入管路漏气扰动点。 本实用新型的有益效果是
1、 本实用新型将实训教学时相对独立的化学反应过程和单元操作整合成有 机的整体，各个单元联动运行，从搡作视觉、听觉等方面营造真实化工生产环 境，设备运行不走真实物料，运用计算机虛拟技术和真实设备模拟化工过程， 解决了化工生产由于高温、高压、易燃、易爆、有毒的特点而无法对学员进行 实际操作训练的困难，既能进行反应装置、单元操作的单项技能训练，也能进 行各个单元联动运行的综合技能训练。
2、 本实用新型既能进行装置的开停车操作、稳定操作，还能对工艺、设备、 仪表、阀门等设置各类故障，并提供解决故障的所有信息，供训练者从中找出 解决故障的方式。培养学员除了具备按照操作规程进行装置开停车操作和稳定 操作外，还能根据显示仪表、阀门提供的数据，判断装置发生故障的原因，及 时釆取有针对性的措施，消除偏离、排除故障，实现化工装置的正常运行。
图1是体现本实用新型化工综合实训装置各单元之间连接关系的示意图； 图2a、 2b是本实用新型吸收单元的分体示意图； 图3是本实用新型氧化单元的分体示意图； 图4a、 4b是本实用新型烷精馏单元的分体示意图； 图5a、 5b、 5c是本实用新型酮精制单元的分体示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，详细说明本实用新型的具体实施方式
本实用新型为化工操作综合实训装置，是通过设置环己烷氧化制环己酮工 艺，将流体输送、传热、吸收、氧化、烷精馏、酮精制等单元有机结合起来，形成循环回路，并且在单元中增加了连接的扰动点，以模拟操作过程中常出现 的故障。
参照图l，化工操作综合实训装置，吸收单元1连接氧化单元2，氧化单元
2连接烷精馏单元3，烷精馏单元3连接酮精制单元4,烷精馏单元连接吸收单 元。
图2a和图2b是吸收单元1的分体结构示意吸收单元的工作过程是吸收单元包含了热回收系统和尾气吸收系统。来 自图4a所示烷回流槽V302的冷环己烷，经烷泵P305 —部分由进冷却器料E101 冷却送入冷却洗涤塔C101的顶部，另一部分则直接进入冷却洗涤塔C101的上 部，与来自直接热交换塔C102的热气体接触，发生传热过程，导致冷烷温度上 升，含有饱和环己烷的不凝气体从冷却洗涤塔C101顶部进入尾气吸收塔Clll 以回收其中的环己烷。冷却洗涤塔CIOI塔底的液相进入烷水分离器S101中进 行分离，废水去废水汽提塔C211,烷去直接热交换塔C102的塔顶。
热的循环烷经烷泵P301与从烷水分离器S101来的环己烷分别送入直接热 交换塔C102的顶部，同时氧化尾气进入直接热交换塔C102的底部进行逆流接 触，使尾气中的烷冷凝下来，直接热交换塔C1(^底的环己烷由泵P105送入氧 化进料加热器E102并输送至下述图3所示氧化单元中，参与氧化过程。塔顶不 凝气、氧化副产的水汽和烷蒸汽进入冷却洗涤塔CIOI的塔底。
冷却洗涤塔CIOI中的尾气和下述烷精馏单元K301送来的惰性气体一起进入 尾气吸收塔Clll的底部。醇酮吸收液由二部份组成， 一部分是醇酮吸收液经过 深冷器E114冷却后进入C111塔顶；另一部分是吸收塔底液，其由循环泵Plll
经过吸收塔循环深冷器E115打到尾气吸收塔中部。
尾气吸收塔Clll塔底的醇酮液去皂化混合器V312,与皂化反应器V311内 的物料充分混合，混合液由泵P312送入盐萃塔C312的底部，来自水封槽V404 的工艺水进入盐萃塔C312的塔顶，在盐萃塔C312塔底含碱的无机相通过P313 输送至下述图3所示的氧化单元中的分解反应器R202，参与分解反应。
图3是本实用新型氧化单元的示意氧化单元的工作过程是图2a中直接热交换塔C1(^塔底的环己烷由泵P105送入氧化进料加热器E102并输送至图3所示氧化单元的氧化釜MOl,氧化所 需空气由空气压缩机K201提供，环己烷和空气在氧化釜R201中进行无催化氧 化反应，生成环已基过氧化氢，反应转化率为3%~5%。反应产物经过氧化换 热器E206和分解进料冷却器E208进入分解反应器R202，在碱性条件下用钴盐 作催化剂选择性分解环己基过氧化氢为环己酮和环己醇。分解反应器R202的出 料进入废碱分离器S218,随着停留时间增加，有机相与无机相分层，分离出的 无机相-废碱液的一部分返回分解反应器R202,另一部分去废水汽提塔C211; 有机相经氧化换热器E206后到下述烷精馏单元的闪蒸罐S301，氧化单元尾气输 送至上述吸收单元1。
图4a、 4b是本实用新型烷精馏单元的分体示意图； 上述从废碱分离系统S218来的有机相在氧化换热器E206加热后进入烷精馏系 统的闪蒸罐S301,液相进入第一环己烷精馏塔C301。在第一环已烷精馏塔C301 塔顶蒸出的环己垸进入第二烷精馏塔C302的再沸器E302,在此冷凝的环己烷 自流到环己烷冷凝槽V301。未冷凝的蒸汽进入烷精馏冷凝器E305，其量由C301
塔顶的压力所控制，第一环己烷精馏塔c301塔釜物料进入第二烷精馏塔no2。
第二烷精馏塔C302塔顶的环己烷蒸汽进入烷三塔再沸器E303被冷凝，自流到 环己烷冷凝槽V301,未冷凝的蒸汽进入烷精馏冷凝器E305，其量由C302塔顶 的压力所控制；第二烷精馏塔C302塔釜物料进入第三烷精馏塔C303, —并进 入第三烷精馏塔C303还包括闪蒸罐S301送来的气相，第三烷精馏塔C303的塔 顶蒸汽进入冷凝器E305,在冷凝器E305中，被冷凝后的物料进入烷回流槽 V302,而未冷凝的烷和惰性气体到尾气冷凝器E306,继续冷凝冷却后进入下述 分离器S303,经分离后液相流入烷回流槽V302，气相输送至尾气压缩机K301， 被压缩后的部分气体去氧化尾气吸收塔C1U。
从第三烷精馏塔C303塔底输出的粗醇酮，经泵P302送入皂化反应器VM1， 皂化反应器V311内加入了工艺水和新鲜NaOH水溶液，以保持其内部有机相与 无机相合适的比例，有机相和无机相进入皂化反应器V3U并在此由搅拌器充分 混合进行反应，混合液经过溢流管线进入混合器V312,混合器V3U中的有机相 中还有来自尾气吸收塔Clll的物料。为保证混合器V312中有较好的混合效果，有部分物料由泵P312作用返回混合器V312。被混合均勻的物料，由泵P312送 入盐萃塔C312的塔底，工艺水由塔顶送入盐萃塔C312内，在盐萃塔C312中分 离后，含碱的无机层从塔底通过泵P313送到图3所示的分解反应器R202，有机 相送至干燥塔C401。
图5a、 5b、 5c是本实用新型酮精制单元的分体示意图。 从图化所示盐萃塔C312塔顶排出的有机相进入干燥塔C401，再沸器E401 通中压蒸汽为干燥塔C401底部物料蒸发提供热源。粗醇酮中的水和环己烷以气 相的形式从塔顶除去，干燥塔CM01塔底产品用泵P402直接送至醇酮精制进料 泵P406的吸入管线进入初馏塔C402，初馏塔C402的回流液从回流槽V401由泵 P405经塔顶送入，并维持回流槽液位，轻质油通过泵P405送至锅炉房。初馏塔 C402塔顶气相经冷凝器E403，气体冷却器E404冷凝冷却后，冷凝液流入回流 槽V401。不凝气体经气体冷却器E404后进入真空装置X401,以维持C402内 一定的真空度。冷却水先流经冷却器E404，再流入冷凝器E403。
初馏塔C402塔底物料由初僧塔底液泵P404送至酮塔C403，再沸器E406 通中压蒸汽为酮塔C403底部物料蒸发提供热源，酮塔C403塔顶气相经冷凝器 E407，气体冷却器E408冷凝冷却后，冷凝液流入回流槽V402,部分作为回流， 部分经酮冷却器E411冷却后进入酮储罐T403。不凝性气体从气体冷却器E408 进入真空装置X402,以维持酮塔C403内一定的真空度。冷却水先流经气体冷却 器E408，再流入冷凝器E407。在酮塔C403塔底的醇和其他一些重组分由底液 泵P407进入醇塔C404，再沸器E412通中压蒸汽为醇塔C404底部物料蒸发提供 热源，醇塔C404塔顶气相经冷凝器E413,气体冷却器E414冷凝冷却后，冷凝 液流入回流槽V403，部分用泵P411打入醇塔C404的塔顶用以回流，部分流入 醇储罐T404,不凝性气体从气体冷却器E414进入真空装置X403,以维持醇塔 C404内一定的真空度。醇塔塔釜物料由泵P410去锅炉房。冷却水先流经气体冷 却器E414,再流入冷凝器E413。
吸收单元的吸收进料深冷器E114和吸收循环深冷器E115可设置换热故障，
两个换热器中壳程内氨冷却液中的机油将换热面积覆盖，进而使换热面积减小， 传热速率降低导致从吸收进料深冷器E114和吸收循环深冷器E115进入尾气吸收塔C111塔顶和塔中部进入的物料温度偏高，即使调节冷却剂氨的用量仍然无 法将物料的温度将下来，这样判断出由于氨中的机油覆盖了部分的换热管，此
时将吸收进料深冷器E114和吸收循环深冷器E115中壳程机油放尽，此时传热 速率增加，进入Clll物料的温度恢复正常。
在图3所示氧化单元中的废水汽提塔再沸器E217设置可蒸汽阀卡故障，如 废水汽提塔C211塔釜的温度降低，调节蒸汽阀，但其流量仍然不增加，将阀卡 的故障排除，废水汽提塔C211塔底温度恢复正常。
在图4a所示的烷精馏单元中，烷精馏塔冷凝器E305可设置换热管裂缝方 面的故障，在开车前对烷精馏塔冷凝器E305管程进行水压试验，壳程内也有水， 说明换热管有裂缝，然后对换热管逐根试漏，找出有裂缝的管子，将有裂缝的 换热管两端堵起来，则故障解决。
图5b所示酮精制单元的酮塔气体冷却器E408和酮塔冷凝器EM7可设置冷 却水用量的故障，酮塔C403塔顶温度升高，即使增加回流的进料量，塔顶温度 仍然偏高，此时可以判断冷却水用量偏低，将冷却水量增加，塔顶的温度恢复 正常，故障消除。
图5b所示酮精制单元的酮塔回流泵P40S可设置关于吸入管路漏气方面的 故障，现象为酮塔C403塔顶温度升高，P408进口管路真空度不够，出口管路压 力表表压偏低，这说明吸入管路漏气，运用旁路管路后，酮塔回流泵P的S的进 出口管路真空表和压力表读数正常，回流量正常，塔顶的温度恢复正常，故障 消除。
以上已以较佳实施例公开了本实用新型，然其并非用以限制本实用新型， 凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保 护范围之内。
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权利要求1、一种化工操作综合实训装置，包括吸收单元、氧化单元、烷精馏单元、酮精制单元，其特征在于吸收单元连接氧化单元，氧化单元连接烷精馏单元，烷精馏单元连接酮精制单元，烷精馏单元连接吸收单元。
专利摘要本实用新型公开了一种化工操作综合实训装置，吸收单元1连接氧化单元2，氧化单元2连接烷精馏单元3，烷精馏单元3连接酮精制单元4，烷精馏单元3连接吸收单元1。在吸收单元中可设置换热面积故障；在氧化单元中设置阀卡故障；在烷精馏单元中可设置换热管有裂缝的故障；在酮精制单元中可设置冷凝器冷却水用量故障；在酮精制单元中可设置泵吸入管路漏气的故障。本实用新型不仅可以进行各单元和整个实训装置的稳定操作，而且能设置各种故障，并提供解决故障的方式，营造真实工业环境，解决化工生产由于高温、高压、易燃、易爆、有毒的特点而无法对学员进行开车、停车，查找故障原因排除故障训练的问题。
文档编号G09B19/00GK201340671SQ20092003871
公开日2009年11月4日 申请日期2009年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者孙海燕, 季锦林, 宇 杨, 林木森, 汤立新, 石荣荣, 蒋丽芬, 源 蔡, 宁 许 申请人:南京化工职业技术学院