固定床反应器单元仿真培训系统

实训内容介绍

本装置采用的是,轴向变换固定变换床反应器, 反应器主要部件包括:人孔,耐火球,催化剂。本工艺催化剂采用的是钴钼氧化态催化剂。

工艺原理及流程

工艺原理

用水蒸汽变换CO的反应可用下面方程表示:

主反应 CO+H2O=CO2+H2 ΔH=-41.19KJ/mol(25℃)

副反应 COS+H2O=CO2+H2S ΔH=-35.2KJ/mol(25℃)

CO变换反应具有下列特点:

(1) CO变换反应是可逆的在装置中正反应和逆反应是同时进行的,只是因为给定条件不同,促使反应有利于向某一方向进行罢了。

根据平衡转移原理,当增加CO或H2O浓度时,平衡向正反应方向进行,从而得到更多的H2和CO2, 比如增加适量的水蒸汽,就可以提高CO变换率。CO变换率是指反应前与反应后CO之比。

(2) 变换反应前后体积不变

对理想气体而言,提高压力不能改变平衡移动的方向。但是,本装置生产压力高,各种 气体与理想气体有一定偏差,平衡常数也有所改变,因此在高压下进行CO变换,压力对反应速度是有影响的。

(3) CO变换反应是放热反应

CO变换反应的放热量、平衡常数和CO变换率,随着反应温度的变化而变化。 反应热随反应温度的升高而减少,平衡常数随反应温度的升高而增加,平衡变 换率随反应温度的升高而降低。总之CO变换反应宜在较低温度下进行。但温度 太低反应速度缓慢,从反应速度考虑又必须有足够高的反应温度。

变换反应的压力、反应温度、变换率、水气比对反应都有影响。

工艺流程

粗煤气变换装置是将粗煤气中的CO与水蒸汽反应生成氢气和二氧化碳, 以满足合成气对甲烷合成要求H2/CO=3.1-3.3 ,CO+3H2=CH4+H2O, CO2+4H2=CH4+2H2O,同时回收变换反应热量,最后将煤气冷却送入低温甲 醇洗装置。变换固定床反应器主要涉及的反应如下:

主反应:CO+H2O=CO2+H2 ΔH=-41.19KJ/mol(25℃)

副反应:COS+H2O=CO2+H2S ΔH=-35.2KJ/mol(25℃)

反应的特点是可逆的气固相催化反应,正反应为放热反应,反应前后气体体积不变,反应热效值随温度增高而缓慢降低。煤气中除含有CO以外,还含有CO2、 H2、H2O、N2、CH4、有机硫等气体。在一定工艺条件下,可能发生下列反应:2CO=C+CO2,CO+2H2=CH3OH,CO+3H2=CH4+H2O,3H2+N2=2NH3。

本装置水煤气进入反应器进料加热器(R101),预热后进入变换固定床反应器(R101),气体在变换炉中发生变换反应。

工艺流程图如下:

功能介绍

DCS站画面

DCS站提供DCS自动控制和控制操作。模拟操作员级别的操作,以操作员级别进入DCS站。

变换固定床反应器操作单元标准工艺流程仿真模型DCS站画面如下图:


现场站画面

现场站:提供装置现场的交互就地操作。

(1)二维现场站

变换固定床反应器操作单元标准工艺流程仿真模型DCS站画面如下图:


现场站的总貌图,可以将所有图联系起来。 通过总貌图,可以切换到现场站的其它区域图。

(2) 三维现场站

三维现场站可作为OTS(OperatorTrainingSimulator,操作仿真培训系统)现场选择方案,可实现3D环境漫游、交互操作、声色效果等功能。

主要包括3DFOD(FieldOperateDevices,现场操作站)的运行环境要求、界面与功能、操作说明等内容。具体包括:3DFOD运行 环境要求、界面、查找、连接、定位、协同、分数、设置、地图以及操作说明。

运行环境要求

3DFOD作为OTS的组成之一,提高了对计算机显卡的要求。为了获得最佳的用户体验,建议在如下环境中运行:

内存:8GB

显卡配置:NvidiaGeForce8600GTS或更高

操作系统:Windows7/10

有线网卡:10/100/1000M

显示器:最佳效果1366*768