煤制甲醇半实物仿真工厂实习实训项目申报表

附件2

2018年度国家虚拟仿真实验教学项目申报表

学校名称

实验教学项目名称煤制甲薛半实物仿真工厂实习实训项目

所属课程名称化学工程与工艺

所属专业代码

实验教学项目负责人姓名

实验教学项目负责人电话

有效链接网址

教育部高等教育司制

二。一八年七月

填写说明和要求

1.以Word文档格式，如实填写各项。

2.表格文本中的中外文名词第一次出现时，要写清全称

和缩写，再次出现时可以使用缩写。

3.所属专业代码，依据《普通高等学校本科专业目录

（2012年）》填写6位代码。

4.涉密内容不填写，有可能涉密和不宜大范围公开的内

容，请特别说明。

5.表格各栏目可根据内容进行调整。

1.实验教学项目教学服务团队情况

1-1实验教学项目负责人情况

姓名张小俊性别男出生年月1980.10

学历研究生学位博士电/p>

专业技教授行政副院长

手机

术职务职务

院系化学与材料科学学院电子邮箱xjzhang@ahnu.edu.c

安徽省芜湖市弋江区安徽师范大学化学与材料科

地址邮编241000

学学院

教学研究情况：主持的教学研究课题（含课题名称、来源、年限，不超过5项）；作为

第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文（含题目、刊物名称、时间，

不超过10项）；获得的教学表彰/奖励（不超过5项）。

自2007年起，一直承担本科生《物理化学》及研究生《电极过程动力学》等专业课

的教学乍。教学上尽职尽贪，热爱学生，真诚对待学生，洸受学生及同行专家的好评。

主持项目：

1、“化学实验班教学改革与探索”，2013年安徽省本科教学提升计划

2、“安徽师范大学化学化工与材料虚拟仿真实验教学中心”，2016年获批省级虚拟仿真中

心

教学奖励：

1、2012年获安徽师范大学教学优秀奖

2、2012年获安徽师范入学“第二届青年教师教学基本功人赛”二等奖

学术研究情况：近五年来承担的学术研究课题（含课题名称、来源、年限、本人所起作

用，不超过5项）；在国内外公开发行刊物上发表的学术论文（含题目、刊物名称、署名

次序与时间，不超不超过5项）；获得的学术研究表彰/奖励（含奖项名称、授予单位、署

名次序、时间，不超过5项;

自2007年进校以来，围绕材料电化学研究方向，在超级电容器和电化学传感两个方

面开展工作，并取得了系列研究成果。

主持项目：

1、“金属基复合材料电极的构建及其在肺类化合物中的检测应用”，国家自然科学基金，

2010.1-2012.12

2、“金属基异质结构纳米材料的合成及其在糖尿病检测中的应用”，国家自然科学基金，

2011.1-2013.12

3、“柔性超级电容器电极的可控合成及电化学性能”，国家自然科学基金，2014.1-2017.12

4、“材料电化学”,安徽省杰出青年基金,2014.7-2016.6

5、“高能量密度车用超级电容器材料研发”,安徽省科技攻关项目,2016.1-2018.12

发表论文：

1\High-PowerandHigh-Erergy-DensityFlexiblePseudocapacitorElectrodesMadefrom

PorousCuONanobeltsandSWCNTs,ACSNano3,2013-2019,2011（第一作者）

2、ConstructionofuniqueCoa04@CoMo04Core/ShellNanowireArraysonNiFoambyaction

exchangemethodforElectriKhemicalEnergyStorage,JournalofMaterialsChemistryA,3,

14578-14584,2015（通讯作者）

3、NiCo2O4@MnMoO4core-shellflowersforhighperformancesupercapacilors,Journalof

MaterialsChemistryA,4,8249-8254,2016（通讯作者）

4、One-stepultrasonicsynthesisofgraphenequantumdotswithhighquantumyieldandits

applicationinsensingofalkalinephosphatase.ChemicalCommunications,51,948-951.2015

（通讯作者）

5、EffectiveElectrocatalysisBasedonAg?。NanowireArraysSupportedonCuSubstrate,ACS

AppliedMaterials&Interfaces5,10465-10472,2013（通讯作者）

学术奖励：

1、“功能纳米材料的可控合成、性能及应用”，2012年度安徽省自然科学二等奖

1-2实验教学项目教学服务团队情况

1-2-1团队主要成员（5人以内）

序

号姓名所在单位专业技术职务行政职务承担任务备注

虚拟仿真中心主

1化材学院教授副院长

张小俊任、团队负责人

化学工程实训/团

2罗时忠化材学院教授

队负责人

科研成果转化实

3院长

高峰化材学院教授验/团队负责人

在线

4仿真实训教学负

教学

许发功化材学院讲师责人

服务

5赵成安化材学院仿真实训维护/责

实验师任人

1-2-1团队其他成员

序号姓名所在单位专业技术职务行政职务承担任务备注

1王伟智化材学院副教授仿真实训教学

2玄力.T而UL上IT而UJ化材学院副教授仿真实训教学

3张小璇化材学院副教授仿真实训教学

4何心伟化材学院副教授仿真实训教学

5王俊化材学院讲师仿真实训教学

6王露化材学院讲师仿真实训教学

上海华谊能

源化工有限

公司副总经化学工程、科研成

7戴文涛高级工程师

理、安徽华逗果转化

化工公司总

经理

安徽六国化化学工程、科研成

工股份有限

8沈浩正高级工程师果转化

公司

安徽美住新

化学工程'科研成

9王方银材料股份有高级工程师

果转化

限公司

芜湖榕树影软件设计、科研成

10阮树勇像公司果转化

技

北京欧倍尔术

支

软件设计、科研成持

软件技术开

人

11赵志博员

果转化

发有限公司

中学化学实验研

夏建华安徽省化学

12教研员中学特级教师究、科研成果转化

项目团队总人数：_17_（人）高校人员数量：_LL（人）企业人员数量：_5_（人）

注：1.教学服务团队成员所在单位需如实填写，可与负责人不在同一单位。

2.教学服务团队须有在线教学服务人员和技术支持人员，请在备注中说明。

2.实验教学项目描述

2-1名称

煤制甲醇半实物仿真工厂实习实训项目

2-2实验目的

目前化工专业学生生产实习，从设备安全角度以及实料生产中存在有害物考

虑，普遍存在学生动手少，观察见习多，学生实操机会不多，对工艺流程认识往

往仅局限于实习的部分工段上。缺乏整体观。

项目依托实习单位的煤制甲醇工艺，模拟60万t/a煤制甲醇生产全过程，

采用德士古气化工艺，包括气化、变换、净化、甲醇合成和甲醇精偏五个工段，

具有工厂情景化、操作实际化、控制网络化（DCS）、故障模拟真实化，实训安全

化等特点。

利用半实物装置及虚拟现实技术再现工厂环境，构建“实物现场站+3D虚拟

现场站+DCS中控室”相结合的模式。虚（不走实料，避免变换工段C0有毒气体）

实结合，实物现场与真实工厂布置一致，提高学生对化工厂的工艺流程、设备布

置、化工生产技术的理解能力，巩固所学的理论知识，加强学生的工程设计能力。

2-3实验原理（或对应的知识点）

知识点数量：5（个）

（1）煤原料气化技术

（2）一氧化碳变换

（3）炉气净化技术

（4）甲醇合成原理

（5）精微分离提纯原理

装置基于煤制甲醇生产工艺，模拟60万t/a煤制甲醇生产全过程，采用德

士古气化工艺，包括气化、变换、净化、甲醉合成和甲醉精僧五个工段。

工艺流程叙述：气化一变换一净化一合成一精制。

煤气化工艺原理：

水煤浆与氧气经工艺烧嘴混合后进入气化炉，在4MPa、1200C下进行气化

反应，生成以CO、％、COn为主要成分的粗合成气。气化炉内的反应很复杂，一

般认为分三步：

a、煤的裂解与挥发份的燃烧

水煤浆与氧气进入燃烧室后，水分迅速蒸发为水蒸气，煤粉发生热裂解并释

放出挥发份。裂解产物及挥发份在高温、高氧下迅速完全燃烧，同时煤粉变为煤

焦，放出大量反应热。因此，在合成气中不含有焦油、粉类和高分子烧类。这个

过程相当短暂。

b、燃烧及气化反应

煤裂解后生成的煤焦一方面与剩余的氧气发生燃烧反应，生成CO、CO。等气

体，放出反应热；另一方面，煤焦又和水蒸气、C0?发生气化反应，生成CO、氏。

c、气化反应

经过前面两步的反应，气化炉内的氧气完全耗尽。这是主要进行的是煤焦、

甲烷等与水蒸汽、C0?发生的气化反应，生成CO和上。

煤制甲醇变换原理

把气化工序送来的经过洗涤冷却后合格的粗煤气送入变换工段，经部分耐硫

变换，调节有效气组成H"CO=2.2左右的变换气，同时回收热和部分脱盐水等物

料。

净化技术-低温甲醇洗工艺原理：

低温甲醇洗，脱除对甲醇合成有害成分H,S、CO?等。采用吸收-解析分离技

术。在T301吸收塔中进行分别吸收，并在后续的甲醉再生过程中，分别解析出

来，进行回收利用。CO?送往COa产品单元，H2s送入到琉回收单元。

甲醇合成工艺原理：

模拟甲薛合成工段，原料气通过加压送入反应器反应合成甲醇

主反应：CO+2H2=CH3OH+90kJ/mol

副反应CO+H2-(CH3)2O+H2O

CO+3H2-CH4+H2O

4CO+8H,—C4HQH+3H2O

18CO+27H,—C18H18+18H2O

CO2+H；一CO+H2O

产品精制-精保工艺原理：

精僭是将挥发度不同的组分组成的混合液，在精储塔内通过同时而且多次进

行部分汽化和部分冷凝，使其分离成几乎纯组分的过程。

精制工段采用四塔（3+1）精储工艺，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CO?、CO、乩等）及低沸

点组分（如二甲醛、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。

三塔精福加回收塔工艺流程的主要特点是热能的合理利用：

采用双效精储方法：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。

2-4实验仪器设备（装置或软件等）

本项目主要包括六部分：仿真工厂整体框架，

仿真工厂所需仪表机泵，

仿真工厂所需静设备，

中控室硬件及DCS控制系统，

设备支撑仿真软件学习系统

机房整体建设

该装置是在约长22mx宽16.8mX高10m（一半区域层高15m）的建设场地

内，基于煤制甲醇生产工艺，模拟60万t/a煤制甲葬生产全过程，采用德士古

气化工艺，该工艺包括气化、变换、净化、甲醇合成和甲醇精倒五个工段，选用

无毒、无害物料，符合化工生产要求，实现正常生产过程，满足国家环保标准。

该实训系统所配套的仿真软件如下：

软件名称品牌型号

欧倍尔、北京/北京欧倍尔软件技术开发有

甲阱工艺3D虚拟现实仿真软件

DPSPJCGY3.0限公司

欧倍尔、北京/北京欧倍尔软件技术开发有

合成氨3D虚拟现实仿真软件

DPSPJICNH3.0限公司

欧倍尔、北京/北京欧倍尔软件技术开发有

气相色谱仿真软件

大型分DPSP_QXSP3.0限公司

析仪器欧倍尔、北京/北京欧倍尔软件技术开发有

核磁共振仿真软件

3D仿真DPSPJCGZ3.0限公司

软件同步热分析仪仿真软欧倍尔、北京/北京欧倍尔软件技术开发有

件DPSPTBRFX3.0限公司

3D流体输送综合实训欧倍尔、北京/北京欧倍尔软件技术开发有

装置仿真软件DPSP_LTSSZ3.0限公司

3D传热过程综合实训欧倍尔、北京/北京欧倍尔软件技术开发有

化工实

装置仿真软件DPSP.CRGCZ3.0限公司

训3D仿

3D精谣实训装置仿真欧倍尔、北京/北京欧倍尔软件技术开发有

真软件

软件DPSPJLSX3.0限公司

3【）吸收与解吸实训装欧倍尔、北京/北京欧倍尔软件技术开发有

置仿真软件DPSP_XJSX3.0限公司

2-5实验材料（或预设参数等）

包含煤制甲醇生产的五个工段

工艺流程叙述：气化一变换一净化一合成一精制

A.气化系统

a、气化炉系统

来自煤浆槽浓度为53.4%的水煤浆，由高压煤浆泵加压，投料前经煤浆循环

阀循环至煤浆槽。投料后经煤浆切断阀送至主烧嘴的环隙。

空分装置送来的纯度为99.6%的氧气，由控制阀控制氧气压力为5.5〜

5.8MPa,在准备投料后由氧气调节阀控制氧气流量经氧气上、下游切断阀分别送

入主烧嘴的中心管、外环隙。

水煤浆和氧气在工艺烧嘴中充分混合雾化后进入气化炉的燃烧室中，在约

4.0MPa、1200七条件下进行气化反应。生成以CO和上为有效成份的粗煤气。粗

煤气和熔融态灰渣一起向下，经过均匀分布激冷水的激吟环沿下降管进入激冷室

的水浴中。大部分的熔渣经冷却固化后，落入激冷室底部。粗煤气从下降管和导

气管的环隙上升，出激冷室去洗涤塔。在激冷室合成气出口处设有工艺冷凝液冲

洗，以防止灰渣在出口管累积堵塞。由冷凝液冲洗水设节阀控制冲洗水量为

23m7ho

激冷水经激冷水过滤器滤去可能堵塞激冷环的大颗粒，送入位于下降管上部

的激冷环。激冷水呈螺旋状沿下降管壁流下进入激冷室。激冷室底部黑水，经黑

水排放阀送入黑水处理系统，激冷室液位控制在60—6,现。在开车期间，黑水经

黑水开工排放阀排向沉降槽。

在气化炉预热期间，激冷室出口气体由开工抽引器排入大气。开工抽引器底

部通入低压蒸汽，通过调节预热烧嘴风门和抽引蒸汽量来控制气化炉的真空度，

气化炉配备了预热烧嘴。

b、粗煤气洗涤系统

从激冷室出来的粗煤气与激冷水泵送出的激冷水充分混合，使粗煤气夹带的

固体颗粒完全湿润，以便在洗涤塔内能快速除去。

水蒸汽和粗煤气的混合物进入洗涤塔，沿下降管进入塔底的水浴中。合成气

向上穿过水层，大部分固体颗粒沉降到塔底部与粗煤气分离。上升的粗煤气沿下

降管和导气管的环隙向上穿过四块冲击式塔板，与冷凝液循环泵送来的冷凝液逆

向接触，洗涤掉剩余的固体颗粒。粗煤气在洗涤塔顶部经过丝网除沫器，除去夹

带气体中的雾沫，然后离开洗涤塔进入变换工序。

粗煤气水气比控制在1.4〜1.6之间，含尘量小于lmg/Nm\在洗涤塔出口管

线上设有在线分析仪，分析合成气中CH1、0八CO、CO2、乩等含量。

在开车期间，粗煤气经背压前阀和背压阀排放至开工火炬来控制系统压力在

3.74MPao火炬管线连续通入LN使火炬管线保持微正压。当洗涤塔出口粗煤气压

力温度正常后，经压力平衡阀使气化工序和变换工序压力平衡，缓慢打开粗煤气

手动控制阀向变换工序送殂煤气。

洗涤塔底部黑水经黑水排放阀排入高压闪蒸罐处理。除氧器的灰水由高压灰

水泵加压后进入洗涤塔，由洗涤塔的液位控制阀控制洗涤塔的液位在60机工艺

冷凝液缓冲罐的冷凝液由工艺冷凝液循环泵加压后经洗涤塔补水控制阀控制塔

板上补水流量，另外当工艺冷凝液缓冲罐液位高时，由洗涤塔塔板下补水阀来降

低工艺冷凝液缓冲罐液位。当除氧器的液位低时，由除氧器的补水阀来补充工业

水（PW2）,用除氧器压力调节阀控制低压蒸汽量从而控制除氧器的压力。从洗涤

塔中下部抽取的灰水，由激冷水泵加压作为激冷水和进入洗涤塔的洗涤水。

气化工段流程图

B.变换系统

由气化碳洗塔来的粗水煤气（3.85MPa、232℃）经1#气液分离器（V201）

分离掉气体夹带的水分后，其中一部分进入原料气预热器（E201）与变换气换热

至285℃左右进入变换炉（R201）,与自身携带的水蒸气在耐硫变换催化剂作用

下进行变换反应，变换气出口CO含量约为5.27%,出变换炉的高温气体（449℃）

经原料气预热器（E201）月进变换的粗水煤气换热后，温度降为381℃与另一部

分未进入变换炉(R201)的水煤气(约76%)汇合，然后进入1#低压蒸汽发生

器(E202),副产0.9MPa蒸汽，温度降至20(TC之后进入2#气液分离器(V202),

进行气液分离，分离的气体进入2#低压蒸汽发生器(E203)副产0.4MPa的低

压蒸汽，温度降至18(TC,然后进入3#气液分离器进行气液分离，之后气体进

入1#除盐水预热器(E204)最终冷却到4(TC进入4#气液分离器(V204),气

液分离器顶部喷入冷密封水洗涤气体中的NH3,然后气体送至净化系统，甲醇合

成气。

1#气液分离器(V201)排出的冷凝液送至3#气液分离器(V203),2#气

液分离器(V202)排出的冷凝液也送至3#气液分离器(V203),从3#气液分离

器(V203)排出的工艺热冷凝液出口分为两路：一路通过工艺热冷凝液泵(P201)

送至气化工段；另一路送至外界。

变换工段工艺流程图

C.净化

装置包括：原料变换气冷却、酸性气体ILS/CO?吸收、甲醇溶液闪蒸再生与

有用气体H?、C0等的回收、CO2解吸与C0?产品气回收、H2s浓缩(N?气提)、甲

醇溶液热再生与H2s回收、甲醇/水分离、尾气水洗回收甲醇。

来自变换单元的变换气(温度：40℃,压力：3.3MPa(G),流量：97256kg/h),

先喷射少量甲醉(流量：663kg/h),经E301与合成气、C02气和尾气换热后，

温度降至-13℃,并在V301罐分离甲醇/水混合物后，进入吸收塔T301脱硫段，

其中T301分为四段，最下段为脱硫段(称为下塔)，上面的三段为脱碳段(称为上

塔)。在脱硫段变换气经富含CO2的甲醇液洗涤，脱除几S、COS和部分C02等组分

后进入脱碳段，进入脱碳段的气体不含硫，在T301塔顶用贫甲醇液(温度：

-54.51℃,流量212362kg/h)洗涤。净化气(C02^20PPm,H2S^0.1PPm,温度：

-54.5g压力：3.15MPa(G),流量：7301kg/h),由塔顶引出送入液氮洗单元。

其中吸收塔T301设有两个中间冷却器E302和E303,用来移走甲薛因吸收CO?

所产生的溶解热。

吸收了H2s和CO?后，从T301塔脱硫段出来的含硫富甲醇液经过换热器E304、

E305、E306,分别与CO?气、V304罐底甲醇、液氨换热器换热降温再减压至

O9MPa(G)后,在V302罐闪蒸出溶解的氢气、CO气及少量CO2、H2s等气体。同

样，从吸收塔脱碳段出来口勺不含硫的甲醇液经过换热器E301、E305、E306,分

别与来自600单元的合成气、V304罐底甲醇、氨冷器换热降温再减压至0.9MPa(G)

后，在V303罐闪蒸出溶解的氢气、CO气及少量CO?等气体。两部分闪蒸气体混

合后排出系统。

从V302罐出来的含硫甲醇减压至0.19MPa(G)后，一部分送入T302塔下部，

闪蒸出溶解的CO?,同时溶解的H2s也部分闪蒸出来；另一部分含硫甲醉从V302

罐出口直接送入T303塔上段，二者的流量根据CO?产品气量的要求调节。从V303

^出来的不含硫甲醇液进入T302塔顶，闪蒸出溶解的COz气，液相部分回到T302

塔内洗涤塔内的含硫气体后，在T302塔一层塔盘处，一部分靠压差送入T303

塔顶部，另一部分作为回流液，洗涤T302塔二段含硫气体。T302塔顶得到C0?

产品气(36732kg/h),与含硫甲醇及变换气换热后送入产品单元。

从T302塔二层采出的液体靠压差送入T303塔上段下部，再进一步闪蒸出部

分溶解的Ok同时溶解的H2s也部分闪蒸出来，T303塔顶用从T302塔来的不含

硫甲醇液洗涤，以吸收气体中的硫化物，塔顶得到不含硫的尾气。尾气经E308、

E301与贫甲醇液、变换气换热升温后，尾气中甲醇含量＜190mg/m3,总硫aOmg/Nm，

时在50米高度排放。

从T303塔上段下部采出的含硫的甲醇液，作为系统温度最低的冷源用泵

P301送至E308、E303与贫甲醇换热升温后进入V304罐，闪蒸出部分溶解的C0?

等气体，送入T302塔下部；液体经P302泵送至E305与不含硫甲醉、含硫甲醇，

进一步换热升温后也进入T302塔底部，闪蒸出溶解的气体。

从T302塔下部的甲醇，靠压差送入T303塔下段，用气提氮气提后得到CO?

含量较低而且温度也较低的甲醇液，用P303泵送至换热器E309与从热再生塔

T304来的贫甲醇换热后进入T304塔，经塔釜再沸器E310(采用0.5MPa(G)蒸汽

加热)进行热再生，塔底得到贫甲醇，塔顶得到富含HB的气体(H2S^25%),送

至硫回收单元。

贫甲醇从T304塔釜采出，经E309、E308换热降温至-54.51℃后，送到吸收

塔T301顶部，作为T301塔洗涤甲醇。

T304塔顶得到的H：S浓度较高的气体，经过水冷器E311冷却后，进入到V305

罐中，气液分离后，液相用P306泵送回T404作为回流液，气相回到T503塔下

塔。

T304塔底的甲醇液经过P305泵后，经V301罐来的甲醇/水混合液换热后，

进入T305塔顶部。

从V301罐分离出来的含水甲醇还含有CO?,经E512换热后进入到甲醇/CO?

闪蒸罐V306分离后，气相返回到T303塔下塔，液相送入甲醇水分离塔T305中

部；从尾气水洗塔T306塔底来的含有少量甲醇的水溶液也进入T305塔中部。

来自V301罐甲醇/水混合液、T304塔底的甲醇液及T306塔底来的含有少

量甲醇的水溶液进入T305塔，进行甲醉/水分离（塔釜再沸器E313,用l.OMpa

蒸汽加热），得到较纯的甲醇蒸汽，被送回T304塔。T305塔底得到废水，排至

水处理单元。

净化工段工艺流程图:

D.甲醇合成

甲醇合成装置仿真系统的设备包括循环气压缩机（C401）、甲醇分离器

（V4O2）.中间换热器（E401）、冷却器（E402）、甲醇合成塔（R401）、蒸汽包（V401）

以及开工喷射器（X401）等。甲醇合成是强放热反应，进入催化剂层的合成原料

气需先加热到反应温度（＞21（TC）才能反应，而低压甲醉合成催化剂（铜基触媒）

又易过热失活（＞280。0,就必须将甲醇合成反应热及时移走，本反应系统将原料

气加热和反应过程中移热结合，反应器和换热器结合连续移热，同时达到缩小设

备体积和减少催化剂层温差的作用。低压合成甲醇的理想合成压力为

4.8-5.5Mpa,在本仿真中,假定压力低于3.5MPa时反应即停止。

蒸汽驱动透平带动压缩机运转，提供循环气连续运转的动力，并同时往循环

系统中补充H?和混合气（CO+HJ,使合成反应能够连续进行。反应放出的大量热

通过蒸汽包V401移走，合成塔入口气在中间换热器E401中被合成塔出口气预热

至46C后进入合成塔R601,合成塔出口气由255（依次经中间换热器E401、冷

却器E402换热至4CTC,与补加的H2混合后进入甲醇分离器V402,分离出的粗

甲醇送往精馆系统进行精制，气相的一小部分送往火炬，气相的大部分作为循环

气被送往压缩机C401,被压缩的循环气与补加的混合气混合后经E401进入反应

器R401。

合成甲醇流程控制的重点是反应器的温度、系统压力以及合成原料气在反应

器入口处各组分的含量。反应器的温度主要是通过汽包来调节，如果反应器的温

度较高并且升温速度较快，这时应将汽包蒸汽出口开大，增加蒸汽采出量，同时

降低汽包压力，使反应器温度降低或温升速度变小；如果反应器的温度较低并且

升温速度较慢，这时应将汽包蒸汽出口关小，减少蒸汽采出量，慢慢升高汽包压

力，使反应器温度升高或温降速度变小；如果反应器温度仍然偏低或温降速度较

大，可通过开启开工喷射器X401来调节。系统压力主要靠混和气入口量FIC4001、

H2入口量FIC4002、放空量PIC4004以及甲醇在分离罐中的冷凝量来控制。合成

原料气在反应器入口处各组分的含量是通过混和气入口量FIC4001、H?入口量

FIC4002以及循环量来控制的，冷态开车时，由于循环气的组成没有达到稳态时

的循环气组成，需要慢慢调节才能达到稳态时的循环气的组成。调节组成的方法

是：1.如果增加循环气中H：的含量，应开大FIC4002、增大循环量并减小FIC4001,

经过一段时间后，循环气中H2含量会明显增大；2.如果减小循环气中乩的含量，

应关小FIC4002、减小循环量并增大FIC4001,经过一段时间后，循环气中乩含

量会明显减小；3.如果增加反应塔入口气中上的含量，应关小FIC4002并增加

循环量，经过一段时间后，入口气中小含量会明显增大；4.如果降低反应塔入

口气中乩的含量，应开大FIC4002并减小循环量，经过一段时间后，入口气中

也含量会明显增大。循环量主要是通过透平来调节。调平衡的方法是：通过调节

循环气量和混和气入口量使反应入口气中HJCO（体积比）在7-8之间，同时通

过调节FIC4002,使循环气中H2的含量尽量保持在79%左右，同时逐渐增加人口

气的量直至正常（FIC4001的正常量为14877NM3/H,FIC4002的正常量为

13804NM7H）,达到正常后，新鲜气中H?与CO之比（FFI4002）在2.05~2.15之

间。

甲醇合成工段工艺流程图

■I

0国眼凹

O丁丁.

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甲醇精制：

从甲醇合成工号来的粗甲醇经过粗甲醇预热器（E501）加热后进入预塔

（T501）,经T501分离后，塔顶气相为二甲隧、甲酸甲酯、二氧化碳、甲醇等蒸

汽，经二级冷凝后，不凝气通过火炬排放，冷凝液中补充脱盐水返回T501作为

回流液，塔釜为甲醇水溶液，经P503增压后用加压塔（T502）塔釜出料液在E505

中进行预热，然后进入T502。

经T502分离后，塔顶气相为甲醇蒸汽，与常压塔（T503）塔釜液换热后部

分返回T502打回流，部分采出作为精甲醇产品，塔釜出料液在E505中与进料换

热后作为T503塔的进料。

在T503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T5O3打回流，

部分采出作为精甲醇产品，塔下部侧线采出杂醇油作为回收塔的进料。塔釜出料

液为含微量甲醇的水送污水处理厂。

‘甲静精制工段1：2流程图，

viMiU2Umi。

2-6实验教学方法（举例说明采用的教学方法的使用目的、实施过程与实施效果）

1.教学采用线下与线上（网络平台）结合的方式进行。线下主要由学生进行

仿真练习，熟悉整个仿真软件的使用方法及步骤。线上由老师进行课程管理、资

源管理、考核管理等。学生可以通过网络平台进行相应的仿真练习、Flash动画

等资源的查看学习。根据具体的课程需要进行线上的仿真考试，掌握学生的学习

效果，如：仿真软件的使用情况、使用时间、考试成绩等内容，可督促学生学习,

进一步掌握学生的学习情况，并给出合理化的教学方案。

2.内操外操相结合。学生分组不同岗位轮换，内操外操相结合，学生普遍提

高了岗位责任感。安全意识得到了进一步提高。

3.虚实结合。企业全流程见习，流程实训再现实物操作和仿真虚拟结合，充

分发挥学生的主观能动性，要求学生人人动手实操，学生的实践能力得到了增强。

经过一段时间的课程学习，针对煤制甲醇装置，学生的理论知识以及仿真操

作能力达到了很高的水平，实现了最初设立该课程的目的。学生很好的掌握了煤

制甲薛的工艺流程、原理等内容，也可完成装置的开停车操作以及紧急事故处理

等内容。

2-7实验方法与步骤要求（学生交互性操作步骤应不少于10步）

（1）实验方法描述：

基于DPSP进行软件的开发建模，模拟真实工厂的数据及操作，主要包括：

冷态开车、正常运行、正常停车、事故操作等。

（2）学生交互性操作步骤说明：

以冷态开车为例，写出部分步骤：

打开阀门VD1019.VD1010；

通过流量控制F1C1005打开控制阀FV1005,升度约15%,向激冷室充水，建

立300mm液位；

当激冷室液位LIC1001接近300mm,打开阀门VA1003,开度约19%,通过密

封水槽向渣池排水；

打开抽真空系统开关阀门VD1008；

缓慢微开蒸汽进气阀HV1003,并随时调整维持气化炉压力为-0.03MPa；

打开燃料气旁路阀门HV1OO5,开度约50%,进行置换，置换完毕后关闭；

打开FV1016,开度约50%,流量控制在100t/h;

打开空气进气阀门VA1012,开度约50%；

点击点火按钮，点燃或热烧嘴；

按照升温曲线进行烘沪，将炉温升至105CTC；

点火成功后，开启托砖板冲洗水控制阀前后阀VD1012.VD1011,并通过流

量控制FIC1018打开FV1018,流量控制在392t/h；

升温过程中，控制激冷室出口温度TI1005不高于225℃,托砖板温度TI1004

不高于250℃；

打开破渣机冷却水阀门VA1006,开度约50%,投用破渣机；

打开VD1037,开度约50%;

打开真空闪蒸冷凝器E102冷却水进口阀VA1014,开度约50%；

打开真空闪蒸罐D104加水阀VD1025,向D104注水；

通过液位控制LIC1007将水排至沉降槽V105,控制D104液位稳定在60%,

稳定后将LIC1007投自动;

启动真空泵P104；

打开阀门VA1013,开度约50%,D104开始抽真空;

通过PIC1017控制真空度在-0.03MPa；

真空度稳定后PIC1017投自动；

当真空闪蒸分离罐D105液位接近60%时，打开液相出口阀VA1015,开度约

50%；

该系统操作步骤详细，按照实际生产工艺进行分步骤操作，如图：

2-8实验结果与结论要求

(1)是否记录每步实验结果：因是口否

(2)实验结果与结论要求：口实验报告因心得体会其他

(3)其他描述：

(1)能够了解装置的工艺流程、工艺原理、厂区布局、设备工作原理等知

识点内容;

（2）能够掌握现场操作与内操操作方法；

（3）能够多人协同配合完成装置的开停车及事故处理。

2-9考核要求

（1）能够独立完成装置的开车过程，并获得优异成绩；

（2）能够准备判断并处理装置事故，维持装置的稳态运行。

2-10面向学生耍求

（1）专业与年级要求

全院各专业三年级学生（化学、应用化学、材料化学、化学工程与工艺）。

（2）基本知识和能力要求等

系统学习并通过《叱工基础》、《化工原理》、《化工工艺学》、《CAD制图》

等相应课程。

2-11实验项目应用情况

（1）上线时间：2018.7

（2）开放时间：2018.9

（3）已服务过的学生人数：400

（4）是否面向社会提供服务：回是□否

3.实验教学项目相关网络要求描述

3-1有效链接网址

安徽师范大学化学化工虚拟仿真实验教学中心

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

3-2网络条件要求

（1）说明客户端到服务器的带宽要求（需提供测试带宽服务）

带宽2Mb/s以上，系统提供带宽测试服务。

（2）说明能够提供的并发响应数量（需提供在线排队提示服务）

系统采用BS+CS模式，无需排队，即时启动。

3-3用户操作系统要求（如Windows、Unix、IOS、Android等）

（1）计算机操作系统和版本要求

仿真程序客户端操作系统采用Windows7及其以上版本

管理平台服务器操作系统采用WindowsServer2008及其以上版本

（2）其他计算终端操作系统和版本要求

暂不支持其它操作系统或终端

（3）支持移动端：口是E1否

3-4用户非操作系统软件配置要求（如浏览器、特定软件等）

（1）需要特定插件口是团否

（勾选是请填写）插件名身插件容量

下载链接_________________

（3）其他计算终端非操作系统软件配置要求（需说明是否可提供相关软件下载

服务）

暂不支持其它操作系统或终端

3-5用户硬件配置要求（如主频、内存、显存、存储容量等）

（1）计算机硬件配置要求

CPU：i53.20GHz及以上运率；内存：4GB及以上；显卡：2GB显存及以

上；硬盘：50GB及以上

（2）其他计算终端硬件配置要求：无

3-6用户特殊外置硬件要求（如可穿戴设备等）

（1）计算机特殊外置硬件要求

专业图形工作站（专业图形显卡，Q4000以上）

（2）其他计算终端特殊外置硬件要求

VR头盔；交互手柄；VR追踪套件；追踪器；数据线，信号线，电源线；支架,

云台

4.实验教学项目技术架构及主要研发技术

指标内容

系统架构图及简要说明系统采用CS、BS架构相结合的架构方式。

通过BS架构，用户访问管理平台，查看

相关功能（软件列表，课程列表）和统

计信息（学习记录，考试成绩），并启动

3D仿真项目。

启动3D项目后，采用CS架构模式在用

户本机启动3D仿真程序及其附属程序。

3D仿真程序独立的与网站后台，数据后

台进行交互。

3D仿真程序与本地2D仿真，后台数据模

型程序进行交互。

开发技术（如：3D仿真、VR通过3D仿真技术实现虚拟教学仿真。3D

技术、AR技术、动画技术、

引擎在Windows平台下通过DirectX技

WebGL技术、OpenGL技术等）

术实现3D渲染。通过骨骼动画、关键帧

和序列帧动画制作3D动画。通过计算机

图形学（实时阴影，光照贴图，凹凸贴

图等）和计算几何学（碰撞检测、射线

检测、刚体、流体模拟等）等实现现象

仿真。通过后台模块化模型的搭建和链

接实现数据仿真。通过VR,AR和动作捕

捉技术，实现增强虚拟化变现和交互性。

实验教开发工具（如:VIVEWAVE.采用Unity3d作为3D引擎，采用C#语言

Daydream、Unity3d、

学项目并通过VisualSludio工具进行程序开

Virtools、Cult3D、Visual

Studio、AdobeFlash、百度发。

VR内容展示SDK等）通过SVN,MicrosoftProject等工具进

行程序版本控制和项目管理。

通过Maya,3DMax等工具制作仿真资源

（模型，贴图，动画）。

项目品质（如：单场景模型总单场景的模型总面数不会超过100万，

面数、贴图分辨率、每帧渲染

贴图分辨率为512*512/1024*1024两类,

次数、动作反馈时间、显示刷

新率、分辨率等）软件分辨率为1920*1080,每帧渲染次数

不少于30次、动作反馈时间