[发明专利]均苯四甲酸二酐生产装置模拟实操培训系统

说明书

技术领域：本发明属于化工教学设备技术领域，具体涉及一种用于实训教学的均苯四甲酸二酐生产装置仿真操作培训系统。

背景技术：均苯四甲酸二酐(简称均酐)，英文缩写PMDA。

由于均酐具有特殊的结构，分子中具有四个羧基，并且都是对称的，可发生酯化、酰氯化、氢化、酰胺化、酰亚胺化、腈化等化学反应，用它能制成许多具有优越的耐热性、电绝缘性和耐化学药品性的产品。应用极广泛，是重要的化工原料。

工业生产方法为均四甲苯气固相催化氧化法，该法以均四甲苯和空气中的氧为原料在催化剂的作用下生成均苯四甲酸二酐，是利用空气中的氧作为有机氧化反应中原料之一的一个例子，而达到此目的则又必需借助催化剂为唯一手段。

均四甲苯气固相催化氧化是制取含氧化合物的典型实例，由于主副反应均为强放热反应，尤其完全氧化反应在热力学上有很强的竞争性，高温必然导致完全氧化反应的进行，其结果放出更多的热量，使催化剂床层温度难以控制，甚至产生“飞温”现象，烧坏催化剂。

均酐的生产控制有常规仪表(基本为早期的小装置)和计算机控制(DCS)二种，采用DCS控制的为方便员工培训基本都有与装置相对应仿真培训软件，早期北京东方与南京化工职业技术学院联合开发过均苯四甲酸二酐仿真培训操作软件，其他生产公司未见有对应的仿真培训软件。但老版软件只涉及到冷态开车工况，无正常听车及事故处理，且现场图画面未采用立体图三维画面，与真实现场设备差距太大；且只是在计算机上模拟操作，不与现场进行通讯。

发明内容：本发明的目的是提出一种针对均苯四甲酸二酐生产装置的应用于对学员的教学和培训仿真操作培训系统。

本发明仿真操作培训系统是以实际生产中的均苯四甲酸二酐生产工艺为原型，以均酐工艺生产的开车、停车及事故处理为主体内容，由氧化工段和水解工段两个组成，共分为均四、氧化及熔盐、空气、冷却捕集、水洗、水解六个操作岗位。

本发明的主要功能：

1.模拟、仿真均酐工艺流程中控室DCS界面及具体操作过程。

2.仿真、再现均酐工艺流程现场操作过程。

3.增加均酐生产工艺过程各种事故处理仿真。

4.均酐工艺仿真将全流程划分成两个工段，其中氧化工段又分为五个岗位，每个岗位既能独立操作，又能联合操作。

5.具有抽点、加速、减速、状态保存等功能，可以满足不同学员不同情况的要求。

6.仿真系统中具有相关知识点文件。丰富教学、培训内容。

7、仿真系统分为纯“纯软件版”和“硬件版”。“软件版”仅在计算机上模拟操作，不与现场设备通讯，学员在计算机上就可完成各工况的训练；而“硬件版”是应用DCS系统和软件实现软件与现场自动化设备通讯的仿真软件，学员分为内操、外操，在中控室和生产现场协同完成生产的各种工况的操作。

本发明的主要技术方案是：“纯软件版”：以均四甲苯催化氧化生产均苯四甲酸二酐生产工艺为原型，只安装在操作站的计算机上不与现场设备通讯的纯仿真软件，借助于操作站计算机的计算能力，用数学模型替代实际的化工生产装置，实时仿真实际化工生产工艺过程，在该平台上学员可在计算机上独立完成冷态开车、正常停车及事故处理的训练操作；包括模拟冷态开车、正常停车和常见事故处理操作模块；为了方便培训管理，仿真操作培训系统还配备有评价系统和教师指令站管理系统模块，有了这两个系统，用户可以很方便的组织日常培训以及考核；上述模块功能是通过对计算机电脑上表观的仿真流程图画面进行操作来实现的，流程图包括DCS图和现场图。

本系统在计算机电脑上表观的仿真流程图画面有DCS图和现场图两种。现场图是把在现场操作的设备虚拟在一张流程图上，在现场图中只可以操作手动阀门，而不能操作自控阀门；仿真DCS画面，需要到现场进行手动操作的阀门特别以标注，其DCS图画面和工厂DCS控制室中的实际操作画面一致，在DCS图中显示所有工艺参数，包括温度、压力、流量和液位，同时在DCS图中只能操作自控阀门，而不能操作手动阀门。

本发明的均苯四甲酸二酐生产装置仿真操作培训系统采用两种DCS风格，包括“通用DCS风格、DeltaV-NEW风格”。通用DCS风格是仿国内大多数DCS厂商界面，DeltaV-NEW风格是仿EMERSON的DeltaV过程控制系统界面，可根据用户需要选择所要运行DCS类型。