[发明专利]煤基甲醇转化制芳烃（MTA）虚拟仿真实验系统

说明书

本发明公开一种煤基甲醇转化制芳烃虚拟仿真实验系统，包括：信息管理平台和煤基甲醇转化制芳烃DCS虚拟仿真系统；所述的信息管理平台和所述煤基甲醇转化制芳烃DCS虚拟仿真系统之间通过信号传输和数据转换，使用虚拟现实、多媒体、人机互动、数据库和网络通讯技术手段，构建3D虚拟工厂场景及模拟甲醇转化制芳烃的化工生产流程，从而提供虚拟仿真的教学管理和学习实验的智能模式。本发明虚拟仿真实验系统能够生动形象地反映MTA生产过程，有效扩展和延伸了现场实验教学生动形象的受训体验，使学生更易于理解和掌握化工专业知识，能够大幅度提高教学质量。

技术领域

本发明涉及天然气化工及煤化工技术领域，具体涉及一种煤基甲醇转化制芳烃（MTA）虚拟仿真实验系统。

背景技术

甲醇转化制芳烃（Methanol to Aromatics, MTA）是以甲醇为原料，在分子筛催化剂上转化生成芳烃产品的过程，是我国煤炭高效清洁利用的自主原始创新技术，对于缓解我国芳烃资源短缺、甲醇产能过剩、延长煤化工和天然气化工产业链具有重要意义。MTA是目前天然气/煤气化工艺开发具有市场前景的工业化路线之一。

化工生产过程工艺复杂，设备、机器、管道众多，处理的物料往往为危险性物质，且单元操作条件苛刻，在生产中潜在着众多风险因素，发生事故的可能性及造成的后果较其它行业更为严重。所以，在实践教学中通常不允许学生亲自动手操作，削弱了实践教学的效果。另一方面，随着招生规模增加，许多工科高等院校面临教学场所拥挤、及专业实验仪器设备数量明显不足等问题。因此，在化工类专业引入虚拟仿真技术，可使高危险(如爆炸、高污染)、不可逆操作(如工业规模装置的开、停车)、高成本、高消耗、大型综合训练等实践类项目在校内安全地进行，既让学生学到了实践中应该掌握的技术，又保护了学生的人身安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种煤基甲醇转化制芳烃（MTA）虚拟仿真实验系统，其可以模拟甲醇转化制芳烃工段的工艺流程，通过建立3D虚拟工厂场景，让学生身临其境地感受整个化工生产的过程。MTA虚拟仿真实验系统使用虚拟现实、多媒体、人机互动、数据库和网络通讯等技术，根据“虚实结合”和“以虚辅实”的原则，构建虚拟仿真软件及云平台，向学生提供能随时随地进行虚拟仿真的实验条件，让学生在安全、环保、节能的实验环境中获得与真实生产相近的体验，使教师获得事半功倍的教学效果。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种煤基甲醇转化制芳烃虚拟仿真实验系统，其特征在于，包括：信息管理平台和煤基甲醇转化制芳烃DCS虚拟仿真系统；所述信息管理平台通过设置不同的用户登录和操作权限，实现煤基甲醇转化制芳烃工艺的教师教学管理集成模块和学生学习实验集成模块两种不同程序模块；所述煤基甲醇转化制芳烃DCS虚拟仿真系统由DCS控制子系统和煤基甲醇制芳烃3D工厂模拟子系统组成；所述教师教学管理集成模块和/或学生学习实验集成模块与所述DCS控制子系统和/或煤基甲醇制芳烃3D工厂模拟子系统之间通过信号传输和数据转换，使用虚拟现实、多媒体、人机互动、数据库和网络通讯技术手段，构建3D虚拟工厂场景及模拟甲醇转化制芳烃的化工生产流程，从而提供虚拟仿真的教学管理和学习实验的智能模式。

上述技术方案中，所述教师教学管理集成模块包括资源管理模块、课程管理模块、班级管理模块和考试管理模块；所述学生学习实验集成模块包括个人中心模块、资源中心模块、课程中心模块、考试中心模块和留言互动模块。

上述技术方案中，所述煤基甲醇转化制芳烃DCS虚拟仿真系统由DCS控制子系统和煤基甲醇制芳烃3D工厂模拟子系统组成。

进一步地，所述DCS控制子系统包括学生站以及教师站；所述学生站具备冷态开车、稳态、停车以及三类事故工况，共六种工况的模拟操作，还包括历史数据存储功能模块，该历史数据功能存储功能模块用于进行历史数据回访及事故分析、反事故演练、控制逻辑的验证；所述教师站具有发布考试命令、题目设置以及统计成绩的功能。