间歇反应实训装置说明书

间歇反应实训装置说明书天津大学化工基础实验中心2014.10一、实训装置目的：1.实训装置能够使学生掌握反应过程的基本原理和流程，熟悉反应釜的结构与工艺流程，学会处理和解决反应釜经常遇到的不正常情况。2.实训装置能够承担化工类专业学生无机反应工、有机合成工、化工总控工等多工种的技能培训工作。完成相应工种从初级工、中级工、高级工、技师、到高级技师等各个层次的技能鉴定任务。3.实训装置能够使学生熟练运用基本技能完成工业反应器操作，独立处理反应器操作中出现的各种问题，解决反应器操作中的工艺难题，从而大大缩短学生与工作岗位之间的能力距离。同时能够承担化工、医药、环保、能源等多家企业对一线操作工人的技术培训工作4.可练习正确使用液位计、流量计、温度计等测量控制仪表；加深了解化工仪表和自动化知识在反应器操作中的应用。5.实训装置具有模拟实际生产过程经常出现故障的功能，从而为训练学生判断故障名称、分析故障原因以及确定排除故障方法，到最终动手排除故障，都提供了真实可信的平台。二、反应釜实训装置的基本原理：在内层放入反应溶媒可做搅拌反应，夹层可通上不同的冷热源（冷冻液，热水或热油）做循环加热或冷却反应。通过反应釜夹层，注入恒温的（高温或低温）热溶媒体或冷却媒体，对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷。同时可根据使用要求在常压条件下进行搅拌反应。物料在反应釜内进行反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，反应完毕，物料可从釜底的出料口放出，操作极为方便。不锈钢反应釜特点：1.不锈钢材质具有优良的机械性能，可承受较高的工作压力，也可承受块状固体物料加料时的冲击。2.耐热性能好，工作温度范围很广(0200)。在较高温度下不会氧化起皮，故可用于直接火加热。3.具有很好的耐腐蚀性能，无生锈现象。4.传热效果比搪瓷反应釜好，升温和降温速度较快。5.有良好的加工性能，可按工艺要求，制成各种不同形状和结构的反应釜。釜壁可打磨抛光，使之不挂料，便于清洗。12 / 17文档可自由编辑打印三、反应釜实训装置的工艺流程、主要设备及仪表控制1.反应釜实训装置工艺流程图见图-1图-1 反应釜实训装置工艺流程图2.反应釜实训装置主要设备技术参数见表-1表-1 反应釜实训装置主要设备技术参数序号代码设备名称主要技术参数备注1V101原料罐I400，高6002V102出料罐I400，高6003V103出料罐II400，高6004V104原料罐II400，高6005E103热油灌450，高6006P101搅拌器I7P102搅拌器II8P103离心泵IWB50/0259P104离心泵IIWB50/02510P105热油泵TD-357E101、E102冷凝器140，长5008R101反应釜I9R102反应釜II10V105高位槽I200，高25011V106高位槽II200，高25012V107玻璃观测灌I150，高20013V108玻璃管测灌II150，高20014V109塔顶产品罐I160，高26015V110塔顶产品罐II160，高2603.反应釜实训装置流程简述物料流向：原料罐V101中的原料由进料泵P103经流量计F101计量后进入反应釜中反应，反应后的物料经下展阀VA126、VA105、VA110回到原料罐中，也可经下展阀VA126、VA105进入到产品罐中或经阀VA106流出。釜加热：反应釜本身带有加热器，或通过热油泵P105将热油罐中的油进入反应釜夹套中给釜循环加热。4.反应釜实训装置控制仪表面板图见图-2 图-2 应釜实训装置控制仪表面板图四、实训内容及操作规程：1.工艺文件准备能识记化学反应生产过程工艺文件，能识读化学反应岗位的工艺流程图、实训设备示意图、实训设备的平面和立面布置图，能绘制工艺配管简图，能识读仪表联锁图。了解釜式反应器主要设备的结构和布置。2.开车前的动、静设备检查训练检查原料储罐、热水罐、反应器、管件、仪表、冷凝设备等是否完好，检查阀门、分析取样点是否灵活好用以及管路阀门是否有漏水现象。（1）检查釜式反应器R101：用手转动釜上搅拌电机SIC101的连动轴是否可自如转动。检查釜上两观察窗是否完好无损坏。检查釜上进料口是否封紧，此进料口应在加料后封紧。检查釜式反应器加热管路是否畅通。 检查实反应釜用冷却管路是否畅通。（2）检查原料泵P103叶轮是否可自如转动。（3）检查热油泵P105叶轮是否可自如转动。（4）检查各储料罐及输送管路：检查原料罐V101中原料加入口是否畅通，管路阀门是否正常。向原料罐V101中加入原料前，应先关闭VA108阀门，全开VA105阀门。（注意：加入的原料液体量应占原料罐V101总储量的三分之二到四分之三。） 检查原料罐V101输送管路上各阀门是否正常。进料前先关闭阀门VA101、VA10、VA103，进料时打开阀门VA104和VA105。检查热油罐E103中油的储量及管路阀门是否正常。热油罐E103加油前先关闭VA113、VA114阀门，加油时打开VA112阀门。所加油量占热油罐储量的三分之二到四分之三处。利用热油泵P105向釜式反应器内R101加油，直至从热油罐上液位计LI104中所看到的液位不变为止。向热油罐中补加一定量油以保持热油罐中水的储量占到三分之二至四分之三。检查冷却水管路阀门是否正常。注意：如果出现异常现象，必须及时通知指导教师，切不可擅自开车。3.检查原料液及冷却水、电气等公用工程的供应情况及仪表检查训练（1）检查原料罐V101中原料加入口是否畅通，管路阀门是否正常。向原料罐V101中加入原料前，应先关闭VA108阀门，全开VA105阀门。（注意：加入的原料液体量应占原料罐V101总储量的三分之二到四分之三。）（2）检查电器仪表柜一切正常后，接通动力电源，当电器仪表柜上三块指针电压表均指向380V时，说明动力电源已经接入。此时按下电器仪表柜总电源开关（绿色按钮）使仪表上电，即实训设备处于准备开启状态。注意：如果电器仪表柜上电源三块指针电压表中有一块没有指向380V，必须及时通知指导教师检查电路，切记不要开启总电源开关。（3）打开设备总电源后巡视仪表，观察仪表有无异常（看看PV和SV显示有无闪动，一般出现闪动即表示仪表发生异常。（4）打开计算机，双击屏幕桌面上的“反应釜实训”图标进入软件，登陆系统后，检查软件仪表数据传输是否正常，即逐一对照仪表及软件窗口的相应显示，观察其是否一致，一致则表示软件工作正常，否则为不正常。4.制定开车步骤、编制岗位操作规程、绘制操作记录表格训练：(1)制定开车步骤： 熟悉电器仪表柜面板上各仪表和开关的作用选择釜式反应器加料方式向釜式反应器加料加料到指定液位开启搅拌电机选择釜式反应器冷却方式接通冷却水选择釜式反应器温度控制方式釜式反应器加热 反应结束后停止釜式反应器加热待釜温降低后停止搅拌关闭冷却水。(2)绘制操作数据记录表格：表3 釜式反应器实训数据记录表：加料量（Kg）反应时间（min）加热釜内温度（）TCI101冷却水量（L/h）F103冷却水进口温度（）TI104冷却水出口温度（）TI1055.釜式反应器内温度自动控制操作技能训练：(1)釜式反应器R101釜温度控制系统：釜式反应器R101的釜内温度，是通过控制热油罐向釜式反应器R101输送热油的流量来实现的，即控制热油泵的电机频率来实现。控制方式： TCI102 P105釜式反应器温度热油流量热油泵变频器AI519FB设定值 TCI102Pt100热电阻图3 釜式反应器内温度自动控制系统方框图(2)操作规程：首先调节仪表TCI102的设定温度（按仪表数据位移键，下面显示窗设定值的地方会出现光标闪动，按数据加减键加减到所需设定的温度不超过70，然后按下设置键，釜式反应器设定温度一定要低于热水罐的设定温度。启动热油泵变频器开关和热油罐V102加热开关，开始对釜式反应器进行加热。热油泵由变频器控制会自动调节到设定温度。记录时间、搅拌频率、釜式反应器温度、加热水温度。表4 间歇釜式反应器温度控制数据记录表：项目序号时间（min）釜温（）加热水温度（）123456789106.釜式反应器中的液位控制操作技能训练：(1)釜式反应器R101釜液位控制系统：釜式反应器R101的釜内液位由控制原料液流量即原料泵P102的电机频率来实现。控制方式： LCI101 P103釜式反应器液位原料流量离心泵变频器AI519FB设定值 LCI101液位传感器图5 釜式反应器内反应器液位自动控制系统方框图(2)操作规程：设置面板上釜式反应器的液位LICI101（按仪表数据位移键，下面显示窗设定值的地方会出现光标闪动，按数据加减键加减到所需的液位不超过400mm后按下设置键）。全开下展阀VA108、VA105、VA102，半开阀门VA126关闭VA122，启动离心泵P103，打开转子流量计调节阀VA102，仪表会自动改变变频器的转速，从而使液位调整到设定值。记录时间、离心泵P103频率、釜式反应器液位等参数。表5 间歇釜式反应器液位控制数据记录表：项目序号时间（min）离心泵频率（Hz）釜式反应器 内液位（mm）1234567897.热油罐内温度控制操作技能训练：(1)热油罐内温度TCI103控制系统：热油罐内温度TCI103用仪表AI501L1S4采用位式控制加热器的通断来实现。控制方式： TCI103 热水罐内温度加热器AI501FB设定值图6 热油加热罐内温度自动控制系统方框图(2)操作规程：首先调节仪表TCI107的设定温度（按住按仪表设置键4-5秒，进入到参数HIAL，按数据加减键加减到所需的温度不超过70，后同时按下按下和设置键）。向热油罐中补加一定量水以保持热油罐中油的储量占三分之二到四分之三以上。启动热油泵P105开关，打开阀门VA128，后打开E1C103加热器开关。通过热油罐温度达到设定温度时加热器自动停止加热实现位式控制。记录时间、热油罐内温度。表6、间歇反应器热水罐内温度控制数据记录表：项目序号时间（min）热水罐内温度（）备注12345678910五、计算机界面连接及DCS控制系统技能训练：打开计算机进入应用界面如图7所示 。图7 计算机应用界面鼠标左键单击进入操作界面如下图，在操作界面中可以对设备进行相应的操作，以达到计算机控制设备的目的。在操作界面中可以选择曲线图来查看相应的曲线如图8所示图8 反应釜实训液位控制操作界面1.计算机界面中釜式反应器加热电压与仪表连动技能训练：界面中ECI101为釜式反应器加热电压控制系统，点击其绿色数字后，弹出相应的对话窗，在对话窗输入（0200）V之间任意数值后确定，经粉色数字区确认后，在相应的面板仪表中的ECI101仪表的SV窗中显示出相应的数值，在计算机界面中按下相应的绿色开键开始加热，红色关键停止加热。实现了DCS集散控制系统对釜式反应器加热电压的测量和控制。2.计算机界面中釜式反应器中的液位控制训练：设定釜式反应器的液位LCI101，在计算机界面上点击其绿色数字后，弹出相应的对话窗，在对话窗输入（100-700）mm之间任意数值后确定，半开阀门VA126，启动离心泵，调节转子流量计阀门到最大。计算机可以记录液位随时间的变化关系。六、数字仪表认识技能训练本装置使用仪表为（AI501温度数字显示表、AI501数字液位显示表）、（AI519数字温度控制表、AI519数字电压控制表）、交流变频器。1.AI501温度显示表的调节方法：AI501仪表为实测显示仪表，利用仪表中参数的不同可以显示不同测量项。设置参数：仪表所有的功能都可以通过设置参数来实现。在基本显示状态下按（回车键） 并保持约2秒钟即可进入现场参数表。按（数字下调键） 减小数据，按（数字上调键）增加数据，所修改数值位的小数点会闪动（如同光标）。按键并保持不放，可以快速地增加/减少数值，并且速度会随小数点的右移自动加快。也可按（数字位置键）来直接移动修改数据的位置（光标），操作更快捷。按（回车键）可显示下一参数，持续按（回车键）可快速向下；按（数字位置键）并保持不放2秒以上，可返回显示上一参数；先按（数字位置键）不放接着再按（回车键）可直接退出参数设置状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。（注：AI501仪表显示温度和液位，仪表为实读表，仪表参数出厂已设定好无需更改，如要变动参见仪表说明书。） 图9 AI系列数字仪表面板说明图 图10 AI系列数字仪表参数设定流程图2.AI519加热电压控制表调节方法：（1）设置参数：仪表所有的功能都可以通过设置参数来实现。在基本显示状态下按（回车键） 并保持约2秒钟即可进入现场参数表。按（数字下调键） 减小数据，按（数字上调键）增加数据，所修改数值位的小数点会闪动（如同光标）。按键并保持不放，可以快速地增加/减少数值，并且速度会随小数点的右移自动加快。也可按（数字位置键）来直接移动修改数据的位置（光标），操作更快捷。按（回车键）可显示下一参数，持续按（回车键）可快速向下；按（数字位置键）并保持不放2秒以上，可返回显示上一参数；先按（数字位置键）不放接着再按（回车键）可直接退出参数设置状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。（2）自整定（AT）：当仪表选用APD 或标准PD调节方式时，均可启动自整定功能来协助确定PD等控制参数。在基本显示状态下按（数字位置键）并保持2秒，将出现At参数，按（数字上调键）将下显示窗的oFF修改on，再按（回车键）确认即可开始执行自整定功能。仪表下显示器将闪动显示“At”字样，此时仪表执行位式调节，经2个振荡周期后，仪表内部微处理器可自动计算出PD 参数并结束自整定。如果要提前放弃自整定，可再按（数字位置键）并保持约2秒钟调出At参数，并将on设置为oFF再按（回车键）确认即可。自整定成功结束并且控制效果满意后，建议将At参数设置为FoFF，这样将禁止从面板启动自整定功能（若需要启动自整定可进入参数表修改At参数进行操作），可防止误操作。（3）加热电压控制或温度控制的调节：如果需要修改仪表面板上（数据设定值）中的数值，可以利用仪表的（数字上调键）增加数值或（数字下调键） 减小数值，按键并保持不动可以快速的数值进行增加或减小。也可以利用（数字位置键）直接对所要修改的数值进行修改，所修改数值位的小数点会闪动（如同光标）。（4）仪表的自动与手动变换说明： 图11 AI系列数字仪表自动与手动变换说明图仪表在自动状态下可由计算机控制，在手动状态由操作人操作。3.交流电机驱动器（变频器）的调节：图12 变频器面板图首先按下键，若面板LED上显示F_XXX（X代表09中任意一位数字），则进入步骤2；如果仍然只显示数字，则继续按键，直到面板LED上显示F_XXX时才进入步骤2。接下来按动或键来选择所要修改的参数号，由于N2系列变频器面板LED能显示四位数字或字母，可以使用键来横向选择所要修改的数字的位数，以加快修改速度，将F_XXX设置为F_011后，按下键进入步骤3。按动、键及键设定或修改具体参数，将参数设置为0000（或0002）。改完参数后，按下键确认，然后按动键，将面板LED显示切换到频率显示的模式。按动、键及键设定需要的频率值，按下键确认。按下键运行或停止。七、异常现象排除技能训练表7 故障设置及处理表序号故障现象产生原因分析处理思路解决办法备注1釜式反应器液面降低无进料进料泵停转或进料转子流量计卡住2釜式反应器内温度越来越低加热器断电或有漏液现象、热水泵停转等3釜式反应器或水罐内温度越来越低热水泵停转或加热器断电4釜式反应器内液面降低无进料进料泵停转或进料转子流量计卡住5仪表柜突然断电有漏电现象或总电源关闭6釜式反应器内搅拌停止电机或轴封损坏表8 遥控器故障设置按键名称表遥控器按键名称事故制造内容A关热油罐加热B关离心泵IIC停热水泵D关离心泵IE停总电源F关搅拌I