课程设计(过程装备与控制工程专业)控制部分教材.doc

成绩： 中 国 矿 业 大 学 课程设计说明书 姓 名： 王小婷 学 号：（27） 学 院： 化工学院 专业班级： 过程装备与控制工程11-2班 　 课 程： 过程装备与控制专题设计—控制部分 指导教师： 王启立 2015 年 1 月 过程装备与控制专题设计—控制部分 设计题目：甲醇制备工艺过程控制系统初步设计 根据淮北矿业集团某厂甲醇制备工艺相关图纸，根据《过程控制工程设计》相关要求，结合图纸，完成以下工作。 一、设计内容 工艺流程及设计过程中涉及到的相关规定（依据）介绍。 绘制管道仪表流程图（PID图）。 根据PID图，列出监测、控制变量类型、数量及位置，以表格形式汇总。其中，班级序号1-10的完成图纸中第一部分；班级序号11-20的完成图纸中第二部分；班级序号21-30的完成图纸中第三部分。 仪表及传感器选型设计，绘制自控设备明细表。 控制装置选型：根据监控变量，进行控制装置（PLC）选型设计，绘制设备明细表。 系统供电设计。 安全及防护措施设计：系统防爆、接地等方面设计，提出具体措施。 设计小结：包括主要设计成果，设计感想等。 二、设计要求 设计作业A4纸打印，左侧装订，应包括的内容： 封面； 目录； 设计要求； 设计正文； 设计总结； 参考文献; 附录。 目 录 1 设计要求 1 1.1 设计题目 1 1.2 设计内容 1 2 设计内容 1 2.1 工艺流程及设计过程中涉及到的相关规定（依据）介绍 1 2.2 绘制管道仪表流程图（PID图） 3 2.3 变量检测 3 2.4 仪表及传感器选型 4 2.5 控制装置选型 9 2.6 系统供电设计 10 2.7 安全及防护措施设计 10 3 设计总结 11 4 参考文献 12 5 附录 12 1 设计要求 1.1 设计题目 设计题目：甲醇制备工艺过程控制系统初步设计 根据淮北矿业集团某厂甲醇制备工艺相关图纸，根据《过程控制工程设计》相关要求，结合图纸，完成以下工作。 1.2 设计内容 工艺流程及设计过程中涉及到的相关规定（依据）介绍。 绘制管道仪表流程图（PID图）。 根据PID图，列出监测、控制变量类型、数量及位置，以表格形式汇总。其中，班级序号1-10的完成图纸中第一部分；班级序号11-20的完成图纸中第二部分；班级序号21-30的完成图纸中第三部分。 仪表及传感器选型设计，绘制自控设备明细表。 控制装置选型：根据监控变量，进行控制装置（PLC）选型设计，绘制设备明细表。 系统供电设计。 安全及防护措施设计：系统防爆、接地等方面设计，提出具体措施。 设计小结：包括主要设计成果，设计感想等。 2 设计内容 2.1 工艺流程及设计过程中涉及到的相关规定（依据）介绍 2.1.1 天然气制甲醇 天然气是制造甲醇的主要原料.天然气的主要组分是甲烷,还含有少量的其他烷烃、烯烃与氮气.以天然气生产甲醇原料气有蒸汽转化、催化部分氧化、非催化部分氧化等方法,其中蒸汽转化法应用得最广泛,它是在管式炉中常压或加压下进行的.由于反应吸热必须从外部供热以保持所要求的转化温度,一般是在管间燃烧某种燃料气来实现,转化用的蒸汽直接在装置上靠烟道气和转化气的热量制取.由于天然气蒸汽转化法制的合成气中,氢过量而一氧化碳与二氧化碳量不足。 工业上解决这个问题的方法一是采用添加二氧化碳的蒸汽转化法,以达到合适的配比,二氧化碳可以外部供应,也可以由转化炉烟道气中回收.另一种方法是以天然气为原料的二段转化法,即在第一段转化中进行天然气的蒸汽转化,只有约1/4的甲烷进行反应,第二段进行天然气的部分氧化,不仅所得合成气配比合适而且由于第二段反应温度提高到800℃以上,残留的甲烷量可以减少,增加了合成甲醇的有效气体组分. 天然气进入蒸汽转化炉前需进行净化处理清除有害杂质,要求净化后气体含硫量小于0.1mL/m3.转化后的气体经压缩去合成工段合成甲醇.如图1 图1 甲醇合成流程图 甲醇合成是在一定的压力下，在催化剂的作用下，合成气中的一氧化碳，二氧化碳与氢反应生成甲醇，基本反应式为： CO+2H2=CH3OH+Q CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q 在甲醇合成过程中，有如下副反应； 2CO+4H2=（CH3）O+H2O 2CO+4H2=C2H5OH+H