[发明专利]单元反应仿真控制系统及包括其的仿真系统、仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及教学设备控制软件技术领域，尤其涉及单元反应仿真控制系统及包括其的仿真系统、仿真方法。

背景技术

精细化工是当今化学工业中最具活力的新兴领域之一，是新材料的重要组成部分。精细化工产品种类多、附加值高、用途广、产业关联度大，直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域。

精细化工反应单元，是总结各种精细化学工业生产过程得出的具有共同化学变化特点的基本过程。精细化工单元反应主要包括氧化、卤化、硝化、磺化、胺化、烷基化、酯化等反应。

精细化工反应单元大多以间歇方式生产，主体生产装置大多为间隙式反应釜，主要材质为不锈钢或搪玻璃。间歇式反应釜是一种间歇的按批量进行反应的化学反应釜，液体物料在反应釜内完全混合而无流量进出。其特点是进行反应所需的原料一次装入反应釜，然后在其中进行反应，经一定的时间后，达到所要求的反应程度便卸除全部反应物料，其中主要是反应产物以及少量未被转化的原料。

仿真技术与计算机技术密切相关。它是一门建立在相似理论、控制理论、工程技术和计算技术基础上的综合性和试验性的科学技术。仿真系统就所服务的对象而言有不同的行业，如航空航天、核能发电、火力发电、石油化工、冶金、轻工等。化工仿真系统是在航空航天、电站仿真系统之后，从六十年代末由国外开始开发应用的，它是建立在化学工程、计算机技术、控制工程和系统工程等学科基础上的综合性实用技术。例如：中国石油集团公司下属的炼化企业，在计算机仿真培训方面就已经有近30年的使用历史。从一九八五年开始至今在中国石油化工领域中，已经上百家企业有了自己的仿真基地或建立了仿真系统。国内自行研制开发了的化工装置仿真系统涉及化工工业的重要工艺流程，其中包括：炼油工业的常减压、催化裂化、重油催化裂化、加氢精制与裂化、重整、延迟焦化、酮苯脱蜡、润滑油加氢、MTBE等；化工工业的乙烯全流程、聚乙烯、聚丙烯、环氧乙烷/乙二醇、丁二烯、芳烃抽提、对二甲苯等；各类大中型化肥厂的合成氨装置以及尿素生产装置；以及各种精细化工装置。

在精细化工教学过程中，精细化工实训装置多以实际工艺流程进行缩小建设，走实际物料，因产品工艺限制很难做到氧化、卤化、硝化、磺化、胺化、烷基化、酯化等反应的多种切换，讲解受限。并且，精细化工反应多为涉及放热反应，高温因而成为实训过程的安全隐患。又兼物料有毒有害物质很难处理，在安全环保方面有很大压力。另外，当在精细化工实训装置中使用仿真物料时，与真实反应的情况不一样，不能达到理想状态，因此，如何改进精细化工装置的实训仿真是教学设备的一项重要课题。

因此，需要一种满足多种单元反应工艺切换并且安全环保的单元反应仿真控制系统及包括其的仿真系统、仿真方法。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种单元反应仿真控制系统，包括：

实时参数传感器，用于接收现场设备的实时参数，并将实时参数发送至信号集成装置；

虚拟现场模块，用于对现场设备进行模拟，以得到模拟设备，所述模拟设备上设置信号集成装置，所述信号集成装置用于接收实时参数，将模拟设备信息以及实时参数进行集成，并将模拟设备信息以及实时参数发送至虚拟DCS模块；

虚拟DCS模块，用于模拟实际DCS系统，接收启动指令，根据启动指令启动生成控制指令，并将控制指令发送至所述虚拟现场模块，连通所述模拟设备，接收模拟设备信息以及实时参数，根据模拟设备信息和实时参数调用计算模型进行运算，生成模拟设备信息和完整实时参数，并将模拟设备信息和完整实时参数输出。

所述模拟设备包括模拟第一高位槽单元、模拟第二高位槽单元、模拟加料釜单元、模拟加热器单元、模拟冷却器单元，模拟压滤机单元、模拟第一泵单元、模拟第二泵单元、模拟第三泵单元、模拟储槽单元和模拟反应釜单元。

所述模拟第一高位槽单元、所述模拟第二高位槽单元、所述模拟加料釜单元、所述模拟加热器单元、所述模拟冷却器单元，所述模拟压滤机单元、所述模拟第一泵单元、所述模拟第二泵单元、所述模拟第三泵单元、所述模拟储槽单元与所述反应釜单元连通，所述模拟第一泵单元置于所述模拟加热器单元与所述模拟反应釜单元之间，所述模拟第二泵单元置于所述模拟加料罐单元与所述模拟反应釜单元之间，所述模拟第三泵单元置于所述模拟反应釜单元与所述模拟储槽单元之间。

所述模拟反应釜单元上设置有模拟温度显示控制仪表单元，所述模拟加热器单元与所述模拟反应釜单元之间设置有模拟第一阀门单元，所述模拟温度显示控制仪表单元根据温度大小调节模拟第一阀门单元的开度。