黑龙江大学宿舍-黑龙江大学宿舍
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2018
年“西门子杯”中国智能制造挑战赛
（原全国大学生工业自动化挑战赛）
连续过程
设计开发赛项
【样题】
本样题是
为了让参赛队伍了解
2018
年连续过程设计开发赛项的工艺对象及控制要求。参 赛队伍根据
本样题的要求进行开车步骤、仪表及控制系统的初步设计。在仿真对象发布后
，具体物性参数、工艺参
数、设备参数将给出，再进行详细设计，并提供上机练习调试。
在完成基本控制设计的基础上，提倡从
先进控制、生产优化、节能、安全
等多角度进行方案设计与实施。在正式比赛时，将得到一份正式赛
题。正式赛题与样题在
物性参数、工艺参数、设备参数、对象特性、控制要求、评分考查点及扰动类型
等方面会
有
10-30%
的差异。
一、工艺描述
某反应工艺过程如下图所示：
精品资料
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该放热反应过程在催化剂
C
的作用下，原料
A
与原料
B
反应生成主产物
D
和副产物
E
，反应方程式
如下：
主反应：
2A + B
—＞
D
副反应：
A + B
—＞
E
其中，主生成物
D
< p>是所需产品，副生成物E
是杂质，主、副反应均为强放热反应。为了获得较高 的反应
转化率，采用原料
A
过量的工艺。
正常工况下工艺过程如下：
原料
A
与原料
B
分别由原料
A
进料泵 、原料
B
进料泵输送进入混合罐
V101
（立式圆 罐）内混合，
混合物料经预热器
E101
升温后，进入放 热反应器
R101
进行反应，反应所需的催化剂
C
，由催化剂
C
输送泵
P103
从反应器顶 部加入。在反应过程中，反应放热强烈，因此反应器
R101
采用夹套式水冷却。
反应转化率与反应温度、停留时间、反应物料浓度及混合配比有关，反应体系气相压力对
温度敏感，在
冷却失效产生的高温条件下，过高的气相压力使反应器有爆炸的风险。在反
应器顶部设一路抑制剂，当
反应压力过高危及安全时，通入抑制剂
F
，使催化剂
C
迅速中毒失活，从而中止反应。冷却水吸收反应
器的放热量形成热水，热水通往
E101
预热器对进料进行预热， 以回收一部分热量，多余的热水通往公用
工程。
反应器
R101
底部出口生成物含有产品
D
、杂 质
E
，催化剂
C
、以及未反应的原料
A
和少量原料
B
，
为了回收原料
A
，在反应器下游设置闪蒸罐
V102
，将混合生成物（
D+E+C+A+B
）中过量的原料
A
分离
提纯。闪蒸罐
V102
顶部采出混合物（
D+E +C+A+B
）为气相，首先进入冷凝器
E102
与冷却水进行换 热
冷凝，冷凝后的混合物进入冷凝罐
V103,
通过循环 泵
P106
再送入混合罐
V101
循环利用。闪蒸 罐
V102
底部的混合生成物（
D+E+C+A+B
）经输送泵加压，送到下游分离工序，进行提纯精制，以分离出产品
D
。
仿真对象说明：
（
1
）参赛队员在
SMPT-1000
软件平台上 ，根据所提供的变量仪表，自行选择系统设计所需的仪
表。
精品资料