化工仿真实习

绪 论

3

第一章 概述 4

§1.1系统仿确实差不多概念 4 §1.2化工仿真培训系统简介 5 一、化工仿真培训系统的建立 5 二、化工仿真培训系统的结构 6

第二章STS仿真培训系统学员操作站的使用方法§2.1仿真培训软件的启动 7 §2.2学员操作站的操作方法 8 一、进程切换

8

二、学员操作软件的退出 8 三、工艺仿真软件的操作方法 8 第三章 仿TDC3000系统的操作方法 8 §3.1键盘操作讲明 8 §3.2画面操作讲明 9

一、TDC3000系统的画面类型 9 二、DCS(TDC3000)组态结果 9 第四章 各培训单元的使用方法 10

§4.1离心泵单元

10

一、工作原理简述 10 二、工艺流程简介 10 三、要紧设备

11

四、调剂器、显示外表及现场阀讲明 11 §4.2换热器单元 14

一、工作原理简述 15 二、工艺流程简介 15 三、要紧设备

15

四、调剂器、显示外表及现场阀讲明 15

7

§4.3液位操纵系统单元 一、工作原理简述 20 二、工艺流程简介 20 三、要紧设备 五、操作讲明

20 21

19

四、调剂器、显示外表及现场阀讲明 21 §4、4精馏塔单元 24 一、工作原理简述 24 二、工艺流程简介 25

三、要紧设备 （如表4-4.1所示） 五、操作规程 附 图

31

26

25

四、调剂器、显示外表及现场阀讲明 25 第五章 化工仿真实习体会 30

附图1 离心泵单元带操纵点工艺流程图 31 附图2 换热器单元带操纵点流程图 31 附图3 液位操纵单元带操纵点工艺流程图 31 附图4 精馏塔单元带操纵点工艺流程图 31

绪 论

仿真技术在教学中的应用，专门是在职业教育中的应用，更加显示出其优势。职业教育的目标是让学生既要学会专业理论知识，又要把握专业应用技能。职业教学内容通常包括应知和应会两个方面，有理论教学、实验教学和实习教学三个过程。

理论教学

目标是让学生了解把握专业基础理论和专业应用知识，要紧是应知部分内容的教学。

实验教学

目标是让学生通过实验来认证理论和进一步懂得理论知识，同时使学生通过亲自动手来锤炼和提升专业应用技能。采纳仿真技术开发出用于不同专业的实验教学的实验仿真教学系统具有明显的优势。

能够开发出实际无法实现的某些实验的仿真教学系统，来满足教学需求。如：某些大型复杂仪器或设备系统，某些有危害或条件要求极高的实验（核反应、高电压类实验等）。

开发投资费用高的实验仿真教学系统，技能专门好地完成实验教学的要求，又能节约教学投资。

开发实验消耗专门大的实验的仿真教学系统，既达到了实验教学的成效，又减少了教学中的消耗。

实验仿真教学系统，除代替真实的实验操作外，还具有一些真实实验无法实现的功能和成效。

实习教学

目标是让学生通过接触客观实际，来了解和认识所学的专业知识，更重要的是让学生了解和把握专业知识在客观实际中的应用方法和应用技能，将所有专业与实践相结合。

采纳仿真技术开发出一套与现场生产装置逼确实实习仿真教学系统，让学生不出校门就能了解实际生产装置，并能亲自动手进行反复操作，是学生既能对生产实际有一个专门好的认识（不能完全代替生产现场），又能亲自动手来锤炼提升专业应用技能，将所学专业知识与实际生产紧密的结合在一起，同时采纳仿真技术能够开发出不同工艺类型和不同生产单元的仿真教学系统，以满足不同专业或同一专业不同侧重面的实习教学需求，并能有教师组织仿真教学的具体内容，是学生更全面、具体和深入地了解不同的生产单元，达到具有针对性和侧重性的组织实习教学。

第一章 概述

§1.1系统仿确实差不多概念

1、系统是有关物体所组成的集合，可分为过程系统(如化工、机电系统)和非工程系统(如经济、治理系统)两大类。

过程系统也叫工程系统，它具有连续性，是时刻的函数；非过程系统是离散事件集合的趋势。

仿真是对代替真实物体或系统的模型进行试验和研究的一门应用技术科学，按所用模型分为物理方针和数字仿真两类。

系统仿真是一门面向实际、具有专门强应用特性的综合应用技术科学，涉及的领域十分广泛，包括了军事、航空航天、工业、医药、生物、社会经济、教育、娱乐等。

过程系统仿真是指过程系统的数字仿真，他要求描述过程系统动态特性的数学模型，能在仿真机上再现该过程系统的实时特性，以达到在该仿真系统上进行实验研究的目的。

过程系统仿真由三个要紧部分组成，即过程系统、数学模型和仿真机。这三部分由建模和仿真两个关系联系在一起，如下图所示:

建模 仿真 过程系统 数学模型 (Modeling) (Simulation) 仿真机

§1.2化工仿真培训系统简介

化工仿真培训系统是系统仿真技术应用的一个重要分支，要紧用于化工生产装置操作人员开车、停车、事故处理等过程的操作方法和操作技能的培训。

一、化工仿真培训系统的建立

化工仿真系统的建立必须以实际生产过程为基础。第一，要通过建立生产装置中各种过程单元的动态特点模型及各种设备的特点模型模拟生产的动态过程特点。其次，要制造一个与真实装置专门相似的操作环境。各种画面的布置、颜色、数值信息动态显示、状态信息动态指示、操作方式等方面要与真实装置的操作环境相同，使学员有一种身临其境的真实感。

1、化工实际生产过程 内操 生产 信息 生产现场 操纵室 操作人员 操作 信息 (观看、分析、判定、操作) 外操

干扰、事故 实际生产过程示意图 2、仿真培训过程

干扰、事故 仿生产 信息 操作 信息 学员 (观看、分析、判定、操作) 仿\"操纵室\"+仿\"现场操作画面\" 生产装置工艺仿真软件 教师 仿真培训过程示意图 二、化工仿真培训系统的结构

北京东方仿真操纵技术有限公司的仿真培训系统产品有两种不同的结构形式。一种是PTS结构，用于针对装置及仿真培训系统，适合与化工企业在岗职工的培训；另外一种是STS结构(School Teaching System),用于单元级和工段级仿真培训软件，适用于大中专及职业技术学校和工厂新职工的基础培训。

STS结构图如下: 教师指令台 总体监控软件 仿DCS软件 工艺仿真软件 OGS软件 仿DCS软件 档案治理软件

。。。 。。。 工艺仿真软件 OGS软件 第二章STS仿真培训系统学员操作站的使用方法 §2.1仿真培训软件的启动

1、运行要求培训单元的方针培训软件(如换热器)

启动运算机，单击\"开始\"按钮，弹出上拉菜单，将光标移到\"程序\"，并在随后弹出的菜单中单击仿真培训系统中的\"换热器\"。

2、培训级别选择

如果该学员站被授有培训级别选择权，则 进入\"培训级别选择窗口\"，如图2-1.1所示。 选择要求培训的级别，按\"确认\"键。 3、工况选择(如图2-1.2所示)

图2-1.2 工况选择窗口 图2-1.1 培训级别选择窗口

●选择\"状态复原\"或\"选择工况\"。状态复原即回复该单元仿真培训软件上次退出时的状态；

●如果选择\"选择工况\"，在下拉菜单中选择所要求的工况，同时要求输入仿真时钟的初始值，缺省初始值为0；

●按\"确定\"键，则进入工艺仿真软件，同时仿DCS软件、智能操作指导诊断软件在工艺仿真软件的调度下依次启动。进入仿真培训过程。

§2.2学员操作站的操作方法 一、进程切换

进入仿真培训系统后，在WIN95的任务栏中能够见到工艺仿真软件、智能操作指导诊断软件(ODS)和仿(DCS)软件图标。

三个软件之间的切换采纳WIN95的标准任务切换方式，用鼠标左键点任务图标即可在三个任务键切换。在培训过程中切不可将仿DCS软件和智能操作指导诊断软件退出，否则系统无法正常运行。

智能操作指导诊断软件要紧功能包括:工艺操作指导和操作诊断评定。 二、学员操作软件的退出

在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选中\"退出\"项，则仿DCS软件、智能操作指导诊断软件、工艺仿真软件一次退出，最终退出仿真培训系统。

三、工艺仿真软件的操作方法

1、状态复原；2、工况重选；3、时标设置；4、事故设置 第三章 仿TDC3000系统的操作方法 §3.1键盘操作讲明

图3-1 TDC3000键盘布置图

上排定义键:一样用于定义各种概貌画

面和重要画面。

带指示灯定义键:可按

用户要求定义画面。

§3.2画面操作讲明

一、TDC3000系统的画面类型 总貌画面

操作信息 画面 流程图 单元趋势 区域趋势 报警灯屏 单元报警 区域报警 操纵组 细目画面

图3-2 TDC3000画面关联图 二、DCS(TDC3000)组态结果 1、键盘组态

OVERVIEW AREATRD01 总貌图 区域趋势图 PUMP02 现场图 GROUP002操纵组图2 GROUP003操纵组图3

PUMP01 DCS图 GROUP001操纵组图1

2、总貌组态 3、操纵组态 4、区域趋势组态

No. 01 02 03 04 点名 LIC101 PIC101 FIC101 PI102 PV/SP/OP PV PV PV PV 有关画面 GROUP001 GROUP001 GROUP001 GROUP002 第四章 各培训单元的使用方法 §4.1离心泵单元 一、工作原理简述

启动了灌满了被输送液体的离心泵后，在电机作用下，泵轴带动叶轮一起旋转，叶轮的叶片推动其间的液体转动，在离心力作用下，液体被甩向叶轮边缘并获得动能；在导轮的引领下沿流通截面积逐步扩大的泵壳流向排出管，液体流率逐步降低，而静压能增大。排出管的增压液体经管路即可送往各目的地。与此同时，叶轮中心处因液体被甩出而形成一定真空，因贮槽液面上方压强大于叶轮中心处，在压力差的作用下，液体持续地从吸入管进入泵内，以填补被排出液体的位置。因此，只要叶轮持续旋转，液体便持续地吸入和排出。

二、工艺流程简介

来自界区的40℃带压液体经调剂阀LV101进入贮罐V101，V101压力由调剂器PIC101分程操纵在5.0atm(表);当压力高于5.0atm(表)，调剂阀P

V101B打开泄压；当压力低于5.0atm(表)，调剂阀PV101B打开充压。V101液位由调剂器LIC101操纵进料量坚持在50%，液体经泵P101A/B送至界区外，泵的出口流量由调剂器FIC101操纵在2000㎏/h，工艺流程如附图1所示。

三、要紧设备

（如表4-1.1所示） 表4-1.1要紧设备一览表

设备位号 V101 P101A P101B

设备名称 离心泵前带压液体贮罐 离心泵A 离心泵B(备用) 四、调剂器、显示外表及现场阀讲明 1、调剂器(如表4-1.2所示) 表4-1.2调剂器

位号 PIC101 LIC101 FIC101 被控调剂阀位号 正常值 单位 PV101A PV101B LV101 FV101 5.0 50 20000 Atm % Kg/h 正常工况 自动 自动 自动 2、显示外表(如图4-1.3所示) 表4-1.3显示外表

位号 PI101 PI102 PI103 PI104 TI101 显示变量 P101A入口处压力 P101A出口处压力 P101B入口处压力 P101B出口处压力 V101进料温度 正常值 4.0 12.0 4.0 12.0 40.0 单位 atm atm atm atm ℃ 现场阀（如表4-1.4所示）

表4-1.4现场阀

位号 名称 位号 VD05 VD06 VD07 VD08 名称 位号 名称 VD01 VD02 VD03 VD04 P101A泵入口阀 P101A泵前泄液阀 P101A泵排空阀 P101A泵出口阀 P101B泵入口阀 P101B泵前泄液阀 P101B泵排空阀 P101B泵出口阀 VD09 VD10 VB03 VB04 调剂阀FV101的旁通阀 V101泄液阀 调剂阀FV101前阀 调剂阀FV101后阀 五、操作讲明

(一)冷态开车(其仿DCS图如图4-1.1所示，仿图现场如图4-1.2所示) 1、预备工作 (1) 盘车；

(2) 核对吸入条件；

(3) 调整填料或机械密封装置；

(4) 确认所有调剂其设置为手动，调剂阀、现场阀处于关闭状态。

图4-1.1 离心泵单元仿DCS图

图4-1.2离心泵单元仿现场图 2、贮罐V101充压、充液

(1) 打开调剂阀LV101，开度为50%，向贮罐V101充液；

(2) 待V101液位大于5%后，缓慢打开压力分程操纵调剂阀PV101A向V101充压；当压力达到5.0atm，将PIC101设定为5.0atm，投自动；

(3) 待V101液位达50%左右，将调解器LIC101设定为50%，投自动。 3、灌泵排气 (1)灌泵

全开泵P101A入口阀VD01，向离心泵充液； 待泵P101A入口处压力指示为5.0atm，开始排气。 （2）排气

打开泵P101A泵后排空阀VD03，排放不凝气；

当泵后排空阀VD03的出口有液体溢出，即显示标识为绿色，表示泵P101A已无不凝气，关闭VD03，启动前预备工作就绪。

启动离心泵P101A

（1）启动泵P101A；

（2）当泵出口压力PI102大于入口压力PI101的1.5~2.0倍后，全开泵出口阀VD04。

（3）依次全开泵出口流量调剂阀FV101前、后手阀VB03、VB04，逐步开大调剂阀FV101的开度，使PI101、PI102趋于正常值。

5、调整

微调调剂阀FV101，当测量值与给定值相对误差在5%以内，且较稳固，将FIC101设定为正常值，投自动。

（二）正常运行

熟悉工艺流程，坚持个工艺参数稳固；紧密注意各工艺参数的变化情形，发觉突发事故时，应先分析事故缘故，并做正确处理。

（三）正常停车 1、贮罐V101停进料

将调解器LIC101设置为手动状态，关闭调剂阀LV101，停止向V101进料。

停泵

（1）当贮罐V101液位小于10%，关闭P101A泵出口阀VD04； （2）停泵P101A； （3）关闭泵入口阀VD01; （4）打开泵前泄液阀VD02；

（5）将调解器FIC101设置为手动状态，并依次关闭调剂阀FV101及其后阀VB04、前阀VB03。

3、泵P101A泄液

（1）全开P101A泄液阀VD02；

（2）当VD02出口不再有液体泄出，显示标识为红色，关闭VD02。 4、贮罐V101泄液、泄压

（1）当贮罐V101液位小于10%，打开V101泄液阀VD10； （2）当贮罐V101液位小于5%，打开泄压阀PV101B;

（3）当V101泄液阀VD10出口不再有液体泄出，显示标识为红色，关闭VD10。

（四）事故处理（如表4-1.5所示）

表4-1.5事故处理

事故名称 P101泵坏 要紧现象 1、P101A泵出口压力急剧下降； 2、FIC101流量急剧减小 处理方法 切换到备用泵P101B； 1、全开P101B泵入口阀VD05、向泵P101B灌液，全开排空阀VD07排P101B的不凝气，当显示标识为绿色，关闭VD07; 2、灌泵和排气终止后，启动P101B; 3、待泵P101B出口压力升至入口压力的1.5~2.0倍后，打开P101B出口阀VD08，同时缓慢关闭P101A出口阀VD04，以尽量减少流量波动； 4、待P101B进出口压力指示正常，按停泵顺序停止P101A运转，关闭泵P101A入口阀VD01，并通知修理。 1、打开FV101的旁通阀VD09，调剂流量使其达到正常值； 2、手动关闭调剂阀FV101及其后阀VB04，前阀VB03; 3、通知修理部门 按泵的切换步骤切换到备用泵P101B，并通知修理部门进行检修。 调剂阀FIC101的液体流量不可FV101阀卡 调剂 P101A入口管线堵 1、P101A泵入口、出口压力急剧下降； 2、FIC101流量急剧减小到零 1、P101A泵入口、出口压力上下波动； 2、P101A泵出口流量波动大 1、P101A泵出口压力急剧下降； 2、FIC101流量急剧较小 P101A泵气蚀 按泵的切换步骤切换到备用泵P101B P101A泵气缚 按泵的切换步骤切换到备用泵P101B 紧急刹车

紧急停车操作步骤同正常停车。 §4.2换热器单元

一、工作原理简述

化工生产中所指的换热器，常指间壁式换热器，它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热流体将热传到壁面的一侧(对流传热)，通过间壁内的热传导，再由间壁的另一侧将热传给冷流体，从而使热物流被冷却，满足化工生产中对冷物流或热物流温度的操纵要求。

本单元选用的是双程列管式换热器，冷物流被加热后有相变化。 在对流传热中，传递的热量除与传热推动力(温度差)有关外，还与传热面积和传热系数成正比。传热面积减少时，传热量减少；如果间壁上有气膜或垢层，都会降低传热系数，减少传热量。因此，开车时要排不凝气；发生管堵或严峻结垢时，必须停车检修或清洗。

另外，考虑到金属的热胀冷缩特性，尽量减小温差应力和局部过热等咨询题，开车时应先进冷物料后进热物料；停车时则先停热物料后停冷物料。

二、工艺流程简介

冷物流(92℃)经阀VB01进入本单元，由泵P101A/B,经调剂器FIC101操纵流量送如换热器E101壳程，加热到145℃(20%被汽化)后，经阀VD04出系统。热物流(225℃)由阀VB11进入系统，经泵P102A/B,由温度调剂器TIC101分程操纵主线调剂阀TV101A和副线调剂阀TV101B使冷物料出口温度稳固；过主线阀TV101A的热物流经换热器E101管程后，与副线阀TV101B来的热物流混合(混合温度为(177±2)℃)，由阀VD07出本单元(其工艺流程图附图2所示)。

三、要紧设备

表4-2.1 要紧设备一览表

设备位号 P101A/B P102A/B E101 设备名称 冷物流进料泵 热物流进料泵 列管式换热器 四、调剂器、显示外表及现场阀讲明 1、调剂器(如表4-2.2所示) 表4-2.2 调剂器

位号 FIC101 所控调剂阀位号 正常值 12000 177 单位 Kg/h ℃ 正常工况 投自动 投自动分程操纵 PV101 TV101A TV101B

显示外表(如表4-2.3所示) 表4-2.3 显示外表

位号 PI101 PI101 FI101 FI102 TI101 TI102 TI103 TI104 EVAPO.RATE 显示变量 泵P101A/B出口压力 泵P102A/B出口压力 热物流主线流量 热物流副线流量 冷物流入口温度 冷物流出口温度 热物流入口温度 E101热物流出口温度 冷物流出口汽化率 正常值 9.0 10.0 10000 10000 92.0 145.0 225.0 129.0 20 单位(或讲明) atm atm Kg/h Kg/h ℃ ℃ ℃ ℃ %

现场阀讲明(如表4-2.4所示) 表4-2.4 现场阀

位号 VB01 VB03 VB04 VB05 VB06 VB07 VB08 VB09 名称 泵P101A/B前阀 泵P101A/B后阀 调剂阀FV101的前阀 调剂阀FV101的后阀 调剂阀TV101A的后阀 调剂阀TV101A的前阀 调剂阀TV101B的后阀 调剂阀TV101B的前阀 位号 VB10 VB11 VD01 VD02 VD03 VD04 VD05 VD06 名称 泵P102A/B的后阀 泵P102A/B的前阀 调剂阀PV101的旁通阀 E101壳程泄液手阀 E101壳程排气手阀 冷物流加热后出口阀 E101管程泄液手阀 E101管程排气手阀 位号 VD07 VD08 VD09 VB02 VB12 VB13 VB14 名称 热物流冷却后出系统手阀 调剂阀TV101A的旁通阀 调剂阀TV101B的旁通阀 泵P101A开关按钮 泵P102A开关按钮 泵P102B开关按钮 泵P101B开关按钮 五、操作讲明

(其DCS流程图如图4-2.1所示，现场流程如图4-2.2所示)

图4-2.1 换热器单元DCS图 冷态开车

1、启动冷物流进料泵P101A

(1) 确定所有手动阀已关闭，将所有调剂器置于手动状态其输出值为0； (2) 开换热器E101壳程排气阀VD03（开度约50%）； (3) 全开泵P101A前阀VB01; （4）启动泵P101A;

（5）当泵P101A出口压力达到9.0atm(表)时，全开P101A后手阀VB03。

2、冷物流进料

(1) 顺序全开调剂阀FV101前后手阀VB04和VB05；再逐步手动打开调剂阀FV101;

(2) 待壳程排气标志块由红变绿，讲明壳程不凝气体排净，关闭VD03; (3) 开冷物流出口阀VD04，开度为50%；同时，手动调剂FV101，使FIC101指示值稳固到12000kg/h，FV101投自动(设定值为12000kg/h)。 图4-2.2 换热器单元仿现场图

启动热物流泵P102A

(1) 开管程排气阀VD06(开度约50%)； (2) 全开泵P102A前阀VB11; (3) 启动泵P102A;

(4) 待泵P102A出口压力达到正常值10.0atm(表)，全开泵P102A后手阀VB10。

4、热物流进料

(1) 依次全开调剂阀TV101A和TV101B的前后手阀VB07、VB06、VB09、VB08;

(2) 待管程排气标志块由红变绿时，管程不凝气排净，关闭VD06;

(3) 手动操纵调剂器TIC101输出值，逐步打开调剂阀TV101A至开度为50%；

(4) 打开热物流出口阀VD07至开度50%，同时手动调剂TIC101的输出值，改变热物流在主、副线中的流量，使热物流温度分别稳固在(177±2)℃左右，然后将TIC101投自动(设定值为177℃)。

(二) 正常运行

熟悉工艺流程，爱护各工艺参数稳固；紧密注意各工艺参数的变化情形，发觉突发事故时，应先分析事故缘故，并做及时正确处理。

正常停车

1、停热物流泵P102A (1) 关闭泵P102A后阀VB01; (2) 停泵P102A。 2、停热物流进料

(1) 当泵P102A出口压力PI102降为0.1atm时，关闭泵P102A前阀VB11;

(2) 将TIC101置手动，并关闭TV101A；

(3) 依次关闭调剂阀TV101A、TV101B的后手阀和前手阀VB06、VB07、VB08、VB09；

(4) 关闭E101热物流出口阀VD07。 3、停冷物流泵P101A

(1) 关闭泵P101A后阀VB03； (2) 停泵P101A。 4、停冷物流进料

(1) 当泵P101A出口压力PI101指示＜0.1atm时，关闭泵P101A前阀VB01；

(2) 将调解器FIC101投手动；

(3) 依次关闭调剂阀FV101后手阀和前手阀VB05、VB04； (4)关闭E101冷物流出口阀VD04。 5、换热器E101管程排凝

全开管程排气阀VD06、管程泄液阀VD05，放进管城中的液体(管程泄液标志块由绿变红)后，关闭VD05和VD06。

换热器E101壳程排凝

全开壳程排气阀VD03、壳程泄液阀VD02，放进壳程中的液体(壳程泄液标志块由绿变红)后，关闭VD02和VD03。

事故处理(如表4-2.5所示)

表 4-2.5 事故处理

事故处理名称 要紧现象 FV101阀卡 FIC101流量无法操纵 处理方法 打开调剂阀FV101的旁通阀VD01，并关闭其前后手阀VB04和VB05；调剂VD01开度，使FIC101指示值稳固为12000kg/h。通知修理部门。 泵P101A坏 1、泵P101A出口压力骤降； 切换为泵P101B，(关闭泵P101A，启动泵2、FIC101流量指示值急减； P101B。)通知修理部门。 3、E101冷物流出口温度升高； 4、汽化率EVAPO.RATE增大 事故处理名称 要紧现象 泵P102A坏 处理方法 1、泵P102A出口压力骤降； 切换为泵P102B,（关闭泵P102A，启动泵2、冷物流出口温度下降； P102B。）通知修理部门。 3、汽化率EVAPO.RATE降低 E101出口热物流温度和冷物流温度波动时，FI101流量无法调剂。 1、热物流流量减少； 2、泵P102出口压力略升； 3、冷物流出口温度降低； 4、汽化率下降。 打开TV101A的旁通阀VD08，关闭TV101A前后手阀，调剂VD08开度，使冷物流出口温度和热物流流量稳固到正常值。通知修理部门。 通知调度后，按正常停车操作停车后拆洗换热器(注意因设计常有一定裕度，在情形不严峻时，能够手控加大主线流量作临时处理。) 通知调度室，停车拆洗换热器。 TV101A阀卡 换热器E101部分管堵 换热器E1011、热物流出口温度升高； 壳程结构严峻 2、冷物流出口温度降低。

（五）紧急停车

紧急停车操作步骤同正常停车。 §4.3液位操纵系统单元

一、工作原理简述

多级液位操纵和原料的比例混合，是化工生产中经常遇到的咨询题。要做到平稳准确的操纵，除了按流程中主物料向逐步建立液位外，还应准确分析流程，找出主副操纵变量，选择合理的自动操纵方案，并进行正确的操纵操作。本仿真培训单元流程中有1个储罐，2个储槽，通过简单操纵回路和分程、串级、比值等复杂操纵回路，对其进行液位操纵。目的在于通过培训把握多级液位操纵和常用的复杂操纵系统。

二、工艺流程简介

本流程中有三个储液容器，除原料缓冲罐V101只有一股来料外，中间储槽V102和产品储罐V103均有两股来料，为常压储槽。

系统外来的8atm原料液，通过调解器FIC101操纵流量后，进入原料缓冲罐V101；其压力由调剂器PIC101分程操纵充压阀PV101A和泄压阀PV101B，使压力在5kg/cm² ;而也为则由液位调剂器P101A/B抽出，经调剂阀FV102送至中间储槽V102,泵的出口压力为9atm,流量为20000kg/h。

储槽V102的两股来料中，除一股来自罐V101外，另一股为系统外来的流经调剂阀LV102的8atm液体。储槽V102的液位由调剂器LIC102操纵为50%。储槽中的液体靠位差自其底部流入产品储槽V103,流量由调剂器FIC103操纵为30000kg/h。

进入产品储槽V103中的液体也有两股。一股来自中间储槽V102。另一股从系统外来，压力为8atma，流量由调剂器FFIC104与FIC103构成的比值操纵回路操纵为15000kg/h，比例系数为2:1。储槽V103的液位由调剂器LIC103操纵为50%（其工艺流程图如附图3所示）。

三、要紧设备 （如表4-3.1所示）

表4-3.1 要紧设备一览表

设备位号 V101 V102 设备名称 原料缓冲罐 中间储槽 设备位号 V103 P101A/B 设备名称 产品储槽 离心泵

四、调剂器、显示外表及现场阀讲明 1、调剂器（如表4-3.2所示） 表4-3.2 调剂器

位号 FIC101 FIC102 FIC103 FFIC104 LIC101 LIC102 LIC103 PIC101 所控调剂阀位号 FV101 FV102 FV103 FFV104 FV101 LV102 LV103 PV101A PV101B 正常值 20000 20000 30000 2 50 50 50 5 单位 Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h % % % atm 正常工况 投自动 投串级，与LIC101构成串级操纵回路 投自动,与FFIC104构成比值操纵回路 投串级，与FIC103构成比值操纵回路 投自动,与FIC102构成串级操纵回路 投自动 投自动 投自动，分程操纵 2、显示外表(如表4-3.3所示) 表4-3.3 显示外表

位号 PI101 FI101 FI102 FI103 显示变量 P101A/B出口压力 进V102外来料流量 出V103液体流量 进V103来料流量 正常值 9 10000 45000 15000 单位 atm Kg/h Kg/h Kg/h 3、现场阀讲明（如表4-3.4） 表4-3.4 现场阀

位号 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 VT7 VT8 名称 FV101前阀 FV101后阀 FV101旁通阀 V101排凝阀 P101A前阀 P101B前阀 P101A后阀 P101B后阀 位号 VT9 VT10 VT11 VT12 VT13 VT14 VT15 VT17 名称 FV102前阀 FV102后阀 FV102旁通阀 进V102外来料调剂阀LV102的旁通阀 FV103前阀 FV103后阀 FV103旁通阀 V103出料调剂阀V103的旁通阀 五、操作讲明

（本单元DCS流程如图4-3.1所示，现场流程图如图4-3.2所示）

图4-3.1 液位单元仿DCS图

图4-3.2 液位单元仿现场图

（一）冷态开车

原料缓冲罐V101的冲压及液位的建立

（1）确认V101中压力为常压；确定所有手阀均已关闭，所有调剂阀在手动关闭状态；

（2）全开调剂阀FV101的前后手阀VT1、VT2；

（3）开FV101（开度为50%），给原料缓冲罐V101充液； （4）V101见液位后，手动操纵调剂器PIC101的输出值，使PV101A开度为20%左右向V101冲压；当压力稳固到5atm左右时，将PIC101投自动（设定值为5.0kg/cm²）。

2、中间储槽V102液位的建立

（1）V101液位稳固到40%以上，且压力达到5.0atm时，全开泵P101A的前手阀VT5；将FIC101投自动（设定值为20000kg/h）；

（2）启动泵P101A；

（3）全开P101A后手阀VT7，当泵出口压力达10atm时，打开调剂阀FV102的前后手阀VT9 、VT10；

（4）手动操纵调剂器FIC102的输出值，逐步打开调剂阀FV102，使泵P101A/B出口压力操纵在9atm左右；

（5）用V102的液位调剂器LIC102手动打开进料阀LV102，开度为50%。操作平稳后，将调剂器LIC101投自动（设定值为50%）；调剂器FIC102投自动（设定值为20000kg/h），并与LIC101串级调剂V101的液位；

（6）V102的液位稳固到50%左右时，将LIC102投自动（设定值为50%）。

3、产品储槽V103液位的建立

（1）全开流量调剂阀FV103前后手阀VT13、VT14；

（2）手动打开流量调剂阀FV103和FFV104，使流经两者物流量分别为30000kg/h和15000kg/h后，将调剂器FIC103（设定值为30000kg/h）、FFIC104（设定值为15000kg/h）投自动，再将FFIC104投串级；

（3）V103液位到50%左右时，手动操纵V103液位调剂器LIC103的输出值，打开V103出料阀LV103，开度为50%；当V103的液位稳固到50%时，将LIC103投自动（设定值为50%）。

（二）正常运行

熟悉工艺流程，爱护各工艺参数稳固；紧密注意各工艺参数的变化情形，发觉突发事故时，应先分析事故缘故，并做及时正确处理。

（三）正常停车 1.停用原料缓冲罐V101

（1）调剂器FIC101改投手动，关闭所控调剂阀FV101，再关闭其后手阀VT2和前手阀VT1；

（2）同时将调剂器LIC102改为手动，并关闭调剂阀LV102； （3）解除FIC102串级，并将调剂器LIC101、FIC102改投手动；操纵调剂阀FV102，坚持泵P101A/B出口压力为9atm，使罐V101的液位缓慢下降；

（4）当储槽V101的液位降至10%时，关闭调剂阀FV102及其后、前手阀VT10和VT9；

（5）关闭泵P101A/B出口阀VT7/VT8，停泵P101A/B，关闭其前阀VT5/VT6。

2.停用中间储槽V102

（1）当储槽V102液位降至10%时，解除调剂器FFIC104的串级，并将调剂器FIC103和FFIC104改投手动；操纵调剂阀FV103和FFV104使流经两者液体的流量比坚持在2.0；

（2）当储槽V102液位降至0时，关闭调剂阀FV103及其后、前手阀VT14、VT13；

（3）关闭调剂阀FFV104。

3.停用产品储槽V103

（1）调剂器LIC103改投手动，操纵调剂阀LV103，使储槽V103液位缓慢下降；

（2）当储槽V103液位降到0时，关闭调剂阀LV103。 4.原料缓冲罐V101排凝和泄压 （1）打开罐V101排凝阀VT4；

（2）当灌V101液位降至0时，将调剂器PIC101改投手动，并操纵输出值大于50%；

（3）当罐V101内与常压一样时，关闭PV101A和PV101B（PIC101输出为50%）。

（四）事故处理（如表4-3.5所示） 表4-3.5 事故处理

事故名称 要紧现象 处理方法 切换为备用泵P101B，并通知修理部门 泵P101A坏 画面中泵P101A显示为开启状态，但泵出口压力和流量急剧下降 调剂阀FV102阀卡 V101液位发生变化时，FIC102显示流量值不变 打开调剂阀FV102的旁通阀VT11，手控VT11的开度，使流量稳固到正常值；同时，关闭FV102的前后手阀VT9、VT10。通知外表工修理（指实际生产） 紧急停车

紧急停车操作规程同正常停车。 §4、4精馏塔单元 一、工作原理简述

精馏是化工生产中分离互溶液体混合物的典型单元操作，事实上质是多次蒸馏，即在一定压力下，利用互溶液体混合物各组分的沸点和蒸汽压不同，使轻组分（沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分）汽化，经多次部分液相汽化和部分汽相冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组分浓度逐步升高，从而实现分离。

精馏过程的要紧设备有：精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐和输送设备等。精馏塔以进料板为界，上部为精馏段，下部为提馏段。一定温度和压力的料液进入精馏塔后，轻组分在精馏段逐步浓缩，离开塔顶后全部冷

凝进入回流罐，一部分作为塔顶产品（也叫馏出液），另一部分被送入塔内作为回流液。回流液的目的是补充塔板上的轻组分，使塔板上的液体组成保持稳固，保证精馏操作连续稳固地进行。而重组分在提馏段中浓缩后，一部分作为塔釜产品（也叫残液），一部分则经再沸器加热后送回塔中，为精馏操作提供一定量连续上升的蒸汽气流。

二、工艺流程简介

本单元是一种加压精馏操作，原料液为脱丙烷塔塔釜的混合液，分离后馏出液为高纯度的C4产品，残液要紧是C5以上组分。

67.8℃的原料液流经流量调剂器FIC101操纵流量（14056kg/h）后，从精馏塔DA405的第16块塔板（全塔共32块塔板）进料。塔顶蒸汽经全凝器EA419冷凝为液体后进入回流罐FA408；回流罐FA408的液体由泵GA412A/B抽出，一部分作为回流液由调剂器FC104操纵流量（96kg/h）送回DA405第32层塔板；另一部分则作为产品，其流量由调剂器FC103操纵（6707kg/h）。回流罐的液位由调剂器LC103和FC103构成的串级操纵回路操纵。DA405操作压力由调剂器PC102分程操纵为5.0kg/m²。同时调剂器PC101将调剂回流罐的气相出料，保证系统的安全和稳固。

塔釜液体的一部分经再沸器EA408A/B回精馏塔，另一部分由调剂器FC102操纵流量（7349kg/h），作为塔底采出产品。调剂器LC101和FC102构成串级操纵回路，调剂精馏塔的液位。再沸器用低压蒸汽加热，加热蒸汽流量由调剂器TC101操纵，其冷凝液送FA414。FA414的液位由调剂器LC102调剂。（其工艺流程如附图4所示）。

三、要紧设备 （如表4-4.1所示） 表 4-4.1 要紧设备一览表

设备位号 DA405 EA419 FA408

名称 精馏塔 精馏塔塔顶冷凝器 精馏塔塔顶回流罐 设备位号 名称 GA412A/B 回流液输送泵/备用 EA408A/B 精馏塔塔釜再沸器/备用 FA414 精馏塔塔釜蒸汽缓冲罐 四、调剂器、显示外表及现场阀讲明 1.调剂器（如图4-4.2所示）

表 4-4.2 调剂器

位号 FIC101 FC102 FC103 FC104 PC101 PC102 LC101 LC102 LC103 TC101

被控调剂阀 FV101 FV102 FV103 FV104 PV101 PV102B PV102A LV102 TV101 正常值 14056 7349 6707 96 5.0 4.25 50 50 50 .3 单位 Kg/h Kg/h Kg/h Kg/h atm atm % % % ℃ 正常工况 投自动 投串级 投串级 投自动 投自动 投自动，分程操纵 投自动 投自动 投自动 投自动 显示外表（如表4-4.3所示）

表 4-4.3 显示外表

位号 T1102 T1103 显示变量 DA405塔釜温度 DA405进料温度 正常值 109.3 67.8 单位 ℃ ℃ 位号 显示变量 正常值 39.1 46.5 单位 ℃ ℃ T1104 回流液温度 T1105 DA405塔顶气相温度

现场阀讲明（如表4-4.4所示） 表 4-4.4 现场阀

位号 V10 V11 V12 V13 V14 V15

名称 DA405塔釜泄液阀 DA405进料阀FV101旁通阀 DA405塔釜出料阀FV102旁通阀 DA405塔釜蒸汽进EA408A手阀 DA405塔顶回流阀FV104旁通阀 DA405塔顶出料阀FV103旁通阀 位号 V16 V17 V18 V19 V20 名称 DA405塔釜蒸汽进EA408B手阀 回流泵GA412A泵后阀 回流泵GA412B泵后阀 回流泵GA412A泵前阀 回流泵GA412B泵前阀 五、操作规程

（其仿DCS图如图4-4.1所示，仿现场图如图4-4.2所示）

图4-4.1 精馏塔单元仿DCS图 冷态开车

进料前确认装置冷态开工状态为精馏塔单元处于常温、常压、氮气吹扫完毕的氮封状态，所有阀门、机泵处于关停状态、所有调剂器置于手动状态。

1.进料及排放不凝气

打开PV101（开度>5%）排放塔内不凝气； 打开FV101（开度>40%），向精馏塔进料；

进料后，塔内温度略升、压力升高；当压力升高至0.5atm（表）时，关闭PV101。

操纵塔顶压力大于1.0atm（表），不超过4.25atm（表）。 启动再沸器

待塔顶压力PC101升至0.5atm（表），逐步打开冷凝水调剂阀PV102A（至开度为50%）；

待塔釜液位LC101升至20%以上，全开加热蒸汽入口阀V13，手动缓开调剂阀TV101，给再沸器缓慢加热；

将蒸汽缓冲罐FA414的液位LC102设定为50%，投自动；

逐步开大TV101至50%,使塔釜温度逐步上升至100℃，灵敏板温度升至75℃。

图4-4.2 精馏塔单元仿现场图 建立回流

待回流罐液位LIC103升至20%，灵敏板温度TC101指示值高于75℃，塔釜温度高于100℃后，依次全开回流泵GA412A入口阀V19，启动泵，全开泵出口阀V17；

手动打开调剂阀FV104（开度>40%），全回流操作，坚持回流罐液位升高至40%。

调整至正常

待塔稳固后，将PC101和PC102投自动；

逐步调整进料量为14056kg/h，稳固后将FIC101投自动；

通过TIC101调剂再沸器加热量使灵敏板温度稳固在.3℃，塔釜温度TI102稳固在109.3℃，将TIC101投自动；

在保证回流罐液位和塔顶温度的前提下，逐步加大回流量，将调剂阀FV104开至50%，最后当FC104流量稳固在96kg/h，将其投自动；

当塔釜液位无法坚持时，逐步打开FC102，采出塔釜产品；同时将LIC101输出设为50%，投自动；当塔釜产品采出量稳固在7349kg/h，将FC102先投自动，再投串级；

当回流罐液位无法坚持时，逐步打开FV103，采出塔顶产品；同时将LC103输出为50%，投自动；待采出量稳固在6707kg/h，将FIC103先投自动，再投串级。

正常运行

熟悉工艺流程，爱护各工艺参数稳固；紧密注意各工艺参数的变化情形，发觉突发事故时，应先分析事故缘故，并做及时正确处理。

（三）正常停车 1.降负荷

（1）手动逐步关小调剂阀FV101（开度<35%），使进料降至正常进料量的70%；

（2）同时保持灵敏板温度TC102的稳固性，使精馏塔分离出合格的产品；

（3）降负荷过程中，断开LC103和FC103的串级，手动开大FV103（开度>90%），尽量通过FV103排出回流罐中的液体产品，至回流罐液位下降至20%左右；

（4）同时，断开LC101和FC102的串级，手动开大FV102（开度>90%），通过FV102排出塔釜产品，使液位LC101降至30%左右。

2.停进料和再沸器

在负荷降低至正常的70%，且产品已大部分采出后，停进料和再沸器。 停精馏塔进料，关闭调剂阀FV101；

停加热蒸汽，关闭调剂阀TV101，关加热蒸汽阀V13； 停止产品采出，手动关闭FV102和FV103；

打开塔釜泄液阀V10，排出不合格产品； 手动打开LV102，对FA414进行泄液。 停回流

手动开大FV104，将回流罐内液体全部打入精馏塔，以降低塔内温度； 当回流罐液位降至0%，停回流，关闭调剂阀FV104； 依次关泵出口阀V17，停泵GA412A，关入口阀V19。 降压、降温

塔内液体排完后，进行降压，手动打开PV101，当塔压降至常压后，关闭PV101;

灵敏板温度降至50℃以下，关塔顶冷凝器冷凝水，手动关闭PV102A（开度为0%）。

当塔釜液位降至0%后，关闭泄液阀V10。

事故处理（如表4-4.5所示,智能操作指导诊断软件窗口如图4-4.3所示） 紧急停车 紧急停车操作步骤同正常

图4-4.3 智能操作指导、诊断、评测系统主窗口

事故名称 加热蒸汽压力过高 加热蒸汽压力过低 冷凝水中断 要紧现象 处理方法 1.加热蒸汽流量增大； 适当减小调剂阀TV101的开度 2.塔釜温度连续上升 1.加热蒸汽流量减小； 适当增大调剂阀TV101的开度 2.塔釜温度连续下降 塔顶温度、压力过高 通知调度室，得到停车指令后做如下操作： 1.打开回流罐放空阀PV101保压； 2.手动关闭FV101停止进料； 3.手动关闭TV101停止加热蒸汽； 4.手动关闭FV103和FV102，停止产品采出； 5.打开塔釜泄液阀V10及回流罐泄液阀V23排不合格产品； 6.手动打开LV102，对FA414泄液； 7.当回流罐液位为0，关闭V23； 8.关闭回流泵GA412A出口阀V17，停泵，关回流泵入口阀V19； 9.当塔釜液位为0，关闭V10； 10.当塔顶压力降至常压，关闭冷凝器 通知调度室，得到指令后做如下操作： 停电 回流泵GA412A停止，回流中断 1.打开回流罐放空阀PV101保压； 2.手动关闭FV101停止进料； 3.手动关闭FV103和FV102，停止产品采出； 4.手动关闭TV101，停止加热蒸汽； 5.打开塔釜泄液阀V10及回流罐泄液阀V23排不合格产品； 6.手动打开LV102，对FA414泄液； 7.当回流罐液位为0，关闭V23； 8.关闭回流泵GA412A出口阀V17，停泵，关回流泵入口阀V19； 9.当塔釜液位为0，关闭V10； 10.当塔顶压力降至常压，关闭冷凝器 回流泵GA412A故障 回流量调剂阀FV104阀卡 1.回流中断； 按照泵的切换顺序启动备用泵GA412B 2.塔顶温度、压力上升 回流量无法调剂 打开旁通阀V14，保持回流 表 4-4.5 事故处理

第五章 化工仿真实习体会

通过这两周的仿真实习，我们练习了离心泵单元、换热器单元、液位操纵系统和精馏塔装置的开车仿真。通过仿真实习我们能够了解差不多单元操作方法，增强对工艺过程的了解，熟悉操纵过程系统的设计及操作，学习复杂操纵的投运，学习安全和规范化操作同时增强我们训练排除故障的能力。

化工仿真实习综合训练第一要有清醒的程序运行思路，只有思路清晰，方法正确，慎重细心才能高效能的完成任务。在一个具体的单元中总体的进物料量和出物料量是动态平稳的，因此，能够通过那个平稳来间接判定设备的运行状态，来合理调整开车步骤。在仿真操作前要熟悉工艺流程，熟悉操作设备，操纵系统，开车规则；分清各操作流程的顺序性；分清阀门应该开大依旧开小，阀门的开和关与当前所处的工况及工艺过程的结构有直截了当关系，并在操作中切记大起大落，如此会导致被控变量反复震荡，难以稳固。这是一个理论知识与生产仿真实习咨询题相结合的过程，也是一个发觉咨询题，解决咨询题的过程，锤炼自己能力的过程。

在此次仿真实习训练中，我也认识到了自身的不足，对程序运行操作不太熟练，在知识应用方面仍旧比较薄弱。学习需要一个长期坚持的过程，只有坚持不懈的主动学习和吸取新知识，与时俱进，持续的充实自己，才能在以后的化工领域里立脚。

总之，通过这次仿真实验，能让我们更深入地了解生产装置的工艺过程，懂得理论与生产实际相结合的作用，在减少对实际生产干扰的情形下，提升操作水平，让我们熟练把握一些常见事故的处理方法，减少突发性事故和错误操作，能够方便地让我们把握不同岗位的生产运行操作技能，达到一人适合多个岗位的生产操作要求，提升我们的全面生产操作技能。

最后专门感谢指导老师在此次化工仿真实习中给我的尽心指导。 附 图

附图1 离心泵单元带操纵点工艺流程图

附图2 换热器单元带操纵点流程图

附图3 液位操纵单元带操纵点工艺流程图

附图4 精馏塔单元带操纵点工艺流程图