化工仿真实习

目录绪论 PAGEREFToc328037342\h3第一章概述 PAGEREFToc328037343\h4§1.1系统仿真的基本概念 PAGEREFToc328037344\h4§1.2化工仿真培训系统简介 PAGEREFToc328037345\h4一、化工仿真培训系统的建立 PAGEREFToc328037346\h4二、化工仿真培训系统的结构 PAGEREFToc328037347\h5第二章STS仿真培训系统学员操作站的使用方法 PAGEREFToc328037348\h6§2.1仿真培训软件的启动 PAGEREFToc328037349\h6§2.2学员操作站的操作方法 PAGEREFToc328037350\h6一、进程切换 PAGEREFToc328037351\h6二、学员操作软件的退出 PAGEREFToc328037352\h6三、工艺仿真软件的操作方法 PAGEREFToc328037353\h7第三章仿TDC3000系统的操作方法 PAGEREFToc328037354\h7§3.1键盘操作说明 PAGEREFToc328037355\h7§3.2画面操作说明 PAGEREFToc328037356\h7一、TDC3000系统的画面类型 PAGEREFToc328037357\h7二、DCS(TDC3000)组态结果 PAGEREFToc328037358\h8第四章各培训单元的使用方法 PAGEREFToc328037359\h8§4.1离心泵单元 PAGEREFToc328037360\h8一、工作原理简述 PAGEREFToc328037361\h8二、工艺流程简介 PAGEREFToc328037362\h8三、主要设备 PAGEREFToc328037363\h9四、调节器、显示仪表及现场阀说明 PAGEREFToc328037364\h9§4.2换热器单元 PAGEREFToc328037365\h12一、工作原理简述 PAGEREFToc328037366\h12二、工艺流程简介 PAGEREFToc328037367\h13三、主要设备 PAGEREFToc328037368\h13四、调节器、显示仪表及现场阀说明 PAGEREFToc328037369\h13§4.3液位控制系统单元 PAGEREFToc328037370\h17一、工作原理简述 PAGEREFToc328037371\h17二、工艺流程简介 PAGEREFToc328037372\h17三、主要设备 PAGEREFToc328037373\h18四、调节器、显示仪表及现场阀说明 PAGEREFToc328037374\h18五、操作说明 PAGEREFToc328037375\h19§4、4精馏塔单元 PAGEREFToc328037376\h21一、工作原理简述 PAGEREFToc328037377\h21二、工艺流程简介 PAGEREFToc328037378\h22三、主要设备（如表4-4.1所示） PAGEREFToc328037379\h22四、调节器、显示仪表及现场阀说明 PAGEREFToc328037380\h22五、操作规程 PAGEREFToc328037381\h23第五章化工仿真实习体会 PAGEREFToc328037382\h27附图 PAGEREFToc328037383\h28附图1离心泵单元带控制点工艺流程图 PAGEREFToc328037384\h28附图2换热器单元带控制点流程图 PAGEREFToc328037385\h29附图3液位控制单元带控制点工艺流程图 PAGEREFToc328037386\h30附图4精馏塔单元带控制点工艺流程图 PAGEREFToc328037387\h31绪论仿真技术在教学中的应用，尤其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，又要掌握专业应用技能。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掌握专业基础理论和专业应用知识，主要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理解理论知识，同时使学生通过亲自动手来锻炼和提高专业应用技能。采用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。可以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，技能很好地完成实验教学的要求，又能节省教学投资。开发实验消耗很大的实验的仿真教学系统，既达到了实验教学的效果，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效果。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掌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。采用仿真技术开发出一套与现场生产装置逼真的实习仿真教学系统，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很好的认识（不能完全代替生产现场），又能亲自动手来锻炼提高专业应用技能，将所学专业知识与实际生产紧密的结合在一起，同时采用仿真技术可以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系统仿真的基本概念1、系统是相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、管理系统)两大类。过程系统也叫工程系统，它具有连续性，是时间的函数；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、具有很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主要部分组成，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:仿真建模 仿真建模(Modeling)(Simulation)仿真机数学模型过程系统(Modeling)(Simulation)仿真机数学模型过程系统§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，主要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。首先，要通过建立生产装置中各种过程单元的动态特征模型及各种设备的特征模型模拟生产的动态过程特征。其次，要创造一个与真实装置非常相似的操作环境。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。控制室内操1控制室内操(观察、分析、判断、操作)外操操作人员(观察、分析、判断、操作)外操操作人员操作信息操作信息生产生产信息生产现场干扰、事故干扰、事故仿真培训过程示意图干扰、事故操作信息仿生产信息(观察、分析、判断、操作)教师生产装置工艺仿真软件仿"控制室"+仿"现场操作画面"学员仿真培训过程示意图干扰、事故操作信息仿生产信息(观察、分析、判断、操作)教师生产装置工艺仿真软件仿"控制室"+仿"现场操作画面"学员二、化工仿真培训系统的结构北京东方仿真控制技术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(SchoolTeachingSystem),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。仿DCS仿DCS软件教师指令台总体监控软件OGSOGS软件工艺仿真软件仿仿DCS软件档案管理软件OGSOGS软件工艺仿真软件。。。。。。。。。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)启动计算机，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、培训级别选择图图2-1.1培训级别选择窗口进入"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●选择"状态恢复"或"选择工况"。状态恢复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的任务栏中可以见到工艺仿真软件、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用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主要功能包括: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、状态恢复；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键盘操作说明图3-1TDC3000键盘布置图上排定义键:一般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画面操作说明一、TDC3000系统的画面类型报警灯屏单元报警区域报警细目画面控制组流程图单元趋势区域趋势总貌画面报警灯屏单元报警区域报警细目画面控制组流程图单元趋势区域趋势总貌画面操作信息画面图3-2TDC3000画面关联图二、DCS(TDC3000)组态结果1、键盘组态OVERVIEW总貌图AREATRD01区域趋势图PUMP01DCS图PUMP02现场图GROUP001控制组图1GROUP002控制组图2GROUP003控制组图32、总貌组态3、控制组态4、区域趋势组态No.点名PV/SP/OP相关画面01020304LIC101PIC101FIC101PI102PVPVPVPVGROUP001GROUP001GROUP001GROUP002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渐扩大的泵壳流向排出管，液体流率逐渐降低，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，液体不断地从吸入管进入泵内，以填补被排出液体的位置。因此，只要叶轮不断旋转，液体便不断地吸入和排出。二、工艺流程简介来自界区的40℃带压液体经调节阀LV101进入贮罐V101，V101压力由调节器PIC101分程控制在5.0atm(表);当压力高于5.0atm(表)，调节阀PV101B打开泄压；当压力低于5.0atm(表)，调节阀PV101B打开充压。V101液位由调节器LIC101控制进料量维持在50%，液体经泵P101A/B送至界区外，泵的出口流量由调节器FIC101控制在2023㎏/h，工艺流程如附图1所示。三、主要设备（如表4-1.1所示）表4-1.1主要设备一览表设备位号设备名称V101P101AP101B离心泵前带压液体贮罐离心泵A离心泵B(备用)四、调节器、显示仪表及现场阀说明1、调节器(如表4-1.2所示)表4-1.2调节器位号被控调节阀位号正常值单位正常工况PIC101LIC101FIC101PV101APV101BLV101FV1015.05020230Atm%Kg/h自动自动自动2、显示仪表(如图4-1.3所示)表4-1.3显示仪表位号显示变量正常值单位PI101PI102PI103PI104TI101P101A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4.012.04.012.040.0atmatmatmatm℃现场阀（如表4-1.4所示）表4-1.4现场阀位号名称位号名称位号名称VD01VD02VD03VD04P101A泵入口阀P101A泵前泄液阀P101A泵排空阀P101A泵出口阀VD05VD06VD07VD08P101B泵入口阀P101B泵前泄液阀P101B泵排空阀P101B泵出口阀VD09VD10VB03VB04调节阀FV101的旁通阀V101泄液阀调节阀FV101前阀调节阀FV101后阀五、操作说明(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、准备工作(1)盘车；(2)核对吸入条件；(3)调整填料或机械密封装置；(4)确认所有调节其设置为手动，调节阀、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)打开调节阀LV101，开度为50%，向贮罐V101充液；(2)待V101液位大于5%后，缓慢打开压力分程控制调节阀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，启动前准备工作就绪。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节阀FV101前、后手阀VB03、VB04，逐渐开大调节阀FV101的开度，使PI101、PI102趋于正常值。5、调整微调调节阀FV101，当测量值与给定值相对误差在5%以内，且较稳定，将FIC101设定为正常值，投自动。（二）正常运行熟悉工艺流程，维持个工艺参数稳定；密切注意各工艺参数的变化情况，发现突发事故时，应先分析事故原因，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，关闭调节阀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，并依次关闭调节阀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事故处理事故名称主要现象处理方法P101泵坏P101A泵出口压力急剧下降；FIC101流量急剧减小切换到备用泵P101B；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;灌泵和排气结束后，启动P101B;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；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，并通知维修。调节阀FV101阀卡FIC101的液体流量不可调节打开FV101的旁通阀VD09，调节流量使其达到正常值；手动关闭调节阀FV101及其后阀VB04，前阀VB03;通知维修部门P101A入口管线堵P101A泵入口、出口压力急剧下降；FIC101流量急剧减小到零按泵的切换步骤切换到备用泵P101B，并通知维修部门进行检修。P101A泵气蚀P101A泵入口、出口压力上下波动；P101A泵出口流量波动大按泵的切换步骤切换到备用泵P101BP101A泵气缚P101A泵出口压力急剧下降；FIC101流量急剧较小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控制要求。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。所以，开车时要排不凝气；发生管堵或严重结垢时，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问题，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,经调节器FIC101控制流量送如换热器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,由温度调节器TIC101分程控制主线调节阀TV101A和副线调节阀TV101B使冷物料出口温度稳定；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、主要设备表4-2.1主要设备一览表设备位号设备名称P101A/BP102A/BE101冷物流进料泵热物流进料泵列管式换热器四、调节器、显示仪表及现场阀说明1、调节器(如表4-2.2所示)表4-2.2调节器位号所控调节阀位号正常值单位正常工况FIC101PV101TV101ATV101B12023177Kg/h℃投自动投自动分程控制显示仪表(如表4-2.3所示)表4-2.3显示仪表位号显示变量正常值单位(或说明)PI101PI101FI101FI102TI101TI102TI103TI104EVAPO.RATE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9.010.0100001000092.0145.0225.0129.020atmatmKg/hKg/h℃℃℃℃%现场阀说明(如表4-2.4所示)表4-2.4现场阀位号名称位号名称位号名称VB01VB03VB04VB05VB06VB07VB08VB09泵P101A/B前阀泵P101A/B后阀调节阀FV101的前阀调节阀FV101的后阀调节阀TV101A的后阀调节阀TV101A的前阀调节阀TV101B的后阀调节阀TV101B的前阀VB10VB11VD01VD02VD03VD04VD05VD06泵P102A/B的后阀泵P102A/B的前阀调节阀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VD07VD08VD09VB02VB12VB13VB14热物流冷却后出系统手阀调节阀TV101A的旁通阀调节阀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、操作说明(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，将所有调节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)顺序全开调节阀FV101前后手阀VB04和VB05；再逐渐手动打开调节阀FV101;(2)待壳程排气标志块由红变绿，说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，手动调节FV101，使FIC101指示值稳定到12023kg/h，FV101投自动(设定值为12023kg/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)依次全开调节阀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)手动控制调节器TIC101输出值，逐渐打开调节阀TV101A至开度为50%；(4)打开热物流出口阀VD07至开度50%，同时手动调节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定在(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，维护各工艺参数稳定；密切注意各工艺参数的变化情况，发现突发事故时，应先分析事故原因，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)依次关闭调节阀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)依次关闭调节阀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主要现象处理方法FV101阀卡FIC101流量无法控制打开调节阀FV101的旁通阀VD01，并关闭其前后手阀VB04和VB05；调节VD01开度，使FIC101指示值稳定为12023kg/h。通知维修部门。泵P101A坏泵P101A出口压力骤降；FIC101流量指示值急减；E101冷物流出口温度升高；汽化率EVAPO.RATE增大切换为泵P101B，(关闭泵P101A，启动泵P101B。)通知维修部门。事故处理名称主要现象处理方法泵P102A坏泵P102A出口压力骤降；冷物流出口温度下降；汽化率EVAPO.RATE降低切换为泵P102B,（关闭泵P102A，启动泵P102B。）通知维修部门。TV101A阀卡E101出口热物流温度和冷物流温度波动时，FI101流量无法调节。打开TV101A的旁通阀VD08，关闭TV101A前后手阀，调节VD08开度，使冷物流出口温度和热物流流量稳定到正常值。通知维修部门。换热器E101部分管堵热物流流量减少；泵P102出口压力略升；冷物流出口温度降低；汽化率下降。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，在情况不严重时，可以手控加大主线流量作临时处理。)换热器E101壳程结构严重热物流出口温度升高；冷物流出口温度降低。通知调度室，停车拆洗换热器。（五）紧急停车紧急停车操作步骤同正常停车。§4.3液位控制系统单元一、工作原理简述多级液位控制和原料的比例混合，是化工生产中经常遇到的问题。要做到平稳准确的控制，除了按流程中主物料向逐渐建立液位外，还应准确分析流程，找出主副控制变量，选择合理的自动控制方案，并进行正确的控制操作。本仿真培训单元流程中有1个储罐，2个储槽，通过简单控制回路和分程、串级、比值等复杂控制回路，对其进行液位控制。目的在于经过培训掌握多级液位控制和常用的复杂控制系统。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控制流量后，进入原料缓冲罐V101；其压力由调节器PIC101分程控制充压阀PV101A和泄压阀PV101B，使压力在5kg/cm²;而也为则由液位调节器P101A/B抽出，经调节阀FV102送至中间储槽V102,泵的出口压力为9atm,流量为20230kg/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节阀LV102的8atm液体。储槽V102的液位由调节器LIC102控制为50%。储槽中的液体靠位差自其底部流入产品储槽V103,流量由调节器FIC103控制为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，流量由调节器FFIC104与FIC103构成的比值控制回路控制为15000kg/h，比例系数为2:1。储槽V103的液位由调节器LIC103控制为50%（其工艺流程图如附图3所示）。三、主要设备（如表4-3.1所示）表4-3.1主要设备一览表设备位号设备名称设备位号设备名称V101V102原料缓冲罐中间储槽V103P101A/B产品储槽离心泵四、调节器、显示仪表及现场阀说明1、调节器（如表4-3.2所示）表4-3.2调节器位号所控调节阀位号正常值单位正常工况FIC101FIC102FIC103FFIC104LIC101LIC102LIC103PIC101FV101FV102FV103FFV104FV101LV102LV103PV101APV101B20230202303000025050505Kg/hKg/hKg/hKg/h%%%atm投自动投串级，与LIC101构成串级控制回路投自动,与FFIC104构成比值控制回路投串级，与FIC103构成比值控制回路投自动,与FIC102构成串级控制回路投自动投自动投自动，分程控制2、显示仪表(如表4-3.3所示)表4-3.3显示仪表位号显示变量正常值单位PI101FI101FI102FI103P101A/B出口压力进V102外来料流量出V103液体流量进V103来料流量9100004500015000atmKg/hKg/hKg/h3、现场阀说明（如表4-3.4）表4-3.4现场阀位号名称位号名称VT1VT2VT3VT4VT5VT6VT7VT8FV101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VT9VT10VT11VT12VT13VT14VT15VT17FV102前阀FV102后阀FV102旁通阀进V102外来料调节阀LV102的旁通阀FV103前阀FV103后阀FV103旁通阀V103出料调节阀V103的旁通阀五、操作说明（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，所有调节阀在手动关闭状态；（2）全开调节阀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，手动控制调节器PIC101的输出值，使PV101A开度为20%左右向V101冲压；当压力稳定到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液位稳定到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20230kg/h）；（2）启动泵P101A；（3）全开P101A后手阀VT7，当泵出口压力达10atm时，打开调节阀FV102的前后手阀VT9 、VT10；（4）手动控制调节器FIC102的输出值，逐渐打开调节阀FV102，使泵P101A/B出口压力控制在9atm左右；（5）用V102的液位调节器LIC102手动打开进料阀LV102，开度为50%。操作平稳后，将调节器LIC101投自动（设定值为50%）；调节器FIC102投自动（设定值为20230kg/h），并与LIC101串级调节V101的液位；（6）V102的液位稳定到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）全开流量调节阀FV103前后手阀VT13、VT14；（2）手动打开流量调节阀FV103和FFV104，使流经两者物流量分别为30000kg/h和15000kg/h后，将调节器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，手动控制V103液位调节器LIC103的输出值，打开V103出料阀LV103，开度为50%；当V103的液位稳定到50%时，将LIC103投自动（设定值为50%）。（二）正常运行熟悉工艺流程，维护各工艺参数稳定；密切注意各工艺参数的变化情况，发现突发事故时，应先分析事故原因，并做及时正确处理。（三）正常停车1.停用原料缓冲罐V101（1）调节器FIC101改投手动，关闭所控调节阀FV101，再关闭其后手阀VT2和前手阀VT1；（2）同时将调节器LIC102改为手动，并关闭调节阀LV102；（3）解除FIC102串级，并将调节器LIC101、FIC102改投手动；控制调节阀FV102，维持泵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，关闭调节阀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，解除调节器FFIC104的串级，并将调节器FIC103和FFIC104改投手动；控制调节阀FV103和FFV104使流经两者液体的流量比维持在2.0；（2）当储槽V102液位降至0时，关闭调节阀FV103及其后、前手阀VT14、VT13；（3）关闭调节阀FFV104。3.停用产品储槽V103（1）调节器LIC103改投手动，控制调节阀LV103，使储槽V103液位缓慢下降；（2）当储槽V103液位降到0时，关闭调节阀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，将调节器PIC101改投手动，并控制输出值大于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事故处理事故名称主要现象处理方法泵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切换为备用泵P101B，并通知维修部门调节阀FV102阀卡V101液位发生变化时，FIC102显示流量值不变打开调节阀FV102的旁通阀VT11，手控VT11的开度，使流量稳定到正常值；同时，关闭FV102的前后手阀VT9、VT10。通知仪表工维修（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，其实质是多次蒸馏，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渐升高，从而实现分离。精馏过程的主要设备有：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，轻组分在精馏段逐渐浓缩，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定，保证精馏操作连续稳定地进行。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，残液主要是C5以上组分。67.8℃的原料液流经流量调节器FIC101控制流量（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节器FC104控制流量（9664kg/h）送回DA405第32层塔板；另一部分则作为产品，其流量由调节器FC103控制（6707kg/h）。回流罐的液位由调节器LC103和FC103构成的串级控制回路控制。DA405操作压力由调节器PC102分程控制为5.0kg/m²。同时调节器PC101将调节回流罐的气相出料，保证系统的安全和稳定。塔釜液体的一部分经再沸器EA408A/B回精馏塔，另一部分由调节器FC102控制流量（7349kg/h），作为塔底采出产品。调节器LC101和FC102构成串级控制回路，调节精馏塔的液位。再沸器用低压蒸汽加热，加热蒸汽流量由调节器TC101控制，其冷凝液送FA414。FA414的液位由调节器LC102调节。（其工艺流程如附图4所示）。三、主要设备（如表4-4.1所示）表4-4.1主要设备一览表设备位号名称设备位号名称DA405EA419FA408精馏塔精馏塔塔顶冷凝器精馏塔塔顶回流罐GA412A/BEA408A/BFA414回流液输送泵/备用精馏塔塔釜再沸器/备用精馏塔塔釜蒸汽缓冲罐四、调节器、显示仪表及现场阀说明1.调节器（如图4-4.2所示）表4-4.2调节器位号被控调节阀正常值单位正常工况FIC101FC102FC103FC104PC101PC102LC101LC102LC103TC101FV101FV102FV103FV104PV101PV102BPV102ALV102TV101140567349670796645.04.2550505089.3Kg/hKg/hKg/hKg/hatmatm%%%℃投自动投串级投串级投自动投自动投自动，分程控制投自动投自动投自动投自动显示仪表（如表4-4.3所示）表4-4.3显示仪表位号显示变量正常值单位位号显示变量正常值单位T1102T1103DA405塔釜温度DA405进料温度109.367.8℃℃T1104T1105回流液温度DA405塔顶气相温度39.146.5℃℃现场阀说明（如表4-4.4所示）表4-4.4现场阀位号名称位号名称V10V11V12V13V14V15DA405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V16V17V18V19V20DA405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、所有调节器置于手动状态。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。控制塔顶压力大于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），逐渐打开冷凝水调节阀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，手动缓开调节阀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；逐渐开大TV101至50%,使塔釜温度逐渐上升至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；手动打开调节阀FV104（开度>40%），全回流操作，维持回流罐液位升高至40%。调整至正常待塔稳定后，将PC101和PC102投自动；逐步调整进料量为14056kg/h，稳定后将FIC101投自动；通过TIC101调节再沸器加热量使灵敏板温度稳定在89.3℃，塔釜温度TI102稳定在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，将调节阀FV104开至50%，最后当FC104流量稳定在9664kg/h，将其投自动；当塔釜液位无法维持时，逐渐打开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定在7349kg/h，将FC102先投自动，再投串级；当回流罐液位无法维持时，逐渐打开FV103，采出塔顶产品；同时将LC103输出为50%，投自动；待采出量稳定在6707kg/h，将FIC103先投自动，再投串级。正常运行熟悉工艺流程，维护各工艺参数稳定；密切注意各